行業(yè)案例
國家電投黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司是國家電力投資集團公司控股的大型綜合性能源企業(yè),新能源分公司是黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司響應(yīng)國家的號召而成立的,是“以水電為核心,水、火、新能源發(fā)電并舉,產(chǎn)業(yè)一體化協(xié)同發(fā)展”總體戰(zhàn)略目標下的重要組成部分,主要負責(zé)黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司多晶硅項目的生產(chǎn)、經(jīng)營、銷售及技術(shù)研發(fā)管理。
還原爐作為多晶硅生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一,是整個多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)的“心臟”部件,是影響實際產(chǎn)量最核心的工藝環(huán)節(jié),生產(chǎn)出來的多晶硅質(zhì)量的優(yōu)劣完全取決于它。當然它也是最主要的能耗工藝環(huán)節(jié),還原爐電耗約占多晶硅生產(chǎn)綜合電耗的60-70%,約占綜合生產(chǎn)成本的25-35%。由于多晶硅生產(chǎn)廠家過多,市場飽合度過高,整個多晶硅領(lǐng)域包括太陽能發(fā)電行業(yè)都進入了“寒冬”。如何渡過這一漫長的“寒冬”,是每個多晶硅生產(chǎn)廠家必須要正視的問題。國外的實際證明,通過定期對還原爐內(nèi)壁做拋光處理,一方面可以適時修復(fù)內(nèi)壁表面的缺陷;另一方面通過提高表面粗糙度及光亮度,可以大大節(jié)約能效;再有通過電化學(xué)拋光處理,還能提高還原爐內(nèi)壁表面的潔凈度,從而提高電子級多晶硅的品質(zhì)。
青海黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司新能源分公司委托我公司對該公司一期還原爐體進行整體修復(fù)作業(yè)。我公司相關(guān)技術(shù)人員對于該項目非常重視,多次派人到現(xiàn)場進行考察和溝通,了解客戶的實際需求,現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境,為后期作業(yè)盡可能的完善工作細節(jié)。還原爐經(jīng)過多年使用,內(nèi)壁表面損壞嚴重,“倒棒”砸出來了很多大大小小的坑點,且表面氧化皮十分厚密。
另外,將表面這層黑色氧化皮粗拋光后,我們還發(fā)現(xiàn),內(nèi)壁表面有很多細小的針眼和針孔,這也是長期生產(chǎn)對不銹鋼表面高溫腐蝕造成的。
還原爐拋光修復(fù)過程
拋光共用分兩種方式進行,一種是機械拋光(第一步),另外一種電解拋光(第二步)。
機械拋光部分:
首先是對內(nèi)壁進行機械拋光,先粗拋,去除表面氧化皮及雜質(zhì),(見圖2);然后對其進行補焊處理,再將一些嚴重的凹坑補焊好,(見圖3),再磨平焊縫,(見圖4);接著由粗到細進行精拋,直到表面平均粗糙度達到0.1μm以下,為后續(xù)的電解拋光做好準備。
電解拋光部分:
對于還原爐的現(xiàn)場電解拋光作業(yè),我們采取了滾動電解拋光的方式,這樣可以節(jié)約電解拋光液的使用。
另外,由于正在使用的還原爐鐘罩外部有保溫層,如果直接將鐘罩放到滾輪架上滾動,則保溫層全部壓壞;如果拆掉保溫層,電解拋光完成后,再將保溫層重新包裹,則會增加費用。
鑒于此,我公司特別設(shè)計了針對此鐘罩的滾輪架和拋光工裝,在不需要拆裝保溫外層的情況下,實現(xiàn)其360的滾動旋轉(zhuǎn)。僅在拆裝保溫層這項預(yù)算中,費用就節(jié)省十萬元以上,(見圖5)。
使用效果:
1、拋光完成后,采用粗糙度儀對還原爐鐘罩內(nèi)壁進行粗糙度檢測,Ra均小于0.1um;
2、反應(yīng)爐運行周期縮短;
通過對拋光后鐘罩使用情況進行單臺爐的跟蹤,還原爐運行周期第一爐較明顯,與拋光前時間比較,平均可縮短周期300分鐘左右,個別還原爐可縮短500分鐘,以后的運行周期時間有所增加,綜合分析,拋光后比拋光前縮短反應(yīng)爐運行周期在150-200分鐘之間。
3、平均沉積率提高
拋光前,硅的沉積率為9.896Kg/h,拋光后上升至10.725Kg/h,沉積率上升7.7%,效果較明顯;
4、TCS單耗下降
拋光前TCS平均單耗47.08Kg/Kg.si,拋光后平均單耗44.01Kg/Kg.si,平均節(jié)約6.5%,效果較明顯;
5、電耗下降
拋光前電能平均單耗104.015Kwh/Kg.si,拋光后降至94.106Kwh/Kg.si,平均節(jié)電9.5%,效果較明顯。
從以上各方面看,該次的拋光作業(yè)有如下好處:
1、還原爐鐘罩內(nèi)壁良好的鏡面效果,能大大提高熱輻射反射效率,起到減少能耗,縮短運行時間,降低生產(chǎn)成本的作用;
2、定期對內(nèi)壁進行拋光,減少內(nèi)壁長期運行而生產(chǎn)的一些雜質(zhì),對于多晶硅的生產(chǎn)質(zhì)量也非常有利;
3、定期對鐘罩內(nèi)壁的修復(fù),會及時處理和發(fā)現(xiàn)一些隱藏的問題,減少可能出現(xiàn)的事故;
4、該項目的實施,得到了客戶的一致好評,為該領(lǐng)域的節(jié)能降耗工作,做出來了些探索工作。
圖1 還原爐鐘罩生產(chǎn)后的表面狀態(tài) |
圖2 還原爐鐘罩機械拋光作業(yè) |
圖3 鐘罩內(nèi)壁補焊后現(xiàn)場照片 |
圖4 鐘罩內(nèi)壁補焊拋光作業(yè)現(xiàn)場照片 |
圖5 還原爐鐘罩電解拋光專用滾輪架 |
圖6 還原爐鐘罩電解拋光后的效果 |
圖7 焊縫及補焊位置電解拋光效果 |
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