年产3000吨电子级多晶硅建设项目多晶硅可研报告 143页

'年产3000吨电子级多晶硅建设项目可行性研究报告目录第一章总论11.1概述11.1.1项目名称、主办单位、建设地点11.1.2编制依据和原则11.1.3项目提出的背景及投资的必要性21.2项目建设的有利条件51.2.1xxxxxx概况51.2.2项目区水资源概况61.2.3供电情况71.2.4当地交通运输现状71.3项目研究范围81.3.1工艺生产装置81.3.2辅助生产装置81.3.3公用工程设施81.3.4其它91.4项目投资91.5项目主要经济技术指标9第二章市场预测112.1产品用途112.2市场预测分析122.2.1国外市场分析12141 2.2.2国内市场分析142.3产品市场价格分析17第三章生产规模和产品方案193.1生产规模193.2产品方案19第四章工艺技术方案214.1工艺技术方案的选择214.1.1工艺技术概况214.1.2工艺技术方案的确定224.1.3工艺流程234.2工艺装置244.2.1三氯氢硅车间244.2.2氯硅烷提纯车间294.2.3多晶硅车间324.2.4高纯多晶硅后处理工序364.2.5硅芯制备工序384.2.6氢气制备及净化车间384.3产品产量和原材料、辅助材料及公用工程消耗定额及消耗量404.3.1产品产量404.3.2原材料、辅助材料及公用工程消耗定额及消耗量404.4自控技术方案414.4.1简述414.3.2控制水平424.4.3仪表选型424.4.4仪表电源及仪表空气434.5主要设备的选择434.5.1设备选择原则434.5.2主要设备选型434.5.3主要设备表45141 第五章原料、燃料及动力供应475.1主要原材料475.1.1工业硅粉475.1.2液氯485.1.3脱盐水485.1.4氢气495.2辅助材料495.2.1苛性钠495.2.2生石灰505.2.3氢氟酸505.2.4硝酸505.3公用工程规格及供应505.3.1、蒸汽505.3.2循环水515.3.3新鲜水515.3.4电力515.3.5氮气525.3.6仪表空气52第六章建厂条件及厂址方案536.1建厂条件536.1.1厂址区域概况536.1.2供热556.2厂址方案55第七章总图运输567.1总平面布置567.1.1总平面布置原则567.1.2功能划分567.1.3总平面布置方案577.1.4主要技术经济指标57141 7.2竖向设计587.2.1设计原则587.2.2竖向设计方式及土方工程量587.3工厂运输597.3.1运输量597.3.2运输方案及运输车辆597.4工厂防护设施607.5绿化60第八章公用、辅助工程618.1供水618.1.1供水水源618.1.2项目用水量618.1.3供水系统628.2排水量及排水系统划分658.2.1排水量658.2.2排水系统划分658.3供电678.3.1全厂用电负荷及负荷等级678.3.2电源状况678.3.3配电方案688.3.4功率因素补偿688.3.5电气设备选型688.3.6节能措施698.4电信698.4.1电信系统状况及设置698.4.2电信设施方案708.5供热及供冷718.5.1供热718.5.2供冷72141 8.6空压、制氮738.6.1空气压缩738.6.2制氮738.7维修和仓库748.7.1维修748.7.2仓库748.8化验室758.8.1化验室设置的目的758.8.2化验室设置的任务758.8.3化验室的规模、要求和组成758.8.4分析仪器设备768.9贮运设施768.9.1概述768.9.2原料、中间产品及成品的贮存天数与贮存量778.10工艺及供热外管788.10.1工作范围及介质情况788.10.2管道敷设的原则及敷设方式798.11采暖通风及空气调节798.11.1设计采用的标准规范79采暖、通风及空气调节的设计原则808.11.2采暖、通风及空调设计方案81第九章土建工程829.1编制依据829.2建筑、结构设计原则829.3建筑、结构设计方案839.4对防火、防腐、防噪、防尘及建筑物内外装修等问题的处理839.5工程地质849.6地基处理原则859.7项目主要建构筑物86141 9.8三材估算88第十章节能8910.4设计依据8910.2节能措施8910.3能耗指标91第十一章环境保护9211.1设计依据9211.2建设项目的主要污染源及污染物9211.2.1建设项目概况9211.2.2主要污染源与污染物9311.3环境保护与综合利用9711.3.1废气处理措施9711.3.2废水（液）处理措施9711.3.3固体废物处理9811.3.4降噪措施9811.3.5绿化9811.4清洁生产简述9811.5环境管理与监测现状9911.5.1环境管理9911.5.2环境监测9911.6环境保护费99第十二章劳动保护及安全卫生10012.1设计依据及设计中采用的标准10012.2生产过程中职业危害因素及其影响10112.2.1主要职业危险、危害因素分析10112.2.2火灾爆炸10112.2.3毒性危害/窒息性10212.2.4化学灼伤及腐蚀10212.2.5噪声危害103141 12.2.6高温烫伤及低温冻伤10312.2.7触电及机械伤害10312.2.8粉尘危害10412.2.9其他危害10412.3劳动安全卫生设计中采用的主要防范措施10412.3.1建筑及场地布置10412.3.2工艺及自控10512.3.3消防10512.3.4电气及电信10512.3.5其它106第十三章消防10813.1设计依据10813.2设计范围与分工10813.3项目概况10813.4火险分析10913.5防火安全措施11213.5.1有火灾爆炸危险介质的设备安全控制措施及异常情况的紧急控制措施11213.5.2总图11313.5.3建、构筑物防火11513.5.4排水11613.5.5电气11613.5.6通风与采暖11913.6消防设计12013.6.1概述12013.6.2水消防12013.6.3泡沫消防12113.6.4干粉消防12113.6.5移动消防设施121141 13.6.6系统控制121第十四章工厂组织与劳动定员12314.1工厂体制及组织机构12314.2生产班制及定员12314.3工人、技术人员和管理人员的来源124第十五章项目实施计划12515.1项目实施阶段的划分12515.2项目实施进度计划125第十六章投资估算与资金筹措12616.1投资估算12616.1.1工程概况及投资分析12616.1.2编制依据12616.1.3其它12716.2资金筹措12716.3投资估算表128第十七章技术经济分析12917.1项目概况12917.2编制依据12917.3基本经济数据12917.4生产成本和费用估算13017.5销售收入13117.6利润13117.7财务评价13217.7.1财务盈利能力分析13217.7.2清偿能力分析13217.7.3不确定性分析13217.8财务评价结论133附表134附图134141 年产3000吨电子级多晶硅建设项目；主办单位：xxxxxx；建设地址：xxxxxx；1.1.2编制依据和原则（1）编制依据a.《投资项目可行性研究指南》，国家计委，2002年1月；b.《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》，2000年修订；c.《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》化学工业部1997年8月。（2）编制原则a.贯彻可持续发展战略，坚持安全生产与环境保护并重的原则。b.遵循国家有关产业政策，深入进行市场调查，紧密跟踪产品市场需求，以高品位的产品质量和较低的生产成本适应激烈的市场竞争，确保项目具有良好的经济效益和发展前景。c.高起点、积极采用国内外先进技术，做到工艺技术及设备先进、可靠、成熟、以及具备国际竞争力的原则。d.坚持统一规划，充分利用一、二期工程的公用工程及辅助实施，立足当前，兼顾长远的原则。e.贯彻工厂规模大型化、布置一体化、生产装置露天化、公用工程社会化、引进技术与创新相结合的方针，大部分设备立足国内制造。141 f.充分了解国家、地方的相关现行政策，根据建设场地现状、周边环境，合理利用地方资源，力争本项目产生良好的社会效益和经济效益。1.1.3项目提出的背景及投资的必要性多晶硅材料作为制造集成电路硅衬底、太阳能电池等产品的主要原料，是发展信息产业和新能源产业的重要基石。多晶硅是单晶硅的主要原料，其深加工产品被广泛应用于半导体工业，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件和集成电路的基础材料,国际集成电路芯片及各类半导体器件95%以上是用硅材料制造的。半导体工业是信息产业的基础和核心。因此，硅材料业是电子信息产业的基础。专家预计电子信息产业今后一段时期对多晶硅材料的需求量至少以每年5%的速度递增。由于世界人口和发展中国家（例如中国）工业进程加快，全球能源消耗以3%的速度增长，并在今后较长的时间内将可能维持这个增长速度。在这种情况下，目前全球已经探明的一次能源的储量预计在100年内将会耗尽。因此，全球积极开发利用可再生能源势在必行。太阳能作为最重要的可再生能源之一，由于其清洁、卫生、安全、资源丰富等多方面的优势，其发展越来越得到人们的重视。世界各国积极支持太阳能光伏产业的发展，包括日本、德国、美国在内的许多发达国家都出台了旨在鼓励太阳能光伏产业发展的政策，例如“太阳能屋顶计划”、“新能源法”等，发展中国家政府也是如此。中国不仅加入了“京都议定书”，并且颁布实施了“可再生能源法”141 。因此，太阳能光伏产业成为世界上发展最快的高新技术产业之一，过去10年的年均增长速度达到39%，并呈现加速增长的态势。太阳能光伏产业链的上游主要包括生产太阳能电池所需要的核心原料—多晶硅材料的生产；但目前高纯度多晶硅原料的供应短缺，成为制约太阳能光伏产业发展的瓶颈。2007年全世界高纯度多晶硅材料的消费量增长到了46700吨，而供应量仅37500吨，近20%的供需缺口要通过企业库存的减少来弥补。在46700吨的消费量中，电子行业消费了21700吨，太阳能光伏发电行业消费了25200吨。随着太阳能光伏发电行业的高速发展，其对高纯度多晶硅材料的需求量将大大超过电子行业的需求量。由于多晶硅材料严重供不应求，高纯多晶硅国际市场供货价格2007年上涨到了250～300美元/公斤，目前国际市场长期供货价格超过了300美元/公斤，今年价格还将进一步上涨到350美元/公斤。目前多晶硅材料2008年全年的期货已经售完，这些材料的现货价格近期超过了350美元/公斤。部分太阳能电池生产企业抢购电路级多晶硅用于太阳能电池的生产，导致全世界电路级多晶硅材料也供应紧张，并且拉动了电路级多晶硅材料的价格上扬。141 世界太阳能光伏发电市场的高速发展也带动了我国太阳能光伏发电行业的巨大发展，尤其是产业链中劳动密集型的太阳能电池加工，正大量向我国转移，据不完全统计，2007年我国太阳能电池的生产能力已经超过了1000MW，包括无锡尚德和保定英利等企业的在建生产规模超过了800MW，而规划中的产能合计超过4000MW。预计2008年我国太阳能电池的生产能力将达到1900MW，对多晶硅材料的需求将达15000～17000吨，加上电子行业的需求，我国对多晶硅材料的需求量将超过18000吨。而2007年我国的多晶硅生产能力仅为1400吨，迫使我国企业不得不从国外大量进口多晶硅原料。但是，国外生产企业却对我国采取高价限量的措施，大大制约了我国电子信息产业和太阳能光伏发电产业的发展。因此，中国急需建设一个或多个大型的多晶硅生产厂，以缓解国内多晶硅原料需求供给严重不足的问题，并为我国太阳能光伏产业和电子产业的健康蓬勃发展提供必要的基础保证。根据目前的市场格局和发展趋势，本项目采用立足电路级，主要面向太阳能市场，暂不参与高端市场的建设方案。既避免了高品质多晶硅生产技术门槛高的难点，又能利用现有成熟技术在较短时间完成工厂建设，抓住市场时机，也能部分参与电路级市场竞争，具有风险小，见效快，适应性强的特点。因此，从工艺和规模经济、以及市场容量而言，总体规划10000吨/年多晶硅，一期设计3000吨/年多晶硅生产线建设是比较切合实际的规模，这也得到了美国、日本、中国的多晶硅厂的实践证明。1.2项目建设的有利条件1.2.1xxxxxx概况xxxxxx141 地处县城城区西部，地处内蒙、辽宁、河北三省区交汇处，园区紧靠306国道，距天义火车站5公里，距赤峰机场110公里，距北京380公里，距锦州港200公里，距秦皇岛港口300公里。这里交通十分方便，自然环境良好，四季分明，气候温和，具有良好的投资发展环境。项目周边地区硅石资源丰富，矿石品位高，目前在开发区已建成东北第一家三氯氢硅生产企业，一期生产规模为年产三氯氢硅5000吨，二期工程计划在2010年开始建设，预计2011年投产，达到年产三氯氢硅3万吨的生产规模，为建设多晶硅项目提供了原料保障，同时，xxxxxx经济开发区是自治区级开发区，经内蒙古自治区建设厅批复的总体规划面积为4.5平方公里，由国土资源部核准的近期建设面积为1.76平方公里，规划符合xxxxxx县城市总体规划和土地利用总体规划的要求，多晶硅项目具备在开发区选址的条件。xxxxxx经济开发区（中京工业园区）自2003年建设以来，目前基础设施功能比较完备，三横一纵道路格局已经形成，园区变电站项目目前已经开工建设，预计在2010年投入使用。项目占地应按照投资规模或产值来考虑，根据《内蒙古自治区工业项目用地控制指标》的要求，非金属矿物制造业用地投资强度至少为405万元/公顷，参照近期由自治区编制的用地报告其园区现状投资强度为650万元/公顷、工业用地产出强度1616万元/公顷；确定的园区理想值投资强度为750万元/公顷、工业用地产出强度1850万元/公顷。所用地位置应尽量靠近三氯氢硅项目。141 园区目前土地费用主要是土地出让金最低标准为5.6万元/亩、建设用地批转约为5.1万元/亩、征地费约为4万元/亩。其它如勘界、土地评估、报件图纸编制等由中介结构收取。1.2.2项目区水资源概况xxxxxx县污水处理厂设计处理能力4×104t/d，实际处理能力2×104t/d。据1990年水利区划资料，全县地表水资源量为3.49×108m3，其中境外客水1.77×108m3；地下水资源量为2.74×108m3，其中地下水可开采量为1.82×108m3。全县人均水资源占有量不足900m2。目前全县地表水用量为0.2378×108m3，占全市地表水资源量的6.8%，地下水现状耕水量1.05×108m3。除少部分地区出现超采现象外，其它地区地下水仍有开发潜力。老哈河属辽河二级支流水系，发源于河北省七老图山脉的光头山，自甸子乡七家入境与黑里河汇流后，由西南向东北穿越全县。主河道流经甸子、双庙、必斯营子、榆树林子、大明、铁匠营子、城关、二龙、汐子等九个乡（镇），至汐子与坤兑汇流后出境，境内主河道长78.2公里。取水处老哈河以上流域面积2340平方公里，多年平均径流量15384万立方米。W50%＝12512万立方米，W95%＝1289万立方米。1.2.3供电情况xxxxxx县电厂数量为4个（打虎石发电站、大城子钓鱼台发电站、大城子白塔子发电站、西泉发电站）。发电厂装机容量：（66KV打虎石发电站为1500KW、10KV大城子钓鱼台发电站为625KW、10KV大城子白塔子发电站150KW、10KV西泉发电站为50KW），主网架电压等级为66KV。