工业硅生产节能途径分析
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目前 我 国 工 业 硅 生 产 电 耗 平 均 在 １ ０ ～ ４０ ０ｋ ｈ 以 ３０ ０ １ ０ Ｗｈ
理水平不高 、 余热利用不足等几方 面。容量小和结构上不合理体
现在我 国普遍使用 的是 ６３ ０ｋ Ａ～ ２５ ０ｋ Ａ左 右的小炉型 ， ０ Ｖ １ ０ Ｖ
装备水平低 ， 技术水平差 ， 为降低投 资 ， 设施简易 ， 冒漏现象 到 跑
山西科技
Ｓ Ｎ Ｉ ＣＥ Ｃ Ｎ Ｅ ＨＮ Ｌ Ｇ ＨＡ Ｘ ＩＮ ＥＡ ＤＴ Ｃ Ｏ Ｏ Ｙ Ｓ
２１年 ０１
第２卷 ６
第 ４期
●应 用技 术
工业硅 生产 节 能途径分析
邓 建 军
（ 山西省冶金设计院， 山西太原 ，３０ １ ００ ０ ）
摘 要 ： 国工业硅生产普遍存在 热效率低 、 我 能耗高等 问题 ， 其主要原 因表现在设 计上不合理 、 控制水平与管理水平不 高等方 面。围绕工业硅炉型的大型化 、 炉型密闭化、 热回收利 余 用、 炉体 隔热等 ４个方面来分析 降低工业硅冶炼过程 中的能耗途径。
处 可 见 ， 型 隔 热 设 计 措 施 不 严 密 、 路 设 计 不 合 理 、 心 圆 尺 炉 电 搬
寸大小不合理 、 高温烟气余热未回收利用等 。控制水平不高体现 在 自动化水平低 ， Ｔ操作范 围大 ， 况稳定性差 ， 成因调整 人 炉 造 炉况波动费 时较长而使得非生产性 能耗 损失大 。管理水平不 高 体 现在管理上不严 、 制度不健全 、 操作 细节缺乏 ， 造成 物资或 能 源上的消耗浪费。 工业硅生产 中能源节约途径主要有 ： ①炉 型的大 型化方 向 ；
②炉型 的密 闭化方 向； ③余 热利用化方 向； 提高炉子 电效率措 ④
施， 如改进短网结构设 计 、 改善变压器性 能 、 改善 电参数 、 采用低
频 电源 等 ； 提高炉子 热效率 ； ⑤ ⑥改变 炉内反应机制 ； 改变原 ⑦ 料性能方向 ； ⑧采用 自动控制方 向； ⑨管理制度建设方 向。
２ 目前我 国工业硅能耗高的原因和节 能途径分析
我 国的工业 硅生产与国外相 比， 突出的特点是 ： 工业硅炉容 量 较小 ， 台数较 多 ， 生产企业多而分散 。我 国工业 硅生产能源消
方 向 、 型的密闭化方 向的同时 ， 炉 重点 在余 热利用化方 向 、 隔热 设计技术等方面来分析提高工业硅冶炼 过程 中的热效率措施 。
水平基础上再配以精工细作 ，吨硅消耗量在 １ ０ ～ ０ ０ｋ ００ ０ １ ０ Ｗｈ １ 间是大有可能的 。本文将重点分析 国内外工 业硅能耗差距 的原
因 和 我 国工 业 硅 节 能 途 径 。
面 。但是 ， 我国工业硅电弧炉的热效率普遍 比较低 ， 这是导致我
国工业硅生产能耗高 、 能源利用效率低的主要原 因。 此 ， 高 提 工业硅冶炼能源 的热效率刻不容缓 。本 文在研究炉型的大型化
关 键 词 ： 业硅 ； 能 途 径 ； 析 工 节 分 中 图分 类 号 ： ６７３ ０ ５ ．１ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ４ ６２ （０ １０ — ０ ２ ０ １０ — ４ ９ ２ １ ）４ ０ ８ — ３
１ 概 述
耗 高的原 因主要是表现在容量小 、 结构上不合理 、 控制水平 与管
节能研究的重点。
上 ， 国外世界先进水平 为 １ ０ ～ ２００ｋ ／ 我 国工业硅生 而 １ ０ １ ０ Ｗｈｔ ０ ，
产 电耗 比国外先进 水平高 １％～ ０ 可见 ， 能潜力极 大 。另 ０ ２ ％， 节
外， 国外先进水平也不是最理想的能耗水平 ， 国如能在 国外先进 我
目前 ， 国工业硅 电弧炉的电效 率平 均在 ９ ％以上 ， 我 ２ 各种提 高 电效率 的技术或措施也 比较成熟 ： 如改进短 网结构设计 、 使用 水冷 电缆等优质导 电材质 、 采用低压补偿技术 、 改善 电参数等方
