光伏多晶硅成本利器——冷氢化生产工艺讨论（下）

五、冷氢化生产探讨

（一）、冷氢化面临的生产问题：

在前面笔者已经提到从传统的改良西门子法生产工艺角度来看，冷氢化主要工艺其实是由TCS合成、干法尾气回收和合成精馏三个部分组成，分别对应如下：

1、 冷氢化反应器系统对应TCS合成中的TCS合成炉、旋风分离器和洗涤塔；

2、 冷凝分离系统对应的是合成干法尾气回收中的尾气冷凝部分，在常见的CDI系统中对应的就是四级冷凝系统，即常说的“短路”；

3、 精馏系统对应的就是合成精馏中的粗馏和精馏。

所以，从事过传统改良西门子法生产的人员都知道，合成干法尾气回收中的四级冷凝系统和合成精馏都是比较容易操作的，而TCS合成对于许多企业而言尚还是一个挑战。因此，不难看出，冷氢化的操作挑战在于氢化反应器系统。

在日常的TCS合成生产中常见的问题就是TCS转换率、设备管道堵塞和设备管道损坏，而TCS转换率的高低取决于TCS合成炉的工艺控制水平，管道堵塞和设备管道损坏状况则取决于TCS合成炉的工艺控制水平和相应设备或备件的合理性即操作技巧。因此，相对于冷氢化而言，最终也不能逃脱这三个问题点。

从目前一些公司的冷氢化系统实际运行情况来看，也正是这三个问题点一直困扰着企业的正常生产运行，尤其是设备管道堵塞和设备管道损坏直接导致冷氢化系统，影响冷氢化的生产运行周期。

针对以上问题，各企业需要根据自身设备和人员状况进行摸索，形成一套适合自己的生产工艺控制标准。并借鉴一些TCS合成运行不错的企业生产经验，从TCS合成的运行角度来完善冷氢化反应器的不足。

（二）、冷氢化电耗到底是多少

从目前的行业舆论来看，大家都认为冷氢化耗电量非常低，大致的范围在0.8～1.5Kwh/kg.TCS。前一段时间笔者有幸与一位国内有名的冷氢化工艺设计大师讨论目前的多晶硅技术问题，其中就涉及到目前冷氢化的耗电量。大师说他们的冷氢化工艺包在国内是非常有竞争优势的，并已在几家公司成功运行，效果不错。他们的工艺包中所有动设备的平均最大功率是0.6Kw/kg.TCS（所有动设备的铭牌功率之和与产能的平均值），即最大电耗是0.6Kwh/kg.TCS。

从设计院的这个数据可以看出，冷氢化的设计电耗还是非常低的。但是，这些数据是基于达成设计产能的理论值，但实际如何，企业还需心中有数。按照国家的设计标准，企业年生产操作时间应为7440h，即310天，对于一条年产50000t的TCS冷氢化生产线而言，则TCS产量应为6.72t/h。

暂且不考虑设备的实际运行功率，既有效功率如何，但从产能这方面来考虑，50000t的产能对应的电耗是0.6Kw/kg.TCS，如果企业的实际产能达不到50000t时，那么此时的电耗将会是多少呢？对于此问题，或许只有每个企业自己知道。

所以，冷氢化电耗高低除了与技术、工艺、设备有关外，还与企业的生产运行水平和人员有很大关系，而且在一定程度上，后者往往会起到决定性作用。

因此，对于各企业而言，必须明白一个最基本的常理，技术和设备可以帮助企业，但真正能够帮助企业的还是企业自己。

（三）、冷、热氢化之争：

目前经常会出现冷氢化是未来的必然发展趋势，热氢化最终会被冷氢化所淘汰，即所谓的冷、热氢化之争。综合所有言论，可以不难看出，认为冷氢化要优于热氢化的依据无非有五点：1、冷氢化耗电量低；