xxxxxx141 县以天义尤家洼220KV一次变电站为中心，以6条66KV246公里的送电线路为网架，现有12座66KV农村及工矿变电站，主变21台，容量72950千伏安（其中农电管辖10座变电站，主变19台，容量70950千伏安）。54条10KV配电线路2150公里，有配电变压器3560台，容量168400千伏安。有494613公里的低压线路形成辐射全县13个乡镇，342个行政村的输变电及高压供电网络。现在全县2648个村民组全部通电。1.2.4当地交通运输现状xxxxxx地处三省区交界，交通便利，境内“叶柏寿——赤峰”铁路纵贯境内，铁路复线工程正在开展前期工作。经过县城天义、“承四”和“赤朝”两条高速公路的连接线已列入市政府主推的重点工程。“306”国道、“207”省道贯通境内，距“四平—承德”、“朝阳—赤峰”高速公路出口30公里左右，距“丹—拉”线赤峰北部大通道300公里。境内乡乡通油路，村村通公路，天旺线、天山线、大三线等县级公路和二十三条乡级公路形成了十分便利的公路运输网络。1.3项目研究范围1.3.1工艺生产装置（1）氢气制备和净化（2）氯氢化车间（3）精馏车间（三氯氢硅精馏及罐区）（4）还原车间（三氯氢硅还原）（5）整理车间（硅芯制备及产品后处理）141 （6）还原尾气回收（CDI）（7）废料处理（工艺废气及废液处理）1.3.2辅助生产装置（1）空压、（2）冷冻站（3）脱盐水站（4）三废处理1.3.3公用工程设施（1）循环水站；（2）车间变电所和全厂供配电；（3）通信设施；（4）厂区供热及工艺外管；（5）道路和运输；1.3.4其它（1）大门、围墙；（2）消防（扩建消防水管网）141 1.4项目投资1.5项目主要经济技术指标本项目的主要技术经济指标见下表：主要技术经济指标序号项目名称单位数量备注一产品方案1主产品太阳能级多晶硅t/a30002副产品氧气Nm3/a12.46×105二原料消耗1硅粉t/a3500主要原料2液氯t/a1900主要原料3氢氟酸t/a1304无水硝酸t/a12246氢氧化钠（以20％NaOH溶液计）t/a3767生石灰（以100％CaO计）t/a11108包装物个/a1200000三公用工程消耗量1新鲜水t/a45280002电106kWh/a5403蒸汽t/a5600004仪表空气(正常)Nm3/h40005氮气(正常)Nm3/h4000五三废排放量1废气Nm3/h3002废水m3/h50141 3废渣t/a450六运输量1运入量吨/年80002运出量吨/年70603总运输量吨/年15060七全厂定员人475八建筑面积m280100占地面积300000m2(约450亩)九工程项目总投资（报批总投资）万元2668021固定资产投资万元262110十财务评价指标1年均销售收入万元1764002年平均利润总额万元841913内部收益率税前%36.42税后%29.424投资回收期税前年3.97含建设期2年税后年4.46含建设期2年5投资利润率%31.56投资利税率%40.276贷款偿还期年4.13含建设期2年7盈亏平衡点%28.85第二章市场预测2.1产品用途141 多晶硅是信息产业和太阳能电池产业的重要原材料。高纯度多晶硅材料主要应用于电子行业和太阳能光伏发电行业。硅材料是生产集成电路和分立器件，如二极管、三极管、大功率整流管（ZP）、晶闸管（KP）、电力半导体模块（GLRIPM）、功率集成电路（PGC）等的基础材料。在过去较长的时间内，多晶硅材料的产品定位为电子行业需要的多晶硅材料，并不针对太阳能光伏行业，其产品85%用于芯片和集成电路，只有少量边角料或次品等用于太阳能光伏行业：多晶硅等外品：约为多晶硅产量的5%；结晶过程的等外品硅：约为单晶硅产量的13%左右；切片过程产生的次废品：约为硅片产量的8%左右；电子级硅的次级产品；随着石油、煤等资源的逐渐匮乏，太阳能在世界能源中的地位越来越重要，太阳能光伏发电行业得到世界各国前所未有的高度重视，美国能源部计划到2010年累计安装的太阳能发电装置所能达到的容量会超过4500MW，欧盟的目标是到2010年光伏发电装机容量要达到3600MW以上，日本政府提出2010年光伏发电装机容量要达到5000MW。太阳能光伏发电产业迅速崛起，对高纯晶体硅的需求量迅速增加。据统计，2007年全世界共消费了46900吨高纯度多晶硅材料，其中电子行业消费了21700吨，太阳能光伏发电行业消费了25200吨；而2008年全世界高纯度多晶硅材料的需求量增长到了62940吨，其中电子行业需求量25100吨，太阳能光伏发电行业需求量37840吨。141 随着太阳能光伏发电行业的高速发展，其对高纯度多晶硅材料的需求量将很快超过电子行业的需求量。2.2市场预测分析2.2.1国外市场分析（1）世界多晶硅材料需求分析近年世界电子行业的复苏和发展，尤其是世界太阳能光伏行业的的高速发展带动了对高纯度多晶硅材料的大量需求。a.太阳能光伏行业需求分析在美国、日本、德国、西班牙等40多个国家政府的积极支持推动下，太阳能终端用户对太阳能光伏发电电池的需求大大超过了生产能力，因此世界太阳能电池的产量从2005年的1.65GW迅速增长到2007年的3.5GW,到2008年达到了5.4GW，预计到2010年以前太阳能电池的产量都将保持35%的年增长速度。按照这个速度，太阳能电池的产量到2010年将比2007年的产量增长5倍，达到10.7GW以上。1994年全世界太阳能电池的生产量只有69MW，而2005年就达到1.65GW，10年间就增长了20多倍，特别是2004年比上一年增长了61%。上述太阳能电池中，晶体硅电池占总产量的85%。如果加上硅基材料，则99%的太阳能电池都是以高纯度多晶硅硅材料为主要原料。141 2006年太阳能光伏发电行业利用了19320吨高纯度多晶硅硅材料，2007年为25200吨。太阳能电池产量的高速增长导致对高纯多晶硅材料的大量需求，预计2008年多晶硅材料的需求量为37840吨，到2010年的需求量将超过73000吨。b.电子行业需求分析随着世界电子行业的复苏和发展，2007年电子行业利用了21700吨高纯度多晶硅材料，预计2008年～2010年电子行业对多晶硅材料需求的年增长率将超过7%，到2010年对多晶硅材料的需求将超过30400吨。因此，预计2010年全世界太阳能行业和电子行业的硅料需求将超过73000吨。（2）世界多晶硅材料生产情况世界上多晶硅制造技术主要是由美、日、德三个国家垄断，生产厂家主要控制在七大公司10个工厂。世界主要多晶硅厂情况公司产能T/A原料：直拉原料；工艺现反应器、产品形状技术研发动向及对应产品方向HEMLOCKUSA7400CL2、H2、冶金SI；SIHCL3；改良西门子工艺SIEMENSREOCTOR棒状研发能生产粒状反应器；SOG硅ToKuYamaJap5200Cl2、H2、冶金Si；SiHCl3；改良西门子工艺Siemens反应器；Reoctor棒状VLD工艺技术，TuB-Rcator；SOG硅WackerGerman5000Cl2、H2、冶金Si；SiHCl3；改良西门子工艺Siemens反应器；R棒状FRB反应器技术装置；粒状SOG多晶硅MitsubishiUSA1200Cl2、H2、冶金Si；SiHCl3；改良西门子工艺Siemens反应器；R棒状MitsubichJap1600Cl2、H2、冶金Si；SiHCl3；改良西门子工艺Siemens反应器；R棒状SumitomoJap700Cl2、H2、冶金Si；SiHCl3；改良西门子工艺Siemens反应棒状Meme1100SiHCl3；改良西门子工艺Siemens反应棒状141 ItalyMemeUSA2700Al、Na、H2、H2SiF；SiH4；SiH4热分解工艺FRB反应器粒状硅SGSUSA2300冶金硅、SiCl4、H2；SiH4；SiH4热分解工艺Siemens反应棒状研发新型反应器；采用SiH4热分解生产粒状多晶硅AsimiUSA2400冶金硅、SiCl4、H2；SiH4；SiH4热分解工艺Siemens反应棒状世界高纯度多晶硅材料的产量从2005年的30680吨增长到2007年的37500吨左右。许多生产企业采取消除生产薄弱环节、生产线满负荷运作、降低库存等措施来满足电子行业和太阳能行业飚升的需求，但是远远不能满足快速增长的太阳能行业的需求。根据世界各国已经投资和很可能投资的产能扩张计划，预计多晶硅产量将从2005年的30680吨增长到2006年的33390吨，2007年的37500吨，2008年的50800吨，2009年的73050吨，2010年的96050吨。2.2.2国内市场分析（1）国内多晶硅市场分析a.电子行业需求分析我国电子行业（集成电路）近年的高速增长,2004年我国集成电路产量达到219亿块，与2003年相比增长63.7%，2005年其产量达到260亿块，产量增长十分迅速。141 当前我国电子级单晶硅、多晶硅与集成电路在发展步伐上不协调，产需不匹配的现象表现严重,尤其是生产电子级单晶硅所需的多晶硅基本都需从国外进口。初步统计，2007年电子行业对高纯度多晶硅材料的消耗量为1340吨（见表2-2）。预计我国电子行业“十一五”期间的增长率会超过7%，到2008年对高纯度多晶硅材料的需求量将超过1560吨，到2010年对高纯度多晶硅材料的需求量将超过1800吨。b.太阳能光伏行业需求分析由于我国常规能源的相对缺乏，我国近年高度重视太阳能光伏发电产业的发展。尤其从2004年开始，世界太阳能光伏发电市场的高速发展带动了我国太阳能光伏发电产业的巨大发展。据不完全统计，2005年我国太阳能电池的生产能力已经超过了200MW，对多晶硅材料的需求量将超过2000吨。包括无锡尚德和保定英利等企业的在建生产规模超过了800MW，而规划中的产能合计超过4000MW（见表2-2）。这些在建的生产能力预计在2008年建成投产，届时我国太阳能电池的生产能力将达到1900MW。随着新的生产能力的建设和投产，到2010年我国太阳能电池的生产能力也将大大超过3000MW。按照每MW太阳能电池需要消耗8～10吨高纯度多晶硅材料测算，到2008年我国太阳能光伏行业需求的多晶硅材料将为14000～16000吨，到2010年对多晶硅材料的需求量将超过28000吨。我国太阳能电池/组件产能情况(单位:MW)年份太阳能电池产量（MW）太阳能多晶硅需求量(t)电子级多晶硅需求量(t)中国总需求量(t)中国总产量(t)短缺量(t)141 200460630980161098015532005118.7115110902241109021612006400.93688121048981210466820071021.591941340105341340913420081900.516724156018284156014784200927752414316902583316901498320103477.628864189030724189010974因此，预计2010年我国太阳能光伏行业和电子行业的多晶硅料需求量将超过96000吨左右。（2）国内多晶硅材料生产现状我国多晶硅材料的生产起步于1964年，国家开始在四川峨嵋半导体材料厂（所）建设我国第一个多晶硅－单晶硅厂。七十年代多晶硅厂曾高达20多家，但生产规模小，年产量都在30吨以下，生产装备工艺落后、成本高、缺乏竞争力，所以陆续停产。截止2007年底，我国高纯度多晶硅材料的生产厂家只有两?家，即峨嵋半导体厂、洛阳中硅及江苏中能，产能2500吨，而实际的产量不足1500吨（见表2-3），同时国内的需求量超过3000吨，使得我国企业不得不从国外大量进口多晶硅。国内多晶硅的主要厂家及产量141 年产能/吨建成时间(包括预期)四川峨眉多晶硅生产示范线1001999年底四川峨眉太阳电池多晶硅项目2002006洛阳中硅300吨项目3002005.8洛阳中硅700吨扩产项目7002007年初洛阳中硅二期扩建工程20002008年四川新光硅业12602007.2江苏中能15002007合计60602007-2008尽管目前我国有1000吨级多晶硅材料生产企业正在筹建或试车投产，但我国的高纯度多晶硅材料的生产仍然处于刚刚开始起步阶段，完全不能满足国内需求，急需加快速度发展。2.3产品市场价格分析尽管多晶硅材料生产企业通过消除生产薄弱环节、生产线满负荷运作、降低库存等措施提高产量，但是远远不能满足电子行业和太阳能行业飚升的需求。一些大型电池和组件企业多晶硅原料库存不足5天，许多小公司根本没有硅原料库存。141 由于多晶硅材料严重供不应求，高纯多晶硅国际市场长期供货价格由2006年初的100美元/公斤上涨到2007年的300～350美元/公斤，目前国际市场长期供货价格超过了350美元/公斤，今年价格还将进一步上涨到380～400美元/公斤。目前多晶硅材料2008年全年的期货已经售完，这些材料的现货价格近期超过了400美元/公斤。部分太阳能电池生产企业抢购电路级多晶硅用于太阳能电池的生产，导致全世界电路级多晶硅材料也供应紧张，并且拉动了电路级多晶硅材料的价格上扬。因此，本可研报告多晶硅价格按100美元/公斤计，与目前市场价格相比较低，但随着全世界多晶硅项目的建设和扩产，最终价格应保持在80美元/公斤左右。141 第三章生产规模和产品方案3.1生产规模2007年我国的多晶硅需求超过10500吨，预计2010年我国太阳能光伏行业和电子行业的多晶硅料需求量将超过30700吨左右，而07年我国的生产能力只有1400吨/年，因此适当引进国外先进技术工艺，通过集成和消化创新，项目建设3000吨/年多晶硅生产厂，从工艺和规模经济，以及市场容量而言，是比较合适的规模。项目建设1500吨/年两条条生产线，不仅具备规模效应，且技术成熟可靠，系统主工艺及公用工程的配置都不存在工程技术障碍，能量及物料的综合利用等更平衡合理。3.2产品方案根据上述建设方案，本项目一期按照年产3000吨/年多晶硅、产品质量按电子级级进行设计，全部产品均满足太阳能电池的要求。工厂实际指标见下表：多晶硅质量指标参数测量数值及单位分析方法备注掺杂及电阻率施主（P，As，Sb）150ppta（最大）500Ω﹒cm（最小）受主（B，Al）100ppba（最大）5000Ω﹒cm（最小）杂质含量的测定方法是用一个在区熔状态下的样品、通过光致发光光谱法（FTPL）或红外吸收法（FTIR）获得的。用于测定杂质和碳元素含量的样品是成批取样的。还原炉的每个沉积周期都需要抽取一批样品。141 碳元素100ppba（最大）碳元素含量是用一个经过退火的多晶硅样品、通过红外吸收法（FTIR）获得的。掺杂金属元素掺杂金属元素（Fe，Cu，Ni，Cr，Zn）总含量：500pptw表面金属元素Fe：500pptw/250ppta（最大）Cu：50pptw/25ppta（最大）Ni：100pptw/50ppta（最大）Cr：100pptw/55ppta（最大）Zn：300pptw/130ppta（最大）Na：800pptw/980ppta（最大）表面金属元素含量采用感应耦合等离子体法（ICP）、原子发射光谱法（AES）或其它类似的方法，测定多晶硅块酸腐蚀溶液而确定的。表面进行酸腐蚀、清洗块状多晶硅规格规格尺寸长度重量备注0～20mm20～110mm110～150mm1%（最大）90%（最小）10%（最大）从电极上取下硅棒时，不包括任何小于20mm的部分141 第四章工艺技术方案4.1工艺技术方案的选择4.1.1工艺技术概况自西门子发明采用提纯的三氯氢硅在氢气气氛下，在加热的硅芯表面反应沉积多晶硅的方法（西门子法）后，经过多年的改进，逐步增加了四氯化硅的综合利用（四氯化硅热氢化为其中之一）和还原尾气的“干法回收”系统，工艺技术已趋于完善，即目前广泛采用的改良西门子法。