工业硅生产是在矿热炉 中进行 ，是利用 电极产生 电弧 和电 通过炉料产生 的热 ， 在高温状态下 ， 硅石 经碳 还原反应生成 的一 种产物。生产 １ｔ 工业硅要 消耗含 ＳＯ 的矿物 ２５ ３ ， 是还 ｉ ．— ． ｔ单 ０ 原二氧 化硅 ， 每吨硅就 需要 消耗 固定碳 近 １ｔ这些 固定 碳是 由 ， 石油焦 、 煤和 木炭 等来提 供 ， 产每 吨硅工 艺过程 要消耗 石油 生 焦 ， 等 碳质 物 １５ ２０ ｔ 生 产 每 吨硅 实 际 消耗 的 电量 就需 煤 ．～ ． 。 １ ０ ～ ３０ ０ｋ ， ２ ０ ０ １ ０ Ｗｈ 同时产生 ＳＯ 粉尘 ０ ～ ． ｔ ｉ２ ． ０ 。 ３ ５ 在 国家产业 政策指 导 目录 中 ， 工业 硅行业与 钢铁 、 电解 铝 、 铁合金 等行 业一样被 列为 国家重点实施宏 观调控 的行业之一 ， 属于高能耗 、 高污染的资源性产 品行业 。近年来 ， 随着多 晶硅 、 单 晶硅 、 太阳能电池等产业的迅速发展 ， 为多晶硅基础原料 的工 作 业硅在 国际市场 的需求不断增大 ，刺激 了我 国工业硅行业 的快 速发展 ， 使得工艺技术和装备水平得到一定提高。我国建成投产 的工业硅企业达到 ６ ０家 以上 ， 目前仍 在生产的企业有 ２０家 ０ ０ 以上 ， 拥有生 产能力达 到 ２ ０万 ａ以上 ， 际年 产量早 已超过 ０ 实 １０万 ｔ矿热炉容量 由 ｌＭＶ ０ ； Ａ提高到 ２ ． Ｍ Ａ， 国工业硅 电 ５５ Ｖ 全 炉总容量 已达到 １０ ０ＭＶ ０ Ａ左右 。
矿热炉在工业硅生产过程 中，电效 率为 ９ ．１ ２２ ％，热效率 为 ６ ％， ５ 能源 大部分 由于热效率低 而被损 失掉 ， 失途径主要是逸 损
出气体 带走热 、 炉面 散热 、 炉体散热 、 网热损失 、 短 冷Biblioteka Baidu水 带走
热 。因此 ， 提高工业硅 电弧炉冶炼 过程 中的热效率是今后工业硅
理水平不高 、 余热利用不足等几方 面。容量小和结构上不合理体
现在我 国普遍使用 的是 ６３ ０ｋ Ａ～ ２５ ０ｋ Ａ左 右的小炉型 ， ０ Ｖ １ ０ Ｖ
装备水平低 ， 技术水平差 ， 为降低投 资 ， 设施简易 ， 冒漏现象 到 跑
山西科技
Ｓ Ｎ Ｉ ＣＥ Ｃ Ｎ Ｅ ＨＮ Ｌ Ｇ ＨＡ Ｘ ＩＮ ＥＡ ＤＴ Ｃ Ｏ Ｏ Ｙ Ｓ
２１年 ０１
第２卷 ６
第 ４期
●应 用技 术
工业硅 生产 节 能途径分析
邓 建 军
（ 山西省冶金设计院， 山西太原 ，３０ １ ００ ０ ）
摘 要 ： 国工业硅生产普遍存在 热效率低 、 我 能耗高等 问题 ， 其主要原 因表现在设 计上不合理 、 控制水平与管理水平不 高等方 面。围绕工业硅炉型的大型化 、 炉型密闭化、 热回收利 余 用、 炉体 隔热等 ４个方面来分析 降低工业硅冶炼过程 中的能耗途径。
处 可 见 ， 型 隔 热 设 计 措 施 不 严 密 、 路 设 计 不 合 理 、 心 圆 尺 炉 电 搬
寸大小不合理 、 高温烟气余热未回收利用等 。控制水平不高体现 在 自动化水平低 ， Ｔ操作范 围大 ， 况稳定性差 ， 成因调整 人 炉 造 炉况波动费 时较长而使得非生产性 能耗 损失大 。管理水平不 高 体 现在管理上不严 、 制度不健全 、 操作 细节缺乏 ， 造成 物资或 能 源上的消耗浪费。 工业硅生产 中能源节约途径主要有 ： ①炉 型的大 型化方 向 ；
②炉型 的密 闭化方 向； ③余 热利用化方 向； 提高炉子 电效率措 ④
施， 如改进短网结构设 计 、 改善变压器性 能 、 改善 电参数 、 采用低
频 电源 等 ； 提高炉子 热效率 ； ⑤ ⑥改变 炉内反应机制 ； 改变原 ⑦ 料性能方向 ； ⑧采用 自动控制方 向； ⑨管理制度建设方 向。