2、冷氢化TCS转化率高；

3、冷氢化一次性投资成本低；

4、热氢化备品备件费用高；

5、第1和4点决定冷氢化的生产成本很低。

针对以上五点，笔者不妨进行逐条分析，以探求其实质的问题所在。

关于第一点冷氢化电耗低，这个是无需置疑的。但是冷氢化到底会比热氢化低多少，真如大家所认为的会低至30%以下吗？对于这一点，笔者不是很认同，这个主要取决于企业自身的生产运行水平的高低。这点已经在上面进行了简单的分析，在此就不再重复。需要说明的一点是目前所说的热氢化的耗电量在3Kwh/kg.TCS以上是基于热氢化工序而言的，如果将TCS合成、TCS尾气回收和TCS精馏三个工序也看作热氢化的一部分的话，那么热氢化的耗电量应在2.2Kwh/kg.TCS左右。

关于第二点冷氢化TCS转化率高，这个是存在问题的。目前从已运行的企业的冷氢化来看，运行水平比较好的冷氢化的平均摩尔转化率在20～22%，并非大家所听到的25%以上（这个数据可能是瞬时值）。而目前经过技术改造后的热氢化的平均摩尔转化率也在20～22%，瞬时值也会达到25%左右。因此，对于TCS转化率，目前两种氢化工艺相差不是很大。

关于第三点冷氢化一次性投资成本低，这点也是无需置疑的，毕竟热氢化的设备要比冷氢化多很多。

关于第四点热氢化备品备件费用高，这点比较难以确定。毕竟每家企业的采购渠道和采购成本都不一致，很难进行两者间的直接比较。但是有一点必须说明的是，热氢化现在所有的备品备件均已实现国产化，很多关键的备品备件已经实现了更新换代，目前备品备件价格已经有了大幅度的降低。

关于第五点冷氢化可以使多晶硅生产成本有很大程度上的降低，甚至有人士说只要上马冷氢化多晶硅成本就会降至20美金以下。对于这种观点，笔者是不敢苟同的。冷氢化在一定程度上是可以降低多晶硅生产成本的，但是并非业内所期望的那么多，毕竟多晶硅生产系统是一个综合性的生产系统，需要一个整体运行来支撑，而多晶硅的成本降低不是依靠某一两个工段就能够决定的（包括冷热氢化在内），在运行正常的情况下，综合运行水平的高低决定企业生产成本的高低，过程控制不容忽视。

通过上面简单的分析，可以简单的看出冷、热氢化之间的关系及优劣势，借此给大家一个简单的参考。

（四）、CL离子的补充不容忽视：

在于许多行业人士谈论时，许多人认为冷氢化是一个真正的闭环系统，因此不存在需要额外补充STC。关于这一点，大家是有一个误区的。包括热氢化在内，所谓的闭环生产永远是相对，最简单的就是多晶硅生产过程中需要排出杂质和不冷凝气。多晶硅生产中的杂质主要是依靠STC排出的，而不冷凝气基本上是DCS，这两个就在一定程度上决定硅和CL离子是有损耗的，关键在于损耗的多与少。冷氢化的STC转化率在理论上要比热氢化高，这主要是热氢化对STC的纯度要求比较高，尤其是TCS合成产生的STC是不能够在热氢化炉中使用的。

所以，对于冷氢化而言是需要补充一定量的STC的，除非企业直接向氢化反应器中补充Cl2。至于补充量是多少，这个需要看各企业的运行水平。

（五）、冷氢化的发展方向：

虽然目前市场上已经出现了18t/h处理量的热氢化炉的信息，但是冷氢化作为企业降低多晶硅生产成本的一个方向不能忽视。冷氢化和热氢化各有其自身特点，不能轻易的下结论说是谁能替代掉谁。如果要想生产高质量的多晶硅产品，热氢化就不能够缺少。在市场上STC供应紧张时，热氢化的相应配套系统将会发挥出其更大的作用。

因此，笔者认为，未来的冷氢化发展方向除了扩大其自身单线生产规模和降低投资、运行成本以及提高TCS产品质量外，与热氢化生产系统相联合，将更是其应该发展的方向。所以，对现在已经建成并投产的企业而言，冷氢化是一个选择方向，但并非需要以完全抛弃热氢化系统作为代价。当然，企业如果是为了融资需要，为了给市场一个概念，到可以做做，否则，还是将现有的做好才是最好。

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