为了稳妥可靠，其主要的生产工艺（三氯氢硅还原、四氯化硅氢化及还原尾气回收）采用国外引进，是通过工业硅与气态氯化氢的反应，将其转化为由三氯氢硅、四氯化硅、二氯氢硅、聚氯硅烷、金属杂质等组成的混合蒸汽并将其冷凝，用精馏的方法从冷凝液中分离出高纯度的三氯氢硅，再将汽化的三氯氢硅，与氢气按一定比例混合引入多晶硅还原炉，在置于还原炉内的棒状硅芯两端加以电压，产生高温，在高温硅芯表面，三氯氢硅被氢气还原成元素硅，并沉积在硅芯表面，逐渐生成所需规格的多晶硅棒。其工艺主要特点如下：（1）采用国际上先进的工业硅与气态氯化氢的反应合成三氯氢硅技术，四氯化硅进行氢化，可以转化为三氯氢硅，利用率高，降低了多晶硅生产的单位原料消耗。使多晶硅生产系统的废气、废液、废渣排放量、排放种类大大减少，环境保护从根本上得到了保证；141 （2）采用高效、综合回收的精馏系统，物料消耗、能耗得到大幅度下降；（3）采用大流量、高沉积速度的18对棒进口还原炉工艺技术，大幅度提高了单炉年产量，降低了能耗；（4）采用还原尾气的干法回收技术，原料综合回收率达95%，分离的氢气、氯化氢产品质量高，使混合气中的各种有用物料得到最大限度回收利用，也提高了多晶硅产品品质，减少了环境污染；（5）采用三相可控硅的还原电气自动控制技术，提高了还原的成功率、产量和安全性；（6）采用还原热能综合利用技术，降低了综合能耗；（7）在系统综合回收减少原料损耗的基础上，设计有完善的尾气、残液处理系统和先进的废水循环处理系统，确保了各项指标均符合国家环保要求；（8）采用先进的DCS自动控制系统、过程产量、质量更稳定，减少操作人员，降低成本。4.1.2工艺技术方案的确定本项目采用目前国外普遍采用的改良西门子工艺，即经过精馏提纯的三氯氢硅在纯氢气环境下，在1080℃的硅芯表面沉积，生成多晶硅，产品为棒状。还原反应后的“尾气”141 通过低温吸收法分离回收，分离出的氯硅烷到精馏提纯，氢气回还原炉循环使用，氯化氢返到三氯氢硅车间合成三氯氢硅。从精馏分离出的四氯化硅到四氯化硅氢化炉转化为三氯氢硅，精馏的产品三氯氢硅则到还原炉生产多晶硅。该工艺是大部分物料在系统内部循环的相对封闭的系统，技术成熟，生产稳定、安全、可靠、产品质量最稳定。本装置的设计能力为年产高纯多晶硅3000吨（以年操作时间330天为基准）。多晶硅装置由以下几个车间组成：（1）三氯氢硅车间这一车间包括液氯储存及汽化、氯化氢合成工序及三氯氢硅合成工序。（2）氯硅烷提纯车间这一车间包括粗提纯、精提纯、废气净化和蒸馏釜残液处理工序。（3）多晶硅车间这一车间包括多晶硅制取工序、还原反应气分离回收系统CDI和四氯化硅氢化工序。（4）氢气制备及净化车间（5）工艺废料处理车间（6）整理工序这一车间包括硅芯拉制、酸洗及产品后处理工序。4.1.3工艺流程多晶硅生产工艺流程详见附图三“工艺流程示意图”。141 4.2工艺装置4.2.1三氯氢硅车间（1）氯化氢合成工序氯化氢是合成三氯氢硅的主要原料之一。在合成炉内，通过氢气、氯气混合气体的燃烧反应制得氯化氢。氯化氢合成工序的流程由初始原料输入、氯化氢合成系统和废气处理系统三部分组成。a.初始原料输入来自氢气制取工序及从三氯氢硅合成工序返回的循环氢气输送入氢气缓冲罐。出的氢气去生产线的氯化氢合成炉。来自液氯汽化工序的氯气通过氯气缓冲罐，分别去生产线的氯化氢合成炉。考虑设置氯气缓冲罐作为安全阀泄放废气储存罐。为点燃氯化氢合成炉应使用氩甲硅烷混合物，该混合物由放在装卸台上的气瓶送出。b.氯化氢合成系统氯化氢合成生产线由安装在氢气输送线上的阻火器、氯化氢合成炉、两个热交换器（空气冷却器和氯化氢冷却器）和氯化氢贮气罐组成。氢气和氯气在炉内燃烧，反应生成氯化氢，反应式如下：H2+Cl2=2HCl炉内的工作压力为0.4MPa到0.5MPa。温度不超过450℃。输出的氯化氢通过空气冷却器被冷却到150℃，141 并穿过氯化氢冷却器，被循环冷却水冷却到40～50℃温度。冷却后的氯化氢送入氯化氢储罐，然后被送往三氯氢硅合成工序。c.废气处理系统尾气处理系统分为：a）用于在启动氯化氢合成炉上的安全爆破膜时，以及合成炉启动和停炉时的氯化氢废气处理系统，b）氯气处理系统。a）氯化氢废气处理系统从合成系统排放的废气被送入两级管壳式石墨斜片降膜吸收器的顶部，与送入的稀盐酸混合，从管侧自上而下流过，废气中的大部分氯化氢被稀盐酸吸收。吸收反应产生的热量由吸收器壳侧的循环冷却水移走。从两级吸收器底部得到质量浓度为15～20%的盐酸，分别被收集到一、二级吸收液罐中，然后分别用一、二级吸收液泵循环送入两级降膜吸收器顶部，用作吸收剂。部分盐酸由一级吸收液泵送至盐酸贮槽。定时向二级吸收液罐中补充工艺水。未被吸收的氯化氢和惰性气体被送往一级尾气洗涤塔，用质量浓度为10%的氢氧化钠溶液洗涤。氯化氢与氢氧化钠反应生成氯化钠而被吸收。洗涤液收集到一级洗涤液罐。用一级洗涤液泵输送一级洗涤液罐内的液体，穿过一级尾气洗液冷却器，循环送入一级尾气洗涤塔用作吸收剂。当氢氧化钠浓度降低到2～3%时，将部分洗涤液送往工艺废液处理工序，然后向一级洗涤液罐内补充浓氢氧化钠溶液。出一级尾气洗涤塔，含氢气和惰性气体的尾气，穿过尾气阻火器排入大气。b）氯气处理系统141 吹洗设备的废气和氯气输送管道的废气，以及氯气缓冲罐安全阀泄放的氯气被送到氯气处理系统。氯气被送进二级尾气洗涤塔内，用质量浓度为10%的氢氧化钠溶液洗涤。氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠和氯化钠而被吸收。洗涤液在包括塔、二级洗涤液罐、二级洗涤液泵及二级尾气洗涤液冷却器的回路内循环。冷却器用循环水冷却。塔底吸收液为10%～15%次氯酸钠溶液，该溶液可作商品外售。当循环洗涤液中氢氧化钠浓度降低到2～3%时，向二级洗涤液罐内补充浓氢氧化钠溶液。（2）三氯氢硅合成工序三氯氢硅是制取多晶硅的原料。在合成炉内，用硅粉与气态氯化氢反应制得三氯氢硅。三氯氢硅合成工序包括以下几个系统：——原料处理系统；——三氯氢硅合成系统；——汽气混合气“干法”除尘系统；——汽气混合气“湿法”除尘系统；a．原料处理系统原料处理系统完成对原料氯化氢的预热，及对三氯氢硅合成炉启动和停炉时使用的氮气的加热。从氯化氢合成系统的来的氯化氢气体，输送到生产线氯化氢预热器中，用蒸汽加热。预热后的氯化氢送往三氯氢硅合成炉。氮气电加热器用于将氮加热到450℃。450℃141 的氮气用于三氯氢硅合成反应炉启动时加热反应炉和硅粉。氮气电加热器用于将氮气加热至300℃。300℃的氮气用于在工艺流程有计划停止或紧急状态下吹洗反应装置设备和“干法”除尘系统。b．三氯氢硅合成系统原料硅粉用运输罐送入车间，用单梁吊车，将运输罐提升并安装在硅粉验收槽的顶部，并将硅粉放入接收槽内。硅粉由接收槽放入安装于下方的硅粉计量罐，再放入下方的硅粉供料罐。用安装于供料罐底部的硅粉给料机将硅粉以一定的流量供入到氯化氢输送管道中，硅粉被氯化氢气流携带，送入三氯氢硅合成炉底的锥形部分。表压0.45～0.5MPa的氯化氢同时被分别送入硅粉接收槽、硅粉计量罐和硅粉供料罐中，以平衡硅粉装料设备和合成系统的压力。在三氯氢硅合成炉内，硅粉和氯化氢发生反应，生成三氯氢硅，同时生成四氯化硅、二氯氢硅、金属氯化物、聚氯硅烷等副产物。主要反应式如下：Si+3HCl=SiHCl3+H2+QSi+2HCl=SiH2Cl2+QSi+4HCl=SiCl4+2H2+Q反应产物以汽气混合气的形式出合成炉顶，去“干法”除尘系统。反应炉下部区域压力为0.35～0.45MPa，温度为290～330℃。在反应过程中生成大量的热，用蒸发反应炉夹套内的水而移出。141 三氯氢硅合成炉生产线冷却系统：该系统是一个封闭的回路，包括热水循环泵将热水送入反应炉夹套，在此处热水部分蒸发，移去反应热。出夹套的水汽混合物用循环水进行冷凝和冷却，返回到热水循环槽，并从这里经热水循环泵重新送入反应炉夹套。反应炉最初的装料，是将硅粉直接从接收槽送入反应炉分离器下部。当反应炉启动时，从合成炉底部供入热氮气流，实现硅的加热。当用氮气对反应炉进行加热时，反应炉的废气（氮和硅尘）被送往硅粉接收槽所配硅尘捕集器和袋式除尘器进行净化。氮气被排入大气中。当反应炉内温度达到200～250℃时，停止输送加热氮气，并开始在反应炉下部输送经预热的氯化氢。在从输氮变为输氯化氢以及反应炉进入规定状态期间，废气通过“干法”除尘系统进入氯化氢合成工序的氯化氢废气处理系统。当反应炉停下维修或更换硅时，用温度为300℃的热氮气，在4小时内将其吹入氯化氢合成工序的氯化氢废气处理系统。然后吹入冷氮气以将炉温降至50℃。冷却后的硅粉从反应炉底卸出，用运输罐运至清洗处理工序，处理后运至库房。c．汽气混合气“干法”除尘系统汽气混合气“干法”除尘的每条生产线由三级旋风除尘器、三个集尘罐组成。出三氯氢硅合成炉的夹带有硅粉的汽气混合气依次进入一、二、三级旋风除尘器，气体中的大部分硅粉被分离下来，随即落入安装于下方的三个集尘罐。定期把硅尘从集尘罐中卸出，送去处理。141 d．汽气混合气“湿法”除尘系统经“干法”除尘后的汽气混合气进入湿氢处理塔顶部，与同样从顶部注入的四氯化硅液体混合，自上而下流动。从塔下部送入用脱盐水增湿的氢气，与塔内的气液混合物接触，促使汽气混合气中所含的金属氯化物发生部分水解，同时，汽气混合气中的部分细小硅尘被液体四氯化硅洗下，混合气亦被四氯化硅冷却。从湿氢处理塔下部出来，含固态杂质的汽气液混合物进入鼓泡蒸馏釜并被引至液下。气体鼓泡溢出，随后由下而上进入鼓泡塔，与从塔顶流下的液体四氯化硅逆流接触，被进一步冷却并最终除去细小的硅尘和金属杂质。出鼓泡塔，除去了固态杂质的冷却汽气混合气，压力为0.2～0.25MPa，温度为50～90℃，被送入氯硅烷冷凝器，汽气混合气中的氯硅烷被冷凝分离出来，送入三氯氢硅储槽（氯硅烷储槽），然后被送往三氯氢硅精馏部分的一级精馏塔。同时，氢气和氯化氢气体两种气体分别被送回氯化氢合成工序的氢气缓冲罐和氯化氢缓冲罐，循环用于氯化氢合成和三氯氢硅合成。4.2.2氯硅烷提纯车间（1）三氯氢硅精馏三氯氢硅的精馏原理为：利用原料各种组分或成分在一定压力、温度下挥发度不同的特点，采用高效筛板塔进行有效分离，最终得到产品纯度满足电子级要求的三氯氢硅产品。141 三氯氢硅的精馏，是保障生产出的多晶硅内部质量的最重要环节，只有在此环节对三氯氢硅中的杂质进行了有效、彻底的分离提纯，才能保证还原多晶硅的内在质量。三氯氢硅的精馏技术在国内已有多年成功的生产运行经验，技术成熟可靠。三氯氢硅精馏包括八个塔，其中六个塔分离三氯氢硅合成车间来的粗三氯氢硅，另外两个塔分离还原系统来的氯硅烷。a.粗三氯氢硅精馏将粗三氯氢硅送入脱轻塔，在此进行蒸馏脱二氯氢硅烷及其它轻组分。大部分低沸点杂质随同二氯氢硅烷在塔顶馏出，所有高沸点杂质则随同三氯氢硅由塔釜排出，并进入塔脱高塔。脱高塔塔顶馏出三氯氢硅，塔釜排出四氯化硅及高沸点杂质，后者再进四氯化硅(TET)精制塔，由该塔塔釜除去高沸点杂质。脱高塔所得化学级三氯氢硅可再经精制得高纯产品。为此，将脱高塔塔顶三氯氢硅产品再经两个塔，进一步脱除高、低沸物杂质。得到的化学品级三氯氢硅首先在一个塔进一步蒸馏，塔顶蒸出带有全部轻组份杂质(如BCl3)的部分三氯氢硅返回脱轻塔，塔釜排出物再进塔另一塔蒸馏，由该塔釜适当地排出部分三氯氢硅返回脱高塔，以除去所有的高沸点杂质；塔顶馏出液则为高纯三氯氢硅。b.还原尾气回收的三氯氢硅精馏由还原尾气分离出的氯硅烷，基本不含杂质，因此采用两个塔单独精馏分离，回收三氯氢硅和四氯化硅。141 第一个塔脱除四氯化硅。由还原尾气回收的氯硅烷连续进入第一个塔，塔顶分离出粗三氯氢硅进入第二个塔继续分离，塔釜为四氯化硅，去四氯化硅氢化车间。第二个塔塔顶为三氯氢硅，去还原车间，塔釜含四氯化硅的三氯氢硅返回到粗三氯氢硅进料槽。（2）废气净化和蒸馏釜残液处理工序a.废气净化三氯氢硅提纯工序各精馏塔顶排放的含氯硅烷、氮气的废气，及含氯硅烷、氢气、氮气、氯化氢的多晶硅还原炉置换吹扫气和多晶硅还原炉事故排放气，被送进尾气洗涤塔(此塔一开一备)，用10%石灰水洗涤，废气中的氯硅烷（以SiHCl3为例）和氯化氢与石灰水中的CaO发生以下反应而被除去：SiHCl3+3H2O=H2SiO3+3HCl+H2H2SiO3+CaO=CaSiO3+H2O2HCl+CaO=CaCl2+H2O废气经液封罐放空。出塔底洗涤液用泵送入带搅拌的石灰浆液槽，随后用泵送回尾气洗涤塔顶循环使用。当槽内的石灰浆浓度下降至2%时，将含有CaCl2、CaSiO3和未反应CaO的部分液体抽出送往工艺废料处理车间处理，随即向槽内补充新鲜石灰浆。b.蒸馏釜残液处理在三氯氢硅合成过程中，除了生成三氯氢硅的主反应外，同时发生生成最高级的硅的氯化物——141 聚氯硅烷合物的反应。聚氯硅烷合物是一种易燃、易爆的物质。这些化合物将会在三氯氢硅提纯工序的精馏塔底部被浓缩，这样将会大大提高它们的易燃性，故需定期从相关的精馏塔底部，排出一定量的主要含有四氯化硅和聚氯硅烷合物的液体并送到本工序加以处理。另外，装置停车放净的氯硅烷液体也需送入本工序。需要处理的液体被送入残液收集槽。然后用氮气将液体压出，送进灌注有10%石灰水的残液处理槽的液下。通过不停地搅拌，废液中的氯硅烷与CaO发生如下反应而被转化成无害的物质：SiCl4+2CaO+2H2O=H4SiO4+2CaCl22Si2OCl6+6CaO+8H2O=4H4SiO4+6CaCl22Si2Cl5H+5CaO+11H2O=4H4SiO4+5CaCl2+H2Si2Cl6+3CaO+5H2O=2H4SiO4+3CaCl2+H2H4SiO4=SiO2+2H2OH4SiO4+CaO=CaSiO3+2H2O从槽顶逸出的气体，引入尾气处理塔。经过规定时间的处理，用泵从槽底抽出含H4SiO4、CaCl2、CaO的液体，送往全厂污水处理车间。4.2.3多晶硅车间多晶硅车间分为两个部分：（1）多晶硅还原工序，（2）四氯化硅氢化工序。分述如下：（1）多晶硅还原工序141 用作制取多晶硅的原料的精制三氯氢硅来自三个途径：1）由三氯氢硅合成工序合成，从三氯氢硅提纯工序精馏出精制三氯氢硅，2）从三氯氢硅氢还原制取多晶硅反应后的氯硅烷经精馏分离出精制三氯氢硅，3）用三氯氢硅氢还原制取多晶硅反应后的氯硅烷中分离出的四氯化硅，经氢化反应生成三氯氢硅，再经精馏提纯得到的精制三氯氢硅。对来自三氯氢硅提纯工序的精制三氯氢硅，在完成必要的分析和达到规定要求之后,将其从三氯氢硅提纯工序进入到用热水加热的三氯氢硅汽化器，由CDI汽气混合气分离系统分离出的循环氢气和补给的电解氢气同样也输往三氯氢硅汽化器。汽化器的输出气量为各台还原炉进气量之和。与此输出气量相适应，通过调节输入的三氯氢硅液体流量，维持汽化器和分离器内的液位；通过调节加热水的流量，控制汽化器内的介质温度，获得稳定、适宜的三氯氢硅蒸汽分压；通过调节氢气的输入量，控制汽化器内的压力，获得稳定、适宜的混合汽总压，从而得到所需的三氯氢硅蒸汽与氢气的配比。如此，三氯氢硅蒸汽和氢气的汽气混合气以规定的配比和由各还原炉进气量决定的总流量输出。出汽化器的汽气混合气，经各进气支管上的调节阀分配适宜的气量，分别送入还原反应炉。在炉内通电的高温硅芯（硅棒）的表面，三氯氢硅被氢气还原成晶体硅沉积于硅芯（硅棒）表面，使硅棒直径不断长大，直至达到规定的尺寸。主要反应式如下：2SiHCl3+(H2)®Si+SiCl4+2HCl+(H2)按程序控制汽气混合气供入每一台还原反应炉的流量。汽气混合气141 的适宜流量取决于长大的硅棒的直径。定期开炉卸出多晶硅棒，安装硅芯。多晶硅棒送去破碎、清洗、包装。三氯氢硅还原反应后，含有氢气,三氯氢硅,四氯化硅，二氯二氢硅和氯化氢的汽气混合气出还原反应炉，送往CDI汽气混合气分离系统，将氯硅烷、氢气和氯化氢分离。