２ 目前我 国工业硅能耗高的原因和节 能途径分析
我 国的工业 硅生产与国外相 比， 突出的特点是 ： 工业硅炉容 量 较小 ， 台数较 多 ， 生产企业多而分散 。我 国工业 硅生产能源消
方 向 、 型的密闭化方 向的同时 ， 炉 重点 在余 热利用化方 向 、 隔热 设计技术等方面来分析提高工业硅冶炼 过程 中的热效率措施 。
水平基础上再配以精工细作 ，吨硅消耗量在 １ ０ ～ ０ ０ｋ ００ ０ １ ０ Ｗｈ １ 间是大有可能的 。本文将重点分析 国内外工 业硅能耗差距 的原
因 和 我 国工 业 硅 节 能 途 径 。
面 。但是 ， 我国工业硅电弧炉的热效率普遍 比较低 ， 这是导致我
国工业硅生产能耗高 、 能源利用效率低的主要原 因。 此 ， 高 提 工业硅冶炼能源 的热效率刻不容缓 。本 文在研究炉型的大型化
关 键 词 ： 业硅 ； 能 途 径 ； 析 工 节 分 中 图分 类 号 ： ６７３ ０ ５ ．１ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ４ ６２ （０ １０ — ０ ２ ０ １０ — ４ ９ ２ １ ）４ ０ ８ — ３
１ 概 述
耗 高的原 因主要是表现在容量小 、 结构上不合理 、 控制水平 与管
节能研究的重点。
上 ， 国外世界先进水平 为 １ ０ ～ ２００ｋ ／ 我 国工业硅生 而 １ ０ １ ０ Ｗｈｔ ０ ，
产 电耗 比国外先进 水平高 １％～ ０ 可见 ， 能潜力极 大 。另 ０ ２ ％， 节
外， 国外先进水平也不是最理想的能耗水平 ， 国如能在 国外先进 我
目前 ， 国工业硅 电弧炉的电效 率平 均在 ９ ％以上 ， 我 ２ 各种提 高 电效率 的技术或措施也 比较成熟 ： 如改进短 网结构设计 、 使用 水冷 电缆等优质导 电材质 、 采用低压补偿技术 、 改善 电参数等方
工业硅生产是在矿热炉 中进行 ，是利用 电极产生 电弧 和电 通过炉料产生 的热 ， 在高温状态下 ， 硅石 经碳 还原反应生成 的一 种产物。生产 １ｔ 工业硅要 消耗含 ＳＯ 的矿物 ２５ ３ ， 是还 ｉ ．— ． ｔ单 ０ 原二氧 化硅 ， 每吨硅就 需要 消耗 固定碳 近 １ｔ这些 固定 碳是 由 ， 石油焦 、 煤和 木炭 等来提 供 ， 产每 吨硅工 艺过程 要消耗 石油 生 焦 ， 等 碳质 物 １５ ２０ ｔ 生 产 每 吨硅 实 际 消耗 的 电量 就需 煤 ．～ ． 。 １ ０ ～ ３０ ０ｋ ， ２ ０ ０ １ ０ Ｗｈ 同时产生 ＳＯ 粉尘 ０ ～ ． ｔ ｉ２ ． ０ 。 ３ ５ 在 国家产业 政策指 导 目录 中 ， 工业 硅行业与 钢铁 、 电解 铝 、 铁合金 等行 业一样被 列为 国家重点实施宏 观调控 的行业之一 ， 属于高能耗 、 高污染的资源性产 品行业 。近年来 ， 随着多 晶硅 、 单 晶硅 、 太阳能电池等产业的迅速发展 ， 为多晶硅基础原料 的工 作 业硅在 国际市场 的需求不断增大 ，刺激 了我 国工业硅行业 的快 速发展 ， 使得工艺技术和装备水平得到一定提高。我国建成投产 的工业硅企业达到 ６ ０家 以上 ， 目前仍 在生产的企业有 ２０家 ０ ０ 以上 ， 拥有生 产能力达 到 ２ ０万 ａ以上 ， 际年 产量早 已超过 ０ 实 １０万 ｔ矿热炉容量 由 ｌＭＶ ０ ； Ａ提高到 ２ ． Ｍ Ａ， 国工业硅 电 ５５ Ｖ 全 炉总容量 已达到 １０ ０ＭＶ ０ Ａ左右 。
矿热炉在工业硅生产过程 中，电效 率为 ９ ．１ ２２ ％，热效率 为 ６ ％， ５ 能源 大部分 由于热效率低 而被损 失掉 ， 失途径主要是逸 损
出气体 带走热 、 炉面 散热 、 炉体散热 、 网热损失 、 短 冷Biblioteka Baidu水 带走
热 。因此 ， 提高工业硅 电弧炉冶炼 过程 中的热效率是今后工业硅