氯硅烷送去三氯氢硅提纯工序；氢气返回三氯氢硅汽化器，循环用于三氯氢硅的还原；氯化氢送去三氯氢硅合成工序。向反应炉夹套通循环热水，移走辐射至炉壁的热量，以维持适宜的炉壁温度。进夹套的热水温度为132℃。出夹套热水的温度为152℃，该热水经冷却器用循环水冷却至90℃，进入热水槽，然后用泵又循环至反应炉夹套。多晶硅还原系统设置8台18对棒还原反应炉。（2）四氯化硅氢化工序为了提高原料的利用率，将从多晶硅制取后得到的氯硅烷冷凝液中精馏分离出的四氯化硅与氢气反应，生成三氯氢硅重新用于多晶硅的制取。四氯化硅氢化部分设置4台氢化反应炉。在对来自三氯氢硅提纯工序的精制四氯化硅在完成必要的分析，达到规定要求之后，将其送入到用热水加热的四氯化硅汽化器，由CDI汽气混合气分离系统分离出的循环氢气和补给的电解氢气同样也输往反应器。141 汽化器的输出气量为各台氢化反应炉进气量之和。与此输出气量相适应，通过调节输入的四氯化硅液体流量，维持汽化器和分离器内的液位；通过调节加热水的流量，控制汽化器内的介质温度，获得稳定、适宜的四氯化硅蒸汽分压；通过调节氢气的输入量，控制汽化器内的压力，获得稳定、适宜的混合汽总压，从而得到所需的四氯化硅蒸汽与氢气的配比。如此，四氯化硅蒸汽和氢气的汽气混合气以规定的配比和由各氢化炉进气量决定的总流量输出。出汽化器的汽气混合气，经各进气支管上的调节阀分配适宜的气量，分别送入氢化反应炉。在氢化反应炉中设置有П型碳碳复合材料加热装置，为四氯化硅氢化反应提供1250℃的反应温度，四氯化硅的氢化反应如下：SiCl4+H2®SiHCl3+HCl四氯化硅氢化反应后，含有三氯氢硅,氯化氢以及未反应的氢气和四氯化硅的汽气混合气出反应炉，送往CDI-2汽气混合气分离系统，将氯硅烷、氢气和氯化氢分离。氯硅烷送去三氯氢硅提纯工序；氢气返回四氯化硅汽化器，循环用于四氯化硅的氢化；氯化氢送去三氯氢硅合成工序。向反应炉夹套通循环热水，移走辐射至炉壁的热量，以维持适宜的炉壁温度。进夹套的热水温度为32℃。出夹套热水经冷却器用循环水冷却至38℃，进入热水槽，然后用泵又循环至反应炉夹套。141 4.2.4高纯多晶硅后处理工序（1）高纯多晶硅后处理工序工艺说明在还原炉中的多晶硅棒由平衡吊取出，直接装入加热箱内，用车将加热箱运输到加热工序。同时在此过程中按照国际标准和用户要求对每炉产品进行取样，分析多晶硅的电阻率、施主、受主杂质含量、碳含量、寿命及体内金属含量等指标。用升降装置把装有三对多晶硅棒的安装好的容器置入电加热炉内加热，加热到设定温度后，从炉中取出加热的容器，将其放入冷却槽，以便于在硅棒中产生裂纹，然后将容器移至一个洁净的空间取出硅棒，通过敲击将多晶硅棒破碎。破碎了的硅块需要进行分选，将石墨头部分人工选出。石墨头进入头尾料处理程序，产品进行表面金属杂质含量分析，如达到国际标准，直接进入装袋、称重、封装工序；如达不到要求，进入清洗工序。清洗分为混合酸腐蚀、纯水冲洗、浸泡、超声清洗和烘干几个步骤。其中混合酸是硝酸和氢氟酸按一定比例配制的。烘干后的多晶硅块采用人工装袋、称重。包装袋采用双层塑料，内包装袋采用进口塑料袋，外包装袋采用国产塑料袋。产品包装好后，经热合机封口，并由手推车人工推至后处理工序内的产品仓库堆存。每袋5公斤或10公斤。然后按3×3箱或4×4箱规格，用电瓶叉车送入仓库堆放（2）主要设备说明a.平衡吊移载系统该机包括：a）气动平衡吊主机，其额定负载能力为120kg(5kg141 /cm2供气压力下)。b）V形夹持式专用夹具，其可进行90角度翻转，并可集成控制手柄。b加热破碎装置加热破碎装置采用由俄罗斯设计的加热破碎装置，本装置主要有以下特点：①可同时加工原料多晶硅棒的尺寸为：最大直径为130毫米；最大长度为2000毫米；②可同时加工6根原料多晶硅棒；③加热的最高温度为700°C；④温度调节的准确性为±10°C；⑤电炉的功率约为70KW；⑥冷却水采用蒸馏水；⑦容器材质为钛材；⑧为循环工作状态。c清洗设备清洗设备由四大部分组成：清洗机系统，隧道式干燥装置，自动供液、配液及自动补酸系统，电气控制系统。清洗机系统由本体、上料装置、1#工艺槽、2#～4#阶梯式溢流水洗槽、传动系统、排风系统、机械手、运动装置组成。隧道式干燥装置由干燥烘箱、传送带及下料工位组成。自动供液、配液及自动补酸系统：该系统用于将原液按照工艺要求的比例配制好，提供给清洗机；并能按照工艺要求进行自动补酸。141 电气控制系统：由PLC和MC模块控制设备对待处理工件按所设定工艺进行自动清洗，并通过控制传送带的速度以及干燥烘箱的温度，使工件烘干。由清洗机本体发出配液、补液信号，通过PLC控制实现自动配液和自动补酸。4.2.5硅芯制备工序硅芯制备采用德国进口先进的硅芯炉拉制。拉制成￠8×2000mm的细圆条，然后用氢氧焰将细方条焊接为生产要求的Π形，经清洗处理后待用。本工序配备的主要设备为：硅芯焊接的专用氢氧焰焊接机、专切丫口的小型金刚石砂轮切磨机、硅芯炉、20KW高频电源发生器（高压变压器，高频振荡器）、专用塑料风橱（配有4－5”塑料排风机）、2KW不锈钢专用真空干燥箱和1KW不锈钢红外干燥箱。4.2.6氢气制备及净化车间在电解槽内电解水，分别制得氢气和氧气。出电解槽的氢气和氧气分别用氢气碱液冷却器和氧气碱液冷却器冷却后，气体分别通入到各自的气体分离器，分离出夹带的电解液。用碱液泵从两种气体分离器抽出分离下来的液体，送回电解槽使用。出氢分离器的氢气，送入除氧器。在催化剂的作用下，杂质氧气与氢气反应生成水，从而被除去。141 氢气、氧气分别输往氢冷却器和氧冷却器进一步冷却，再经气水分离器分离水后，分别输往氢气、氧气干燥单元，用吸附法进行干燥。燥后的氢气，进入氢气贮罐，然后被分别送往多晶硅装置的氯化氢合成、多晶硅制取、四氯化硅氢化等工序。干燥后的氧气，进入氧气贮罐，然后送去装瓶外售。在碱液配制槽内，用蒸汽冷凝水和高浓度的KOH或NaOH配制电解液，然后用泵送入电解槽。电解槽中的废电解液每两年抽出来中和一次。4.2.7工艺废料处理车间（1）废料来源本车间主要处理从多晶硅制取车间、三氯氢硅合成车间、三氯氢硅提纯车间以及质量控制化验室出来的污水和固体废硅渣。本车间有三个工序：Ⅰ类废水处理工序；Ⅱ类废水处理工序；废硅渣处理工序（2）污水和晶硅废物量及成分污水根据其化学成分可分为两类：a.I类污水有两种类型的I类工艺废水将进行净化：（a）三氯氢硅提纯车间尾气净化过程中产生的酸性废水，及三氯氢硅合成车间废气净化过程中产生的碱性废水；（b）三氯氢硅提纯车间冲洗精馏塔及晶硅固体废渣处理过程中产生的酸性废水。b.Ⅱ类污水141 主要是来自多晶硅制取车间和质量控制化验室的含氟污水，其组分中有氢氟酸、硝酸、硫酸、苛性钾等。4.3产品产量和原材料、辅助材料及公用工程消耗定额及消耗量4.3.1产品产量产品产量表名称产品产量单位主产品：电子级多晶硅3000吨/年4.3.2原材料、辅助材料及公用工程消耗定额及消耗量原材料、辅助材料及公用工程消耗定额及消耗量表序号名称规格单位消耗定额（每吨多晶硅产品）平均消耗量（每小时）最大消耗量（每小时）年消耗量备注一原料及辅助原料　　　　　　1硅粉纯度≥99%(wt)吨2.370.44　3500　2液氯纯度≥99.8%(wt)-优级品吨0.630.24　1900　3氢氟酸纯氢氟酸公斤43.3316.25　130000　4硝酸无水硝酸公斤20476.5　612000？　5氢氧化钠20%NaOH溶液吨0.1250.047　376　6生石灰以100%CaO计吨0.370.139　1110　7（氢气）纯度≥9.997%(wt)Nm3592222　1776000二公用工程　　　　　　141 1蒸气1.2MPa(G)（0.6MPa(G)）吨18469　552000　2循环水32°C(△t=6°C)×103m325.69.6　76800　3工业水　m33513.36　106080　4脱盐水电阻率6x105Ω.cmm313250　400000　5超纯水电阻率16~18MΩ.cmm363.3624192000　6冷冻乙二醇-15°C(△t=5°C)kW18487005600x103　7仪表用压缩空气0.6MPa(G),露点-40℃103Nm310.564　32000　8氮气0.4MPa(G)103Nm310.564　32000　9电　104kwh180　54000　？主要原辅料消耗详见附图四“多晶硅装置总物料平衡图”。4.4自控技术方案4.4.1简述本项目主要工艺装置由氯氢化合成、三氯氢硅精馏、多晶硅还原等装置组成。各个工艺装置的主要的工艺参数均送到中央控制室进行集中显示、监控、操作。对于重要的工艺参数设置声光报警信号，以确保生产的安全运行。由于工艺介质具有易燃易爆、腐蚀及毒性等特点，所以还设置了可燃气体和有毒气体监测器，以保证工厂及人身的安全。另外，在中央控制室还安装了工业电视，以便对现场进行实时监控。141 4.3.2控制水平该装置的控制拟采用先进的集散控制系统(DCS)。DCS是以微电子技术为基础开发的控制系统，把显示和操作进行高度集中，不仅节省了控制室的仪表，而且减轻了操作工的劳动强度和以后的维修工作，大大提高了自动化控制水平。根据装置的具体情况，装置工艺操作要求自动化水平很高，大部分生产过程控制、操作参数显示均要求集中在控制室进行。针对以上工艺特点及操作要求，本项目对工艺生产装置采用DCS集中控制，对生产装置进行监控，操作，高度集中，强化管理。在车间综合楼设置中央控制室，中央控制室设置带CRT显示器的操作站进行显示和操作。中央控制室的显示器互为备用，一旦某台操作站出现故障，则可通过其它操作站进行操作和控制。另外中央控制室设置两台打印机，分别用来打印报表和报警信息。为保证生产的安全运行，中央控制室为冗余型。空压站、制氮站、冷冻站、循环水系统设置就地控制室，选用常规仪表对工艺参数进行监控。4.4.3仪表选型现场仪表主要为电动Ⅲ型仪表。变送器以国产仪表为主，对于有特殊材质要求的变送器可选用国外引进的仪表；其它类型仪表将根据工艺要求进行选用，如电磁流量计、金属管转子流量计和涡街流量计等仪表。141 液位仪表除了差压变送器以外，浮筒液位计、Y射线液位计也将使用。调节阀拟采用国内生产厂引进国外技术生产的调节阀。该类的调节阀品种和规格比较齐全，具有带波纹管密封和防腐性能；特殊的调节阀和用于粉料系统的气动球阀，也可从国外引进。4.4.4仪表电源及仪表空气仪表用电由各变电所送至各控制室，电压为220VAC，50Hz。设置不间断电源(UPS)。UPS持续时间为30分钟。仪表用压缩空气气源要求为无尘、无油，露点温度应低于-40℃，气源压力为0.7MPa(G)。4.5主要设备的选择4.5.1设备选择原则本着节约投资、实用可靠、动力消耗低、占地小等原则，各工艺装置针对工艺特点和物料特性选择工艺设备。4.5.2主要设备选型关键生产设备选型的主要原则是，引进国际先进可靠的设备，确保生产的安全、稳定，并降低能耗。如还原炉、氢化炉、双相可控硅调功器、干法回收系统的关键设备等考虑引进国外产品。141 对于国内从设计、制造已完全掌握的其他主要设备，则立足国产以尽可能降低造价。对于塔器、换热器、电解槽、氢气纯化系统等工艺设备、辅助及公用工程设备，国内已具备成套供货能力，系统的设计、制造也达到较高水平，而售价也比较合理，本项目采用国产是可行的。还原炉是多晶硅生产的关键设备之一，本系统引进的设备，总对数为18对棒，是目前国际上最先进的设备之一。该还原炉采用循环热水冷却，避免了国内一般采用热导油出现的结垢损坏还原炉的情况，运行稳定、故障率低。而且循环热水采用闪蒸制取低压蒸汽，热能综合利用系统可以得到极大简化，蒸汽输送到精馏等热能消耗工序，提高了热能的利用率，使多晶硅的能耗得到大副降低。并且还原系统热能综合利用产生低压蒸汽，蒸汽潜热高，输送管道及设备与直接利用热导油比较，系统得到简化，也使热能的主要消耗设备—精馏塔釜的换热面积减少。由于还原总热的综合利用效率得到提高，其产生的低压蒸汽除能解决精馏系统使用以外，还有较大剩余。因此，本项目采用低压蒸汽为动力的溴化锂冷冻系统制备7℃冷冻水，用于还原电极、整流器、调功器等设备的冷却和空调用冷冻水。引进的干法回收系统，对还原尾气的综合收率可达98%，且回收的产品质量纯度高、系统自动化程度高、设备性能可靠，对提高物料的利用率，降低消耗起到了重要作用。对系统中的部分非标设备和标准设备，因其技术要求相对较低，国内产品已能满足要求，可以采取国产化，但其中的氢压机组必须选择进口成套设备。DCS控制系统是工厂的控制中枢，国内的综合水平目前与国际水平还有一定差距，为保证系统的稳定、可靠，也采用引进的方案。141 总之，本系统采用的设备都根据立足自身和国内，争取引进国际先进技术和设备，使系统先进、节能、高效，从而控制多晶硅的制造成本，提高工厂效益。4.5.3主要设备表主要设备一览表见下表：主要设备一览表序号设备名称技术规格台（套）数备注1氯化氢合成系统非标1套国产2三氯氢硅合成系统非标1套国产3三氯氢硅精馏塔非标18座国产4电压调控系统1500V,3200A30套德国5油浸整流变压器ODGN3300/17,5-spez15套德国6氢化沉积反应器（多晶硅还原炉）非标20套德国进口7热氢化反应系统非标10套德国进口8尾气回收系统（CDI）非标2套引进美国技术部分设备进口9DCS控制系统非标1套美国进口10硅芯炉非标4套德国进口11水电解制氢装置非标1套国产12尾气洗涤系统非标2套国产13变配电系统非标1套国产14空压制氮系统非标1套国产15供水及循环水系统非标1套国产16脱盐水及高纯水系统非标1套国产17冷冻系统非标4套国产18泵非标36套德国进口19阀门非标36套美国进口20分析化验设备非标1套部分进口141 （3）进口设备一览表进口设备一览表见下表：进口设备一览表序号设备名称技术规格单价（万美元）台（套）数用外汇（万美金）拟进口国1电压调控系统1500V，3200A50301500德国2油浸整流变压器ODGN3300/17，5-spez3030900德国3氢化沉积反应器非标180203600德国4尾气回收系统（工艺包）非标10220美国5氢气压缩机非标1206720日本6硅芯炉非标1354540德国7精馏塔、换热器、再沸器、汽化器非标3501350日本8电感耦合等离子体发射光谱仪非标10110美国9磁致伸缩液位计非标0.58040美国10热质流量计非标1.03030美国11DCS控制系统非标3501350美国12流量开关非标0.1540060美国13波纹管密封调节阀非标0.5200100美国14靶式流量计非标1.06060美国15气动开关阀非标0.25600150美国16低温傅立叶变换红外光谱仪、傅立叶变换红外光谱仪非标15230美国17电感耦合等离子体发射质谱仪非标20240美国18氯氢化反应炉非标175101750美国总计10250141 第五章原料、燃料及动力供应5.1主要原材料多晶硅生产的主要原料是工业硅粉、液氯、氢气和脱盐水。5.1.1工业硅粉（1）工业硅粉的规格粒度：0.3～0.6mm成分（w/w）：Si≥99%Fe≤0.4%Al≤0.3%Ca≤0.3%H2O≤0.01%Ti≤0.05%P≤0.002%B≤0.002%（2）工业硅粉的消耗量多晶硅的工业硅粉的年消耗量为：3500吨（3）工业硅粉的来源拟从内蒙当地外购。141 5.1.2液氯（1）液氯规格成分：Cl2≥99.8%（v/v）H2O及其它含氧混合物≤0.015%（w/w）NCl3≤0.002%不挥发的残余物≤0.015%（w/w）（2）液氯年消耗量1900吨（3）液氯的来源在附近氯碱厂采购。5.1.3脱盐水（1）脱盐水规格a．普通脱盐水SiO2≤100ug/lasSiO2PH6.5～7.5电导率≤10us/cmb．超纯水（用于多晶硅的清洗）电阻率16～18MΩ/cm（2）脱盐水的消耗量a．普通脱盐水：80t/h141 b．超纯水：20t/h（3）脱盐水的来源脱盐水来自项目自建脱盐水站，超纯水来自超纯水站。5.1.4氢气（1）氢气规格纯度≥99.997%(wt)N2＜50ppmO2＜3ppmCH4＜2ppmH2O＜1ppm（2）氢气的消耗量多晶硅的氢气的消耗量为：444Nm3/h（3）氢气的来源来自本项目氢气的制备和净化车间.5.2辅助材料多晶硅生产的主要辅助材料是氮气、苛性钠、生石灰、氢氟酸、硝酸等。全部外购解决。5.2.1苛性钠成分（w/w）：141 NaOH20%H2O80%年消耗量：376吨5.2.2生石灰成分（w/w）：CaO含量：市场确定，无特殊要求年消耗量：1110吨（以100%CaO计）5.2.3氢氟酸纯氢氟酸年消耗量：130吨5.2.4硝酸无水硝酸年消耗量：1224吨5.3公用工程规格及供应5.3.1、蒸汽压力1.2MPa（G）(仅此一个压力吗？)温度饱和温度年消耗量：560000吨由工业园区供应，园区蒸汽管网送至界区内。141 5.3.2循环水供水压力0.4MPa（G）回水压力0.2MPa（G）供水温度32℃回水温度38℃循环水量14800m3/h从拟建循环水系统通过埋地管线供应。5.3.3新鲜水供水压力0.4MPa（G）供水温度25℃年消耗量：4528000吨由新区市政管网送至界区内。5.3.4电力本项目电源为双回路110kV、50HZ、3相，分别引新区大饭铺500kV变电站和前房子220kV变电站，两路电源均为工作电源，当一路出现故障时，分段断路器自动投入，另一路电源可保证本工程一、二级负荷用电。耗电量：555×106kWh/a141 5.3.5氮气压力0.7MPa（G）温度常温露点－60℃（常压下）氧及氧化物含量≤0.0001%（v）。质量无油、无尘消耗量：4000Nm3/h由拟建空分空压站通过管线供给。5.3.6仪表空气压力0.7MPa（G）温度常温露点－40℃（常压下）质量无油、无尘消耗量：4000Nm3/h由拟建空分空压站通过管线供给。141 第六章建厂条件及厂址方案6.1建厂条件xxxxxx年产3000吨电子级多晶硅建设项目拟建设在xxxxxx区。6.1.1厂址区域概况xxxxxx地处县城城区西部，地处内蒙、辽宁、河北三省区交汇处，园区紧靠306国道，距天义火车站5公里，距赤峰机场110公里，距北京380公里，距锦州港200公里，距秦皇岛港口300公里。这里交通十分方便，自然环境良好，四季分明，气候温和，具有良好的投资发展环境。我县及周边地区硅石资源丰富，矿石品位高，目前在开发区已建成东北第一家三氯氢硅生产企业，一期生产规模为年产三氯氢硅5000吨，二期工程计划在2010年开始建设，预计2011年投产，达到年产三氯氢硅3万吨的生产规模，为建设多晶硅项目提供了原料保障，同时，xxxxxx经济开发区是自治区级开发区，经内蒙古自治区建设厅批复的总体规划面积为4.5平方公里，由国土资源部核准的近期建设面积为1.76平方公里，规划符合xxxxxx县城市总体规划和土地利用总体规划的要求，多晶硅项目具备在开发区选址的条件。xxxxxx经济开发区（中京工业园区）自2003年建设以来，目前基础设施功能比较完备，三横一纵道路格局已经形成，园区变电站项目目前已经开工建设，预计在2010年投入使用。141 工业园区水源地近期以现状水厂为主，采水的形式主要以地下水为主，现状水厂现有一眼水井，水深为100米，出水量为2400立方米/日，完全能够满足经济开发区近期用水量，为了使开发区内供水满足需求，并要求近期以集中给水为主，近期水厂面积为1.2公顷。园区建有集中供水站，最大供水达100吨/小时，地下水单眼井供水可达50-80吨/小时。由于园区集中供热站规模较小，难以达到有些企业需要，在供热方面，企业可考虑单独建设。在通讯、宽带、有线电视等方面，按企业要求可随时接入。远期供水以地表水为主，以地下水为辅，地表水进行引水工程，主要以老哈河为主，以西水东输给水工程为辅，老哈河发源于河北省七老图山脉的光头山,自甸子乡七家入境与其支流黑里河汇流,由西南流向东北。主河流经甸子、大双庙、必斯营子、大明、汐子等乡（镇），至汐子与坤头河汇流后出境。境内流域面积2392.6平方公里，主河道长85公里，河道平均比降1.3‰。项目占地应按照投资规模或产值来考虑，根据《内蒙古自治区工业项目用地控制指标》的要求，非金属矿物制造业用地投资强度至少为405万元/公顷，参照近期由自治区编制的用地报告其园区现状投资强度为650万元/公顷、工业用地产出强度1616万元/公顷；确定的园区理想值投资强度为750万元/公顷、工业用地产出强度1850万元/公顷。所用地位置应尽量靠近三氯氢硅项目。141 园区目前土地费用主要是土地出让金最低标准为5.6万元/亩、建设用地批转约为5.1万元/亩、征地费约为4万元/亩。其它如勘界、土地评估、报件图纸编制等由中介结构收取。6.1.2供热在充分利用本项目副产蒸汽后，多晶硅装置所需的蒸汽由工业园区热电站供给。6.2厂址方案拟建项目厂址公路、铁路等运输条件优势明显；园区内水、电、热、通讯、治污等基础设施配套齐全。本项目实行集中供热、集中治污，基本化工原材料可以方便地就近取材，部分原料供应和产品运输可依托运输公司；园区配套有完善的交通运输、生活福利、公用工程（供热、供电、供水）等基础设施。综上所述，该场地是理想的项目用地。项目设计用地450亩。第七章总图运输7.1总平面布置7.1.1总平面布置原则141 拟建场地地形平坦，结合自然条件，总平面布置应符合下列原则：a.符合工艺流程、操作的要求，物料流向顺畅,人流货流分开，保证人身安全及货物畅通运输。b.符合现行防火、安全、卫生等有关标准、规范的要求。c.符合项目所在地地方规划和园区总体规划要求。d.考虑主导风向，合理布置生产设施，减少相互之间的影响。e.原料、产品的装卸设施、罐区等根据物料的性质、数量、包装及运输方式等条件，按不同类别相对集中布置，以便生产管理。f.结合场地条件，与新区内外交通运输相适应，合理选择工厂运输方式和道路布置，使外部交通运输与工厂内部运输及工艺流程相协调。7.1.2功能划分本项目主要由以下区域设施组成：a.生产设施：氯化氢合成车间、三氯氢硅合成单元、三氯氢硅精馏、多晶硅还原单元、产品整理（含硅芯拉制）、水电解制氢单元等。b.公用工程设施：冷冻、空压制氮站、脱盐水站、循环水及消防水系统、三废处理、车间变电所等。c.储运区：硅粉库、原料及中间罐区、地中衡等。d.厂前区：综合办公楼（含中心化验室）、倒班宿舍、总变电所、综合仓库及维修等。141 7.1.3总平面布置方案根据总平面布置原则及项目组成，结合当地气象条件、外部交通运输情况，将厂前区、公用工程区、生产区及储运区按总平面布置原则及功能合理布置。本项目所用的水、电、汽等公用工程设施全部来源于大路新区，故将厂前区布置在厂区南部，公用工程区布置在厂区东南部，使人员联系方便、公用工程管线短捷；生产区布置在厂区西北部，使其与南侧的厂前区及东南侧的公用工程区联系均较方便；储运区布置在厂区中北部，靠近货运出入口，新区供电位于本工程的南侧，本项目110/10kV总变布置在厂区南侧，进线短捷，也靠近全厂10kV用电负荷最大的还原车间。项目总用地450亩。具体布置详见附图二；“总平面布置图”7.1.4主要技术经济指标主要技术经济指标表序号指标名称单位数量备注1厂区总用地面积m23000000约450亩2建筑面积m2801003道路及广场用地面积m2600004地下管线及地上管架估计用地m2360005建筑密度%26.76容积率%407绿地率%30141 7.2竖向设计7.2.1设计原则a.满足生产、运输与货物装卸等对高程的要求，使工厂有良好的运输条件。b.厂区竖向设计标高应与周围绿地标高及厂外道路标高相协调。c.结合场地地形、工程地质和水文地质条件，因地制宜地对自然地形加以充分利用和合理改造，减少土方工程量。d.应使场地雨水排除顺畅。7.2.2竖向设计方式及土方工程量因拟建场地地势平坦，地形高差较小,故竖向设计采用平坡式。本项目初平土方工程量约为215000m3，其中挖方约88500m3，填方约126500m3，所缺土方由建、构筑物基础、道路基槽及地下管线挖出的土方弥补。7.3工厂运输7.3.1运输量本项目总运输量为15060吨/年，其中运入为8000吨/年，运出为7060吨/年，详见表7-2工厂运输量表。表7-2工厂运输量表序号货物名称年运输量（t/a）运输方式物态包装方式备注运入运出141 1硅粉3500铁路、公路固集装箱/袋外购2液氯1870公路液钢瓶外购3多晶硅3000公路、铁路固集裝车外售4废渣10605其它26303000小计80007060合计15060t7.3.2运输方案及运输车辆根据当地的运输条件，本项目货物运输方式确定为公路和铁路相结合的运输方式，大批量长途运输的货物采用汽车货运、铁路运输的方式，小量的短途运输的货物采用公路运输。为了对进、出厂区的物料进行准确的计量，在厂区货运出入口设60吨无基坑数字型汽车衡一台；考虑桶装物料装车的便利，配备4辆2吨的防爆叉车。本项目运输量全部依拖运输公司，不足部分依靠社会运输力量解决，因此本项目不再新增运输车辆。7.4工厂防护设施在厂区四周靠厂外道路处设置金属围栅，增加通透感，使厂区内外绿化融为一体。在厂区其它几个方向设置砖砌实体围墙进行围护，以保证生产区和储运区的安全，并减少对外界的影响。为了满足对外联系和生产运输的需要，在厂前区南侧和东侧分别设一人流主出入口，在厂区东侧设两个货运出入口。141 7.5绿化在厂前区种植草坪、四季花卉及多种观赏性树种，进行重点绿化；在道路两侧种植乔木或绿篱，防止污染，美化厂容。厂区绿地率为45%。第八章公用、辅助工程8.1供水8.1.1供水水源据1990年水利区划资料，全县地表水资源量为3.49×108m3，其中境外客水1.77×108m3；地下水资源量为2.74×108m3，其中地下水可开采量为1.82×108m3。全县人均水资源占有量不足900m2。目前全县地表水用量为0.2378×108m3，占全市地表水资源量的6.8%，地下水现状耕水量1.05×141 108m3。除少部分地区出现超采现象外，其它地区地下水仍有开发潜力。老哈河属辽河二级支流水系，发源于河北省七老图山脉的光头山，自甸子乡七家入境与黑里河汇流后，由西南向东北穿越全县。主河道流经甸子、双庙、必斯营子、榆树林子、大明、铁匠营子、城关、二龙、汐子等九个乡（镇），至汐子与坤兑汇流后出境，境内主河道长78.2公里。取水处老哈河以上流域面积2340平方公里，多年平均径流量15384万立方米。W50%＝12512万立方米，W95%＝1289万立方米。项目供水水源采用老哈河地表水。8.1.2项目用水量项目用水量见下表：项目用水量表序号用水装置名称生活水(m3/h)生产水(m3/h)循环冷却水(m3/h)备注正常最大正常最大正常最大1工艺装置10011010000110002冷冻站3035240028003空分空压站8009004三废处理468009005罐区循环水量15206循环水站4004507分析化验238全厂生活水量589未预见水量1015小计585616391400015600注：消防水量未计入。（1）项目循环水量：14800m3/h，从拟建循环水系统通过埋地管线供应。（2）新鲜水用量：年新水消耗量：4528000吨。141 8.1.3供水系统根据工程对水质、水量的要求，结合拟建厂区供水条件，厂区内给水系统分为：生产、生活给水系统、消防给水系统和循环水系统。（1）生产、生活给水系统生产用水主要包含循环水补充水、生产设备密封和冷却用水、工艺装置和辅助装置及公用工程设施的生产用水等，用水总量561～639m3/h；生活给水主要用于办公饮用水及卫生间的生活用水等，用水量为5～8m3/h。由加压泵房供给，管径DN350，供水压力0.4MPa。（2）消防给水系统遵照设计规范，本项目消防用水量按同一时间内一处火灾考虑，消防用水强度按150l/s，火灾延续供水时间3小时。一次火灾消防总用水量为1620m3，供水压力0.95MPa，给水干管DN350两根形成环形。加压泵房设2000m3消防水池和消防增压泵。消防增压泵选用XBD消防水泵两台（一开一备），其性能为：Q＝175L/s、H＝0.58MPa、配户外型电机N＝160kW。为了确保消防供水，从变电所引出双回路供电，保证24小时不间断供电和消防供水。消防给水干管采用DN350焊接钢管，管网布置成环状。工艺生产主装置区及罐区设SS150室外地上式泡沫消火栓和室外消火栓箱，消火栓间距≤60m。室内、外消火口处均作减压处理；在工艺生产主装置区四周设置高压水炮。141 由于工艺装置的塔系高度在50米左右，消防设计考虑塔系的环管喷淋系统，喷头需要一定的余压。因此，塔系的环管喷淋系统单独另设管道泵增压设施。（3）泡沫消防系统由于本项目含有三氯氢硅介质，故需设固定式泡沫站一座，采用压力式泡沫比例混合系统。选用抗溶性泡沫原液，混合比6%，泡沫站的泡沫混合液最大供应强度按64～120l/S计，泡沫原液储备10m3，由稳高压消防给水系统供水制泡。混合液输送干管采用DN250焊接钢管，管网布置成环状，设SS150室外地上式泡沫消火栓和室外泡沫消火栓箱；泡沫消火栓间距≤60m。贮罐类设备还需设空气泡沫发生器。（4）循环冷却水供、回水系统a.当地气象参数平均每年不超过5天平均干球温度θ=30.9℃平均每年不超过5天平均湿球温度τ=25.4℃年平均大气压P=898.6HPab.工艺参数:供水量Q=14000～15600m3/h供水压力P1=0.40MPa回水压力P2=0.20MPa供水水温t2=32℃回水水温t1=38℃温差Δt=6℃141 c.冷却塔及水泵选择依据上述要求和条件，该循环水系统由冷却塔、加压水泵、循环给回水管网、旁滤设备和加药、加氯装置组成，冷却塔选用Φ8.53米钢筋混凝土逆流式冷却塔六座，单台处理能力3000m3/h，电机功率N=132kW，冷却后的水用泵送往各用水单元，回水利用余压进入冷却塔，循环水泵选用卧式离心泵四台（三用一备）。d.循环冷却水补充系统循环冷却水设计浓缩倍数按N=3.0计，其补充水量400m3/h，由生产给水系统直接供给。e.水质稳定及旁滤处理为保证循环冷却水系统水质符合要求，故设水质稳定处理设施。水质稳定剂由试验确定，杀生剂采用液氯。系统旁滤量400m3/h，采用无阀过滤器四套，单套产水能力Q=120m3/h，出水浊度≤5ppm。钢制无阀过滤器组布置在室外。f.智能化监测换热器为了对循环水质进行监测，指导运行，确定缓蚀剂、阻垢剂的品种及投加剂量，设置智能化监测换热器一台，型号为3KIV-II。8.2排水量及排水系统划分8.2.1排水量全厂排水量表141 序号污水来源排水量(m3/h)废水成分（mg/l）备注1工艺装置50HCl氯硅烷高沸物等通过生产污水管网送至废水处理站2生活污水4.6COD：400BOD：200SS：250NH3-N：45TS：700经化粪池处理后送至基地市政污水管网3初期雨水280(m3/次)通过管道送至废水处理站4雨水和清净废水无污染直接排入基地市政雨水管道5小计54.68.2.2排水系统划分（1）生产污水排水系统生产污水主要来自工艺装置，污水量为50m3/h，各装置内均设排水地沟，罐区设有初期雨水和雨水的分离设施，生产污水和初期雨水经地下排水管网送至废水处理站，经处理达到三级排放标准后排入新区污水处理厂处理达标排放。（2）生活污水排水系统生活污水量为4。6m3/h，经化粪池简易处理后排至新区市政污水管网。（3）初期雨水和地面冲洗水排水系统工艺装置区和罐区围堰内的地面冲洗水和下雨时前十分钟的初期雨水，经排水地沟收集，然后经全厂地下排水管网送至废水处理站。十分钟后的雨水经初期雨水和雨水的分离设施排入界区内的雨水-清净生产下水排水系统的管网。（4）废水处理站141 生产污水和初期雨水全部进入废水处理站，总进水量50m3/h。废水处理站生产污水和初期雨水，故污水预处理站的规模按60m3/h设计。初期雨水通过管网进入初期雨水池，与生产废水一起进入中和池，加碱性废水中和后，进入氧化反应池，加入芬顿试剂进行氧化反应，再进入沉淀池后与生活废水混合进入PH调节池，经碱性或酸性水调节为成中性。进入曝气池进行生化处理，再进入沉淀池，对该水进行固液分离，分离后的污泥经板框压滤机，滤饼外运填埋，滤后污水返回到PH调节池。处理后的水经过滤达到国家三级排放标准后送至新区污水处理厂。（5）.雨水—清净生产下水排水系统本项目各装置中间罐区均设有围堰，项目界区内的道路一侧设有雨水—清净生产下水排水管网，最终排至市政排水管网。8.3供电8.3.1全厂用电负荷及负荷等级本项目3000吨/年多晶硅工程总安装容量为：141000kW，工作功率为：135000kW。计算负荷如下：a.有功功率：69375kWb.无功功率：14188kVarc.补偿电容器：20400kVard.视在功率：38880kVAe.功率因素：0.93141 f.年耗电量：540MW.h本项目生产连续性强，自动化程度较高，生产过程中有易燃、易爆、强腐蚀介质，若突然停电可能使生产混乱，需要长时间才能恢复生产，造成重大的经济损失。因此，对供电电源及供电方案的可靠性要求较高。本项目大部分用电负荷为二级负荷，事故照明、工艺装置部分重要设备、主控制室电源、消防用电设备等为一级负荷，少数可间断生产的辅助设施属于三级负荷。8.3.2电源状况在多晶硅厂内新建一座110kV变电站，110kV采用内桥连接，10kV侧采用单母线分段。110kV选用GIS封闭式组合电器。总变电站变压器选用四台S11-63000/110型动力变压器，油浸节能型，强制风冷，变压比为110＋4×1.25%/10kV,63MVA。110kV侧GIS封闭式组合电器，10kV高压开关柜、静电电容器柜及微机测控保护屏、线路纵差保护屏配置在室内，设立有独立建筑物。由10kV高压开关柜向全厂各变电所及高压设备放射式供电。本项目订购的还原炉,每台配套有整流变压器、双向可控硅调功器，为多晶硅厂的主要用电设备，拟采用10kV放射式接线。8.3.3配电方案141 在生产过程中，有氢气、氯气、氯化氢、三氯氢硅的场所，按有腐蚀性气体和防腐防爆场所处理，设计时将电器设备集中在配电室和控制室，机旁控制设备、动力配电箱及管线敷设均考虑防腐防爆措施。对各工段大用电设备采用放射式供电。对于分散的一般负荷，可增设动力配电箱，由动力配电箱向设备供电。8.3.4功率因素补偿为了充分在用电的低压端（380V侧）进行无功补偿，以提高补偿效率，本项目考虑在每个变电所380V侧装有自动补偿式静电电容器屏。由于本厂的高压负荷较多，故在10kV侧装设10kV静电电容器，最后总的功率因素不小于0.92，满足电业部门的要求。8.3.5电气设备选型110kV开关设备选用GIS封闭式组合电器，占地面积小，技术性能指标先进，维护维修方便。高压开关柜选用金属铠装移开式空气绝缘开关装置，内装有真空断路器，防护性好，维修方便。变电所变压器选用节能型干式变压器。低压配电屏选用抽屉式配电屏，防护性能好，维修方便。低压电气元件选用高断流能力的新型产品。8.3.6节能措施（1）还原选用整机引进国外先进的双向可控硅调功器；（2）引进国外先进的还原炉及工艺，有效降低还原生产的直接电耗；（3）总变向变电所供电采用10kV中压供电，减少输送能耗损失；141 （4）总变电所布置上靠近主要用电工段－多晶硅还原车间和四氯化硅氢化工序，有利于缩短输送距离；（5）采用高、低压静电电容器补偿装置减少无功损失；（6）照明采用高效节能灯具及节能光源。8.4电信8.4.1电信系统状况及设置电信由当地电信局直接投资，代为管理，本项目按通信级别上交管理及通信费用。为满足本工程的需要，需要设置行政管理电话系统、生产调度程控电话系统、综合布线系统、呼叫/通话通讯系统、火灾报警系统等。另外，还需要购置必要数量的无线对讲机。8.4.2电信设施方案（1）.行政管理电话为了满足本项目对电话通信的需要，拟在全厂安装40部电话，在项目界区内不设置电话站，厂区内的所有电话用户在当地电信局组成虚拟网。（2）综合布线系统141 拟在厂中央控制室、中央化验室内采用先进的综合布线方式布线，这种布线方式可支持计算机通信和电话通信，从而实现办公自动化和通信自动化。整个系统约需设10个信息点。为了节省投资，在中央控制室和中央化验室以外传输语言信号时，仍采用传统的布线方式。 （3）呼叫/通话系统 为了满足装置控制室与装置现场之间的通讯、联络及安装调试、巡回检查对通讯的需求，在本工程中拟设一套呼叫/通话通讯系统。该系统由若干个带扬声器放大线路的呼叫/通讯站组成，具有群呼、广播找人、三方通话等功能。在紧急情况下可兼做事故及火警广播使用。本工程约需安装25个呼叫通话站。 （4）无线通讯 本工程拟增设10对无线对讲电话机，以满足安装、调试、设备大修时对移动通讯的要求。 （5）火灾自动报警系统 为了防止火灾，拟在厂区内设置一套火灾自动报警系统。该系统由火灾报警控制器、火灾报警复示盘、火灾探测器、手动报警按钮等组成。 在装置区及重要通道口安装若干个手动报警按钮，厂前区中央化验室、中央控制室、变/配电室内安装火灾探测器。火灾报警控制器设在车间综合楼火警控制室内，火灾报警复示盘设在中央化验室、变/配电室等位置。由车间综合楼火警控制室经由厂区火警网至北方火警控制室。 当发生火灾时，由火灾探测器或手动报警按钮迅速将火警信号报至火灾报警控制器，以便迅速确认火灾，及时采取措施、组织扑救。141 8.5供热及供冷8.5.1供热（1）概述本项目用热负荷主要为工艺装置用蒸汽，由工业园区通过热力管网供给。用汽参数及用量见下表热负荷汇总表。热负荷汇总表序号工艺装置名称蒸汽用量（t/h）备注1.0MPa（G）0.4MPa（G）0.2MPa（G）1三氯氢硅合成42四氯化硅氢化43三氯氢硅精馏18284多晶硅还原－405还原尾气回收166三废处理247尾气处理138冷冻系统30合计242125注：开车时最大用汽量110t/h（还原炉不付产蒸汽）。（2）供热方案本项目总用汽量70t/h，其中0.6MPa（G）24t/h，0.4MPa（G）21t/h，为经常使用，0.2MPa（G）蒸汽大部分由还原炉付产蒸汽供给。项目用蒸汽由工业园区供给。蒸汽冷凝水集中回收后用于工艺装置和循环水补水。8.5.2供冷（1）概述141 本项目供冷负荷主要为工艺装置生产用冷负荷和空调用冷负荷。用冷冷媒参数及用量见下表冷负荷汇总表。冷负荷汇总表序号用户冷量（kW）备注-15/-10℃乙二醇7/12℃冷冻水1工艺装置三氯氢硅精馏500多晶硅还原2500四氯化硅氢化10002空调整理车间10503控制楼450合计5005000（2）制冷系统方案根据工程冷负荷和用冷参数，冷冻站设-15℃冷冻乙二醇和7℃冷冻水两个系统，-15℃冷冻乙二醇系统冷冻主机均采用螺杆冷水（乙二醇）机组，制冷剂为R22。7℃冷冻水系统主机采用蒸汽型溴化锂制冷，制冷机房根据负荷情况分散布置在车间或装置内。8.6空压、制氮8.6.1空气压缩（1）仪表空气和装置空气需求量及质量要求仪表空气和装置空气正常需要量为3600Nm3/h，最大量为4000Nm3/h，质量要求如下：温度常温压力0.6MPa(G)露点－40℃（常压）141 （2）主要设备选型a.空气压缩机拟选用螺杆式空气压缩机组，共3套，两开一备。该机具有占地面积小、结构紧凑、振动小、噪声低、效率高、自动化程度高的特点。每台排气量/排气压力：18m3/min/0.85MPa(G)，电机功率110kW。b.空气净化干燥设备拟选用无热再生吸附式干燥器3套，两开一备。。该机组采用新颖的气动薄膜切断阀和数显电子程序智能控制仪等先进技术，具有自动计时、自动切换工作、进气温度可监测等特点，可保证气体质量。c.仪表空气储罐仪表空气储罐按储存15分钟考虑，选用200m3贮罐一个。8.6.2制氮（1）全厂氮气需要量及质量要求本项目氮气正常需求用量为3200Nm3/h，最大需要量4000Nm3/h。质量要求如下：氧及氧化物含量不大于0.00001%（v)温度常温露点－60℃（常压）压力0.7MPa(G)（2）主要设备选型141 选用高纯氮装置一套，主要设备有：无油螺杆空气压缩机、空气预冷机组、分子筛纯化系统、返流膨胀单塔分馏塔、增压制动透平膨胀机；选用50m3立式粉末真空绝热液氮贮槽一个、汽化量为2000Nm3/h的气浴式汽化器一台；另选用1个50m3的氮气贮槽。8.7维修和仓库8.7.1维修本项目的机、电、仪修按小维修考虑，其任务是保证生产装置和辅助设施正常稳定运行，负责生产设备的保养、维护和临时停车的维修，年度大修及大型设备检修均依托社会。8.7.2仓库为了满足多晶硅装置少量材料、备品备件、劳保及安全卫生用品和少量化学品的贮存要求，建设综合仓库一座（包括维修）4000m2。8.8化验室8.8.1化验室设置的目的本化验室是为3000吨/年多晶硅装置服务的，为使生产正常运行、保证产品的质量和产量，必须对原料和产品及中间控制运行的各项指标进行监测和分析。8.8.2化验室设置的任务负责生产原料、生产中间过程控制、产品的分析；负责环境污染及安全的监控；负责本化验室标准溶液的配制。141 8.8.3化验室的规模、要求和组成化验室拟设在综合办公楼内。化验室房间的管线应尽量暗装，以保证室内整齐美观。化验室的地面全部采用水磨石，墙壁采用1.5米高的浅色油漆墙裙，其余全部涂白色油漆。气相色谱仪在分析过程中需要载气、燃气和助燃气（即高压氢气、氮气及压缩空气等），这些气体的钢瓶集中存放在综合楼的底层钢瓶间内。化验室按需设置仪器分析室、化学分析室、天平室、更衣室及原料、产品及中间体检验室等房间。由于仪器精度的要求，化验室各功能间按要求设置净化空调或舒适性空调。因分析化验所需的药品大都是易挥发或有毒、有气味的物质，而且在操作过程中有时会产生有害气体，因此设置通风柜，将有害气体及时排出室外。每个通风柜单独配置风机，风机集中于楼顶，并要求有防震和消噪措施。8.8.4分析仪器设备根据分析方法的要求，配备的分析仪器主要有气相色谱仪、分光光度计、原子吸收分光光度计、库仑测硫仪、电子天平、加热设备、水质分析仪及实验室家具等。为保证分析结果的准确性和可靠性，对于分析设备的选择，原则上常规分析仪器立足于国内设备，关键设备如色谱仪、分析天平等选用国外产品或合资企业产品。141 8.9贮运设施8.9.1概述根据拟建3000吨/年多晶硅的运输能力、原料需要量、产品/中间品的产量以及各装置的开工时数确定的原料、产品的运输方案。本项目贮运设施包括液体原料贮存，固体硅粉贮存于硅粉仓库。另外界区内拟建综合仓库一座。贮运设施包括以下装置：硅粉仓库液氯储存仓库三氯氢硅罐区四氯化硅罐区综合仓库8.9.2原料、中间产品及成品的贮存天数与贮存量（1）原料硅原料硅粉年需要量约为3500吨，其贮存时间按30天考虑，贮存量320吨，贮存于硅粉库内。（2）原料液氯、中间产品氯硅烷、三氯氢硅、四氯化硅原料液氯的年需要量为1900吨，从附近地区的生产厂家购买。用槽罐车运至装置罐区，贮存周期按30天。在多晶硅装置设置液氯贮存仓库和液氯汽化系统。氯属于Ⅱ141 级（高度危害）物质，氯气的贮存和使用必须严格遵守国家标准和规范。中间产品氯硅烷、三氯氢硅、四氯化硅贮存时间为1.5～2天，原料及中间产品贮罐设置如下：序号名称容积数量形式1氯化氢缓冲罐25立方米2×2立式2氯化氢泄放缓冲罐100立方米1×2立式3氯气缓冲罐10立方米2×24立式4氯气泄放缓冲罐20立方米1×2立式5氢气缓冲罐20立方米1×2立式6原料三氯氢硅贮罐40立方米4×2卧式D2400×90007氯硅烷中间贮罐200立方米5×2卧式D4200×185008四氯化硅中间贮罐200立方米5×2卧式D4200×185009三氯氢硅成品贮罐200立方米3×2卧式D4200×1850010紧急排放罐100立方米4×2卧式D3200×12500（3）综合仓库为了满足少量材料、备品备件、劳动、安全卫生用品及少量化学品贮存的需要，一期建设有综合仓库一座，建筑面积4000m2。可满足项目需要。8.10工艺及供热外管8.10.1工作范围及介质情况本项目厂区外管的范围包括主要生产装置与辅助生产装置之间相连接的工艺及公用工程管线。与界区外所有管道设计分界线定在装置区外1米处。141 本项目厂区外管所输送的介质为四氯化硅、三氯氢硅、氯气、氯化氢、氢气、氮气、蒸汽、仪表空气、新鲜水、循环水、工艺冷凝液等。另外，工艺及供热外管管架上也要敷设电气和仪表及通信电缆的槽架仪表空气管道选用A3钢镀锌钢管。工艺物料管道及供热管道均采用20#钢和不锈钢普通无缝钢管。介质温度t≥250℃的管道，保温材料为硅酸铝纤维制品。介质温度t≤250℃的管道，保温材料为岩棉制品。保冷管道的保冷材料为可发性自熄式聚苯乙烯泡沫塑料管壳，保护层材料为铝合金板。保温管道的防腐：碳钢管道表面除锈后，涂二道铁红硼钡酚醛防锈漆。不保温管道的防腐：碳钢管道表面除锈后，先涂二道铁红硼钡酚醛防锈漆做底漆，再涂二道醇酸磁漆做面漆。由于三氯氢硅等均属于易燃易爆物料，相应的管道需采用静电接地措施。8.10.2管道敷设的原则及敷设方式本装置界区内工艺及供热管道全部采用管架架空敷设，枝状管网输送。需要进行热补偿的管道一般采用“┏┓”形平面伸缩器或立体方形伸缩器及自然补偿。管架形式以双柱双层桁架式管架和双柱单层梁式管架为主，结构为钢结构，净空不小于5米，其中桁架式管架跨距约为15米，梁式管架跨距为9～12米。141 8.11采暖通风及空气调节8.11.1设计采用的标准规范标准号(带年代号)标准名称GB50019-2003采暖通风与空气调节设计规范GB50073-2001洁净厂房设计规范GB50189-2005公共建筑节能设计标准SH3004-1999石油化工采暖通风与空气调节设计规范GB50016-2006建筑设计防火规范HG/T20698-2000化工采暖通风与空气调节设计规定GBJ87-85工业企业噪声控制设计规范GB50242-2002建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范GB50243-2002通风与空调工程施工质量验收规范GB50274-98制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范GB/T50114-2001暖通空调制图标准GBZ1-2002工业企业设计卫生标准GBZ2-2002工作场所有害因素职业接触限值GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50155-92采暖通风与空气调节术语标准GB50174-93电子计算机机房设计规范GB50176-93民用建筑热工设计规范GB3100-93国际单位制及其应用JGJ141-2004通风管道技术规程注：不仅限上述所列采暖、通风及空气调节的设计原则（1）采暖本装置地处北方寒冷气候区，极端最高气温最高气温38.4℃141 ，极端最低气温－36.3℃，极端最高温度平均值29.9℃，极端最低温度平均值－16.8℃，一般封闭式厂房的生产区设值班采暖，车间办公室、更衣室、操作室等人员比较集中的场合设集中采暖。（2）通风对生产装置和辅助生产装置可能散发有害物的一些场所设集中机械排风。对产生易燃易爆及有毒气体的场所，通风换气次数为15次/h；对产生有害气体和余热的场所，通风换气次数为5～8次/h；化验室通风柜设局部机械排风系统。（3）空气调节中心化验的在线分析仪室、控制室及放置精密分析仪器的分析室，车间办公室、操作室，多晶硅还原、整理车间等对温度、湿度、洁净度有特殊要求的场所设置集中空气调节系统或分体空调。8.11.2采暖、通风及空调设计方案（1）采暖方案一般封闭式厂房均考虑冬季值班采暖，采暖室内温度5～10℃；综合楼内各房间如办公室、会议室等场所及车间办公室、更衣室、操作室等人员比较集中的场合设集中采暖，采暖室内温度18℃。项目采暖面积42636m2,采暖热负荷为6390000kcal/h。项目采暖热源采用蒸汽系统蒸汽余压和蒸汽冷凝水利用热泵或热管换热器换热后供应，采暖介质为热水，设计供水万吨95℃，回水温度为70℃。141 （2）通风、空调方案对生产装置和辅助生产装置可能散发有害物的一些场所设集中机械排风。对产生易燃易爆及有毒气体的场所，通风换气次数为15次/h；对产生有害气体和余热的场所，通风换气次数为5～8次/h；化验室通风柜设局部机械排风系统。散发腐蚀性气体的厂房，选择玻璃钢通风机及风管，对无腐蚀性介质的厂房，选择一般通风机和管道，有易燃易爆介质厂房选择防爆通风机，一般区域选择普通风机。DCS控制室及放置精密仪器的分析室，因其对温度、湿度有特殊要求，故宜设置空调，以保证设备仪器的正常运行；车间办公、操作室设壁挂空调；多晶硅还原车间、整理车间及硅芯拉制工序及中间体、成品的分析、化验按生产工艺及操作要求设置10万级、1万级和1000级的净化空调系统。第九章土建工程9.1编制依据建筑结构可靠度设计统一标准GB50086-2001建筑地基基础设计规范GB50007-2002建筑抗震设计规范GB50011-2001建筑结构荷载规范GB50009-2006混凝土结构设计规范GB50010-2002砌体结构设计规范GB50003-2001141 钢结构设计规范GB50017-2003工业建筑防腐蚀设计规范GB50046-95建筑设计防火规范GBJ16-87(2001版)建筑地面设计规范GB50037-96屋面工程技术规范GB50345-2004工业企业设计卫生标准GB21-2002建筑桩基技术规范（96年局部修订条文）JGJ94-94高耸结构设计规范GB135-909.2建筑、结构设计原则（1）严格执行国家、行业、地方现行的相关规范、标准、规定；（2）在满足工艺生产特性及设备布置要求的前提下，尽量使建、构筑物做到经济、实用、美观、大方，并尽量做到因地制宜、就地取材、有利生产、方便生活。对建筑外观力求简洁、明快、线条流畅，尺度适宜，并满足建筑设计的节能要求。注重环境协调和整体效果，以体现现代工业形象为目标。（3）结构设计正常使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级。（4）有防火、防爆、防腐等要求的建、构筑物，采取相应的技术措施，并尽量使设计标准统一，方便施工与管理。9.3建筑、结构设计方案（1）主要生产装置141 本项目的主要生产装置：三氯氢硅车间（包括氯化氢合成工序、三氯氢硅合成工序）、氯硅烷（三氯氢硅）提纯车间（包括粗提纯、精提纯、废气净化和蒸馏釜残液处理工序）、多晶硅车间（包括多晶硅制取工序、还原反应气分离系统CDI和四氯化硅氢化工序）、氢气制备及净化车间、工艺废料处理车间和整理车间拟采用钢筋混凝土框架结构。（2）辅助装置、公用工程、生活及办公设施将根据各自的功能需求采取砖混或钢筋混凝土框架结构。9.4对防火、防腐、防噪、防尘及建筑物内外装修等问题的处理（1）防火：根据建筑生产类别和要求的不同，采用不同的建筑材料，以达到规范的要求。本工程建筑设计耐火等级均为二级及二级以上。尤其甲、乙类建、构筑物（钢平台）需涂刷防火涂料、防腐涂料。防火分区的划分按国家现行防火规范要求进行。（2）防腐：对于有防腐要求的建、构筑物，进行防腐处理。根据工艺所提腐蚀介质的不同，采用相应的防腐处理方法。液相腐蚀采用贴防腐块材处理，气相腐蚀采用防腐涂料处理。（3）防噪、防尘：对于噪声处理，采取隔音降噪方式，封闭噪声源，增强建筑物的密闭性，采用塑钢窗和多孔砖墙，达到较好的隔声效果。对于粉尘处理，除设备采取措施外,总体区域应有一定的隔离、绿化，提高建筑物的内部装修，以利尘埃清除。（4）建筑物内外装修:除办公楼外，采用中等装修标准。141 a.地面：综合办公楼、车间办公为地砖，其它为混凝土基层、水泥砂浆地面。（装置地面根据防腐、防火要求采用相应防腐、防火地面）。b.墙面：内墙面；混合砂浆、内墙涂料；外墙面：水泥砂浆、外墙涂料。c.顶棚：车间采用抹灰，实验楼局部为轻钢龙骨、铝合金板吊顶。9.5工程地质根据业主提供的相邻场地《工程地质勘察报告》，地质情况简要叙述如下：（1）素填土层：紫红色为主，主要成份为粘土加砂岩、砂质泥岩碎块等组成，结构松散，该层在场地上局部分布，厚度在1～1.2米左右。（2）粘土层：浅黄～黄褐色，稍湿～湿，硬塑～可塑状，成份较单一，局部含砂岩和泥岩碎块、腐殖质。该层在场地分布不连续，局部缺失。层厚：0.15～2.60m。（3）砂质泥岩层：紫红～褐红色，泥质结构，巨厚层块状构造。砂质泥岩中含不均匀的钙质结核，其顶部多呈“全风化”和“强风化”状，强度低，用手可以捏碎，裂隙发育，裂面不规则，场地内岩石有不同程度的化学腐蚀现象。强风化层一般厚0.20～2.60米。141 综上所述，该场地工程地质条件良好，土层分布较为稳定，无地震液化土层。附近无大型活动断层通过，属地质构造相对稳定地区。附近未见滑坡、崩塌等不良物理地质现象，场地较平坦，开阔，岩层参状较为平缓，地貌及物理地质条件较好。场地内地下水主要为松散层中的孔隙潜水及基岩风化裂隙水。拟建场地土属中软土，建筑场地类别为Ⅱ类，属抗震有利地段，本场地位于抗震设防烈度Ⅶ度区，设计地震分组为第一组。9.6地基处理原则（1）由地质资料所见，由于第①②层土松散，压缩性高，分布不均，力学强度低，不可作为建、构筑物的基础持力层，应予清除换掉。第③层中风化层是理想的基础持力层，但个别地段可能因为腐蚀等原因，其岩石强度受到一定影响。基础埋置深度根据生产要求和地质详勘资料确定。（2）本项目的主要生产装置氯氢化合成装置、三氯氢硅精馏装置、多晶硅还原装置等由于荷载较大，且生产要求防火、防爆，对建筑物沉降较为敏感。为了安全及连续生产，根据生产装置的要求和荷载大小，结合所提供的地质资料及当地经验，拟对大型设备和重型厂房基础采用人工挖孔桩，具体桩长及桩径待详细设计时确定。9.7项目主要建构筑物项目总建筑面积801002，主要建构筑物见下表：主要建构筑物一览表序号建构物名称建筑面积(m2)层数结构形式基础形式一多晶硅装置1氢气制取和提纯车间13001钢筋砼框架结构独立基础141 2氧气站5261钢筋砼框架结构独立基础3三氯氢硅合成厂房12005钢筋砼框架结构独立基础4HCL合成厂房12963钢筋砼框架结构独立基础5合成尾气干法回收厂房18724钢筋砼框架结构独立基础6氯硅烷贮存工序　　　6.1　氯硅烷贮罐遮阳棚20201轻钢结构独立基础6.2　泵房2001砌体结构带型基础7氯硅烷精馏框架110808钢筋砼框架结构独立基础8还原氢化厂房79203钢筋砼框架结构带型基础9还原尾气干法分离厂房18724钢筋砼框架结构独立基础10氢化尾气干法分离厂房18724钢筋砼框架结构独立基础11工艺废料处理厂房38883钢筋砼框架结构独立基础12质量控制中心76563钢筋砼框架结构独立基础13硅粉库2881钢筋砼排架结构独立基础14电解厂房13002钢筋砼排架结构独立基础二全厂公辅设施1维修厂房4501钢筋砼排架结构独立基础2综合库10081钢筋砼排架结构独立基础3冷冻站6301钢筋砼排架结构独立基础4空压制氮站6481钢筋砼排架结构独立基础5循环水冷却塔框架35103钢筋砼框架结构独立基础6冷却塔下水池55×22.4×2.51钢筋砼水池地上水池7冷却塔吸水池23×5.5×4.5钢筋砼水池半地下水池8循环水泵房4951钢筋砼框架结构独立基础9循环水辅助间180钢筋砼框架结构独立基础10综合泵房2071钢筋砼框架结构半地下式结构,5T电动单梁吊车141 11清水池(2个)25×20×4.3钢筋砼水池半地下水池12事故池1400钢筋砼水池地下水池13事故消防废水池2000钢筋砼水池地下水池14调节池V=280m3钢筋砼水池地下水池15监控池V=24m3钢筋砼水池地下水池16污水厂房2241钢筋砼框架结构独立基础17罐区的泵房2401钢筋混凝土排架独立基础18门卫90×2m1砌体结构带形基础19综合办公楼57605钢筋混凝土框架独立基础20倒班宿舍64806砌体结构带形基础21职工食堂23042砌体结构带形基础22地磅站4321钢筋混凝土排架独立基础23设备基础钢筋砼设备基础C25：1420m324110kV总变配电站10001钢筋砼框架结构独立基础2510kV开关室及主控室30003钢筋砼框架结构独立基础26低压变配电室4001钢筋砼框架结构独立基础27各车间低压变电所300×5m1钢筋砼框架结构独立基础28主变压器基础1001钢筋砼设备基础C2：50m329事故油坑201钢筋砼C2：25m330高纯水厂房1501门式钢架独立基础9.8三材估算水泥：11000吨木材：3300m3钢材：22500吨141 第十章节能10.4设计依据《工业企业能源管理导则》GB/T15587-1995《评价企业合理用电技术导则》GB/T3485-1998《评价企业合理用热技术导则GB/T3486-1993》《综合能耗计算通则》GB2589-90《企业能量平衡通则》GB/T3484-93《企业能源计算器具配备和管理导则》GB/T17167-1997《企业供配电系统节能监测方法》GB/T16664-1996141 《节能监测技术通则GB15316-94《企业能耗计量与测试导则》GB6422-86《设备及管道保冷设计导则》GB/T11790-1996《石油化工设计能量消耗计算方法》SH/T3110-200110.2节能措施本项目采用国内外的生产技术，在工艺流程及设计方案的确定和工艺条件的选择等诸多方面均注重节省能量、降低消耗，除此之外，在设计中还采取了以下措施，以便最大程度地实现节能增效的目的。（1）设计合理，技术先进，水、电、汽等公用工程介质参数选择合理。工艺上采用国际上先进的四氯化硅氢化技术，四氯化硅可实现全部工厂内部消化，且95%以上可以转化为三氯氢硅，利用率高，降低了多晶硅生产的单位电耗。产品电耗降至小于200kWh/kg多晶硅，接近国际先进技术装置的电耗指标。（2）多晶硅生产装置内部设备布置以及本工程项目总平面布置合理，装置和设备之间物料来去距离短捷，减少能量损失。（3）针对不同的用热设备采用不同压力等级的蒸汽；同样，根据工艺的不同要求及不同的用户，考虑不同的冷却介质，最大可能使用天然能源。项目按用途设有32/38℃循环水、7/12℃冷冻水和-15/-12℃冷冻乙二醇三个冷却系统。141 （4）10kV开闭所布置的靠近10kV用电负荷大的还原车间和四氯化硅氢化车间，供电距离短，节能、节约投资。（5）利用反应热加热某些需要加热的设备，剩余反应热副产蒸汽。a.还原炉采用电加热器，选用进口调功器，属节能产品，比国产调功器节电30％左右。b.还原炉夹套冷却水采用高压冷却，出水温度可达150℃，副产0.2Mpa（G）蒸汽。本项目精馏车间和冷冻系统利用还原炉副产蒸汽40吨/时。（6）在机泵等用电设备选型上，对于正常生产时能量变化较大的机泵选用变频调节，且采用高效节能的新型产品。（7）对生产装置操作温度偏离环境温度的设备、管道等，按规范采取绝热措施，以降低能耗。（8）分车间（装置）设能量计量/检测装置，进行独立核算，实施能源使用奖罚制度。按规范要求设置能源计量/检测设备、器具，企业设立专门的能源管理部。（9）建筑设计中墙体、屋面等维护结构采用目前国内先进节能材料，降低能耗。10.3能耗指标（1）计算依据本能耗指标计算的依据是中华人民共和国行业标准SH/T3110-2001《石油化工设计能量消耗计算方法(Calculationmethodforenergyconsumptioninpetrochemicalengineeringdesign)》。141 （2）装置的设计能耗（kW）及单位产品设计能耗（MJ/t或MJ/m3）产品量按3000吨/年高纯多晶硅计，年操作时间8000小时，单位时间生产成品0.375t/h，整套多晶硅装置能耗汇总下见。多晶硅装置能耗汇总表装置名称：多晶硅装置产品量3000t/a序号项目消耗量能量折算值设计能耗(MJ/h)单位设计能耗(MJ/t)单位数量单位数量1新鲜水t/h566MJ/t7.124030107462电kWh67500MJ/kWh11.8481862521830003蒸汽(1.2MPa)t/h70MJ/t3182222740588014合计10453952781760第十一章环境保护11.1设计依据《中华人民共和国环境保护法》1989年12月26日；《建设项目环境保护设计规定》(87)国环字第002号；《建设项目环境保护管理条例》中华人民共和国国务院第253号令；《化工建设项目可行性研究报告内容和深度》化计发(1997)426号；《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996中的新污染源大气污染物二级标准；《地面水环境质量标准》GB383－2002中三类水域水质标准141 《污水综合排放标准》GB8978-96中二级（新、扩改）标准；《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85；《城市区域环境噪声标准》GB/T15190－1994中二类混合区标准《工业企业厂界噪声标准》GB12348-90，三类区域标准；《一般工业固体废物贮存、处置污染控制标准》GB18599－2001。11.2建设项目的主要污染源及污染物11.2.1建设项目概况本工程为新建项目，项目包括工艺装置，配套的辅助装置、公用工程、生活及办公设施。工艺装置包括：三氯氢硅车间、氯硅烷提纯车间、多晶硅车间、氢气制备及净化车间、工艺废料处理车间、和多晶硅整理车间等。辅助装置：原料罐区、中间罐区、地中衡等。公用工程：循环水站、消防设施、泡沫站、废水处理站、装置给排水设施、总变电所、装置供配电设施、冷冻站、空分空压站、装置区管廊、电信、控制中心、综合维修、综合仓库、总图运输等。生活及办公设施有：综合楼（含中心化验）、职工餐厅及活动中心、倒班宿舍、门卫等。多晶硅装置年工作时间8000小时。11.2.2主要污染源与污染物（1）废气141 本项目的废气主要来自：氯化氢合成、三氯氢硅合成的料仓投料、干法除尘料斗卸渣时，进行气体置换排放1.15X107Nm3/a，其中氯化氢和氯硅烷约78500Nm3/a，其余为氯气、氮气、氢气。三氯氢硅合成、三氯氢硅提纯、多晶硅还原：经过低温冷凝后的不凝气体，大部分为用于系统保护及气体置换的氮气、氢气，其中氯硅烷总量约700t/a。在上述系统排放的尾气全部用管道送入尾气淋洗塔，用石灰乳进行洗涤，可控制氯化氢排放浓度小于10mg/m3，最大排放量（故障情况下）0.0024kg/h，远低于《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996二级标准限值（15m排气筒HCl最高允许排放浓度100mg/m3、最高允许排放速率0.26kg/h）。多晶硅整理车间：硅棒、硅芯洗涤产生含NOX和HF的废气，废气量26Nm3/h，排到废气洗涤系统，用NaOH溶液洗涤，使NOX含量低于50ppm后25m高空排放。废气排放一览表装置名称序号来源名称排放数量(Nm3/h)污染物组成排放特性排放方式及去向温度(℃)压力(MPa)规律多晶硅1精馏塔、还原炉三氯氢硅精馏尾气/还原炉置换吹扫气/还原炉事故排放气H2、N2、SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4、HCl常温微正压连续送入尾气处理塔1，用石灰液(10%CaO)洗涤,发生氯硅烷水解和酸碱中和反应，生成CaCl2和CaSiO2。尾气处理塔1塔顶排放气正常：240最大：4000H2:～10%(v)N2:～90%(v)SiHCl3:微量SiH2Cl2:微量SiCl4:微量HCl:微量常温微正压连续经25米高排气筒排入大气141 2HCl合成、SiHCl3合成车间开车及事故排放气H2、N2、SiHCl3、Cl2、HCl常温微正压间断送入尾气处理塔2,用石灰液(10%CaO)洗涤,发生氯硅烷水解和酸碱中和反应，生成CaCl2和CaSiO2。尾气处理塔2塔顶排放气最大：240H2:～5%(v)N2:～95%(v)Cl2:微量HCl:微量常温微正压间断经25米高排气筒排入大气3多晶硅棒、硅芯酸洗槽废气62NOX:50%(v)HF:微量其余为空气常温微正压连续去多晶硅酸洗尾气处理系统，在此系统中，以NH3作还原剂，采用选择性催化还原法，将NOX还原成N2。多晶硅酸洗尾气处理系统尾气92．8空气和水:大量NOX:微量HF:微量常温微正压连续经25米高排气筒排入大气4液氯贮存和汽化车间事故排放气空气、Cl2常温微正压间断送入尾气处理塔3,用碱液洗涤除去Cl2。尾气处理塔塔顶排放气最大：2000Cl2:微量，其余为空气常温微正压间断经40米高排气筒排入大气（2）废水本项目的介质冷却、冷凝和设备降温均采用循环水，用量约7800t/h，新水用量240t/h，循环率96%，高于《污水综合排放标准》GB8978-1996对工业水重复利用率80%的规定。a.尾气淋洗、残液中和产生的碱性废水141 含氯化氢、氯硅烷的尾气、残液均采用碱液洗涤中和，减少了工业水的用量。按10%石灰乳计算，最大用量75t/d。这部分尾气洗涤、残液中和等产生的氯化钙废水，经过工厂污水处理池PH调节后排放到基地污水处理中心集中处理。b.一般生产排水一般生产排水为循环水排污、设备和地面冲洗水，用量约260t/h，不含有害物质，直接对外排放，排至园区污水管网。c.生活污水本项目生活污水为4.6t/h，经化粪池处理后，排入园区污水管网。废水排放一览表装置名称序号来源名称排放数量污染物组成排放规律排放方式及去向多晶硅多晶1尾气处理塔1废水272．5t/dH2O：82.61%CaCl2：10.33%CaSiO3：3.91%CaO：1.78%未完全燃烧的石灰：1.37%连续去工艺废物处理车间废水处理工序141 硅2尾气处理塔2废水（HCl合成、SiHCl3合成车间开车及事故排放）最大：176t/aCaCl2：10.33%CaSiO3：3.91%CaO：1.78%H2O：82.61%未完全燃烧的石灰：1.37%间断去工艺废物处理车间废水处理工序。3尾气处理塔3废水（液氯贮存和汽化车间事故排放）最大：240t/aNaClO：<15%NaCl：<12%H2O：>73%间断正常生产时不会排放，排放后可作为副产品外售。4精馏塔剩余物处理槽残液3．53t/dH2O：82.95%CaCl2：8.48%CaSiO3：4.39%CaO：2.73%未完全燃烧的石灰：1.00%杂质（Al、Ca）：0.24%Si：0.03%连续去工艺废物处理车间废水处理工序5化验室、多晶硅棒/硅芯酸洗槽含氟废水3．74t/dH2O：96.38%HF：1.04%HNO3：2.02%H2SO4：0.08%KOH：0.10%杂质：0.38%连续去工艺废物处理车间废水处理工序（3）固体废物在三氯氢硅合成工序，硅粉制备、投料、干法除尘等过程中，均需定期性卸渣，其主要成分是超细硅粉和少量金属氯化物固体杂质，约30t/a。这部分无污染物，可以净化后回用或外卖用于冶炼行业。废水处理站压滤的含Ca(NO3)2和少量KNO3、Si的滤渣，装桶外售或送渣场堆埋。（4）噪声氢气压缩机、、冷冻机、空压机等会产生空气动力学噪声，其等效声级〉90dB（A），采用设备基础减震处理，空气进出口加消声器，并将其放置室内，利用封闭厂房隔声降低环境噪声源强度。通过上述降噪、隔声措施，厂界噪声可以达到GB12348-90Ⅱ类区标准（昼间60dB(A)，夜间50dB(A)，不会产生扰民影响。141 11.3环境保护与综合利用11.3.1废气处理措施三氯氢硅提纯车间各精馏塔顶排放的含氯硅烷、氮气的废气，及含氯硅烷、氢气、氮气、氯化氢的多晶硅还原炉置换吹扫气和多晶硅还原炉事故排放气，被送进尾气洗涤塔（尾气处理塔1），用10%石灰水洗涤，废气中的氯硅烷（以SiHCl3为例）和氯化氢与石灰水中的CaO发生以下反应而被除去。废气由液封罐经30米高排气筒达标排放。11.3.2废水（液）处理措施工艺废水处理措施含氯化氢、氯硅烷的尾气、残液均采用碱液洗涤中和，减少了工业水的用量。按10%石灰乳计算，最大用量15t/d。这部分尾气洗涤、残液中和等产生的氯化钙废水，经过工厂污水处理池PH调节后排放到新区污水处理中心集中处理。11.3.3固体废物处理从三氯氢硅合成车间旋风除尘器排放出来的粉尘状固体废渣及沸层反应炉排放的废硅渣，用1%的盐酸对废硅脱碱，盐酸冲洗时会溶解废硅中的铝、铁和钙等杂质。脱碱完成后，将废水进行压滤。滤渣进行干燥，干燥后的循环硅回到三氯氢硅合成车间，在三氯氢硅合成转化时使用。141 11.3.4降噪措施（1）设计中尽量选用低噪声设备。（2）设备定货时要求设备厂家产品噪声达到行业标准，同时附带必要的消声、隔声设施。（3）采取多种隔声、消声、吸声措施，如设置隔声操作控制室，使工人与噪声接触的时间和强度均减少。（4）合理配管，减少阀门和管道噪声。（5）设计中尽可能合理布置，防止噪声叠加和干扰。11.3.5绿化绿化在防止污染、保护和改善环境方面起着特殊的作用。具有较好的调温、调湿、吸灰、净化空气及减弱噪声等功能。本项目充分利用装置区空地、道路两旁进行绿化，绿地率45%。11.4清洁生产简述本项目采用引进工艺技术，以硅粉、氯气为原料合成三氯氢硅，四氯化硅氢化循环，污染物排放量少，所有的废水、废气均采取了可行的处理方法进行处理，处理后的废水、废气可以达到国家标准规定的排放指标。本项目的大部分固体废物可综合利用，需要进行堆放的废渣中不含有毒有害物质，可以直接堆放。因此本项目符合清洁生产的要求。141 11.5环境管理与监测现状11.5.1环境管理根据《建设项目环境保护设计规定》第五章第五十七条规定，新建、扩建企业应设置环境保护管理机构，本项目设立环保科，由一名科长，二名专职环保人员组成。环保科长负责全面的环境保护管理工作，专职环保人员负责开展环境保护管理业务工作，环保科编制在生产技术部。11.5.2环境监测环境监测可以为企业环境管理、污染源调查等，提供监测数据。本项目根据《化工企业环境保护监测站设计规定》(HG20501-92)，需按三级站规模建设公司环境监测站。11.6环境保护费本项目环境保护费包括三废治理和降噪以及绿化等环境保护设施、环境保护管理及环评报告等费用，其中三废处理和环保评估及安全评价费大约需投入1255万元。第十二章劳动保护及安全卫生12.1设计依据及设计中采用的标准《中华人民共和国安全生产法》，2002.6.29国务院令344号《危险化学品安全管理条例》，2002.1.9141 劳动部令[1996]第3号《建设项目(工程)劳动安全卫生监察规定》。《建筑设计防火规范》(2001年版)GBJ16-87《石油化工企业设计防火规范》(1999年版)GB50160-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92《化工企业静电接地设计规程》HG/T20675-1990《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》SH3063-1999《建筑物防雷设计规范》GB50057-94《建筑抗震设计规范》GB50011-2001《化工企业安全卫生设计规定》HG20571-95《化工企业总图运输设计规范》HG/T20649-1998《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98《压力容器安全技术检察规程》，1999.6.25《安全色》GB2893-2001《安全标志》GB2894-1996141 12.2生产过程中职业危害因素及其影响12.2.1主要职业危险、危害因素分析多晶硅生产具有流程长、技术复杂，以及高温高压、低温深冷等苛刻的操作条件，生产过程中主要物料中均具有易燃易爆或者有毒有害有腐蚀的特性，如氢气、液氯/氯气、氯化氢、四氯化硅等，尤其是三氯氢硅属遇湿自燃性物品，且毒性和腐蚀性也很强，因而整个生产过程潜在危险性较大。由于生产过程的连续化，使整个生产过程对各类设备和管件，特别是关键设备（如氯化氢合成炉、三氯氢硅合成炉、三氯氢硅精馏塔、三氯氢硅还原炉、各换热器和冷凝器等）的可靠性要求很高。设计中考虑不周，施工中把关不严或者运行中的管理松懈、操作不当，都可能诱发火灾、爆炸、中毒、腐蚀、化学灼伤等事故。12.2.2火灾爆炸多晶硅装置的火灾、爆炸危险性较大，整个装置除氧气充瓶站和变配电室等少量建构筑物的火灾危险性分类属乙、丙类外，其他各建构筑物的火灾危险性分类均属甲类，整个装置均属火灾爆炸危险区。本装置各建构筑物的火灾危险和卫生等级定类见下表：多晶硅主要生产装置建构筑物的火灾危险性及卫生等级定类一览表车间主要危险物料卫生等级备注141 生产厂房或装置名称生产储存火灾分类耐火等级三氯氢硅车间氯化氢合成Cl2,H2,HCl甲类2级二级防爆区三氯氢硅合成SiHCl3甲类2级二级防爆区氯硅烷提纯车间氯硅烷精制SiHCl3甲类2级二级防爆区气体回收SiHCl3甲类2级二级防爆区多晶硅的制取车间多晶硅还原厂房H2,HClSiHCl3甲类2级二级防爆区配电室丙类4级二级非防爆区变压器室丙类4级二级非防爆区制氢和提纯车间制氢和提纯厂房O2,H2甲类3级二级防爆区变配电室丙类4级二级非防爆区12.2.3毒性危害/窒息性多晶硅生产过程中的液氯/氯气、氯化氢、三氯氢硅、四氯化硅均对人体都有强烈的毒害作用，人体一旦吸入这些有毒物质，轻度者出现流泪、咳嗽、粘膜充血和支气管炎，严重时发生肺水肿、呼吸窘迫、昏迷、休克甚至死亡。各建构筑物的主要危险物料和卫生等级见上表。各种塔器和设备，若检修过程中置换不彻底，操作人员进入就可能造成窒息。12.2.4化学灼伤及腐蚀由于生产过程大多数物料均具有强腐蚀性，如液氯/氯气、氯化氢、三氯氢硅、四氯化硅等。这些物料一旦泄漏就会与空气中的水份产生各种化学和物理反应，形成腐蚀性更强的混合物，对工艺设备和建筑构件造成严重的腐蚀，与人体接触后，会造成严重的化学灼伤。141 12.2.5噪声危害本装置主要的噪声源为压缩机、大功率风机和高压蒸气和工艺气体的放空噪声，次要噪声源为各种转动、传动设备及泵运转时所产生的机械振动噪声，电机所产生的电磁噪声，高速气流或两相管路所引起的管道振动噪声等。12.2.6高温烫伤及低温冻伤由于生产过程中的氯化氢合成、三氯氢硅合成、三氯氢硅还原等均为高温操作，工艺物料和设备的温度都很高，操作不当就有可能造成高温介质外泄而引起烫伤。高温蒸汽及其冷凝液的正常或事故条件下的外泄也可能造成烫伤，操作人员一旦接触外露的高温设备和管线也将造成高温烫伤。转化工序的低温物料及载冷介质一旦泄漏并与操作人员接触后，也会造成冻伤。12.2.7触电及机械伤害本装置的变电站、配电室存在着大量的电气设备，其他工序也有用电设备及其他转动和传动设备，在事故及检修等特殊情况下，存在潜在的触电及机械伤害危险。12.2.8粉尘危害硅储运及仓库可能存在着一定的粉尘危害。141 12.2.9其他危害多晶硅装置中存在各种塔、炉、建构筑物和设备的操作平台等，如精馏塔、三氯氢硅合成框架、三氯氢硅精馏框架等，需要在高处操作、巡检和维修作业，如不采取完善的防护措施，就有发生高处坠落的危险。本装置生产过程中使用了大量的电气设备及转动设备，在事故及检修等特殊情况下，存在潜在的触电及机械伤害危险。12.3劳动安全卫生设计中采用的主要防范措施12.3.1建筑及场地布置总平面布置中，充分考虑总体布置的安全性，顺应生产流程布置，严格执行有关标准、规范，并考虑各类工艺生产装置之间的防火间距，以及工艺生产装置与重要辅助设施、罐区、道路、行政设施等的防火间距。厂区内设置环行道路和厂外道路相连，有利于安全疏散和消防。设备布置尽量露天化，以保持良好的通风环境，避免有害物质聚集。有爆炸危险的厂房，如多晶硅还原厂房、氢气制备及提纯厂房等，除加强通风换气、加强管道设备的密封和检漏外，在建筑结构上大量采用了轻质屋顶和泄压窗户，泄压面积与厂房体积之比不小于0.05，以最大限度地减少爆炸发生的可能性和爆炸的破坏性。装置内有发生坠落危险的操作岗位按规范设置扶梯、平台、栏杆等安全设施。合理设计装置内外竖向标高，使雨水排放顺畅。141 装置内的建筑结构抗震按当地地震的基本烈度设防，建构筑物的耐火等级、防火间距、疏散通道、安全距离等均按有关规范执行。12.3.2工艺及自控生产工艺采用目前国外先进的三氯氢硅合成、四氯化硅氢化循环技术。有易燃易爆介质的设备，设供开停车使用的氮气置换设施；各种中间槽、三氯氢硅贮槽等均设氮气保护。对装置内的压力设备、管道均设置安全阀、爆破膜等紧急泄压设施，以防操作失灵和紧急事故带来的设备、管道超压；设置阻火、隔爆装置，防止某一设备发生火灾、爆炸而波及相邻的设备。采用DCS系统集中控制，对装置生产过程集中检测、显示、连锁、控制和报警。设置连锁和紧急停车系统，并独立于DCS监视和控制系统。在可燃气体可能泄漏的场所，根据规范设置可燃气体检测报警设施。12.3.3消防按规范设置消防系统，见“消防”。12.3.4电气及电信采用双回路电源供电。仪表负荷、消防报警、关键设备等按一类负荷设计，采用不间断电源，工艺装置区、控制室等设事故照明。141 按《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范设计规范》选用电气设备。爆炸和火灾危险环境内可产生静电的物体，如设备管道等都采用工业静电接地措施；对高大的建构筑物、设备、储罐等采取可靠的防雷接地措施。设置全厂火灾自动报警系统。12.3.5其它（1）防噪声尽可能选用低噪声设备；空分空压站设置隔音操作室；对超过一定压力的气体放空管线设置消音器。备有耳机或耳塞，在检查较高噪声设备时使用。（2）防高温、低温高温设备及管道采取隔热措施，进行人身防烫保护；低温储罐和输送低温流体的管道，均做保冷。（3）防毒生毒物料的地点设置安全淋浴洗眼器，其服务半径应小于15m。生产装置适当集中并尽量采用露天化布置，减少有毒产现场有可能接触酸碱等腐蚀性物料及有有害物质的积聚；厂房设置机械通风装置，使车间空气中有害物质的容许浓度在规定的范围之内。装置中排出废气均经过洗涤后高空排放；液相排放设置密闭排放系统，尽量减少有毒介质的排放。设有男、女浴室，并设有厕所、更衣室等卫生设施。配备必要的劳动保护用品，如空气呼吸器、防毒面具、防护眼镜、防护手套、防护鞋、防护服等。（4）防尘141 在三氯氢硅合成装置中，采用干法和湿法除尘，减少粉尘散发；含尘尾气均经过除尘过滤器排放。（5）其它防护对传动设备安装防护设施或安全罩，平台及梯子设置防护栏杆。凡容易发生事故及危害生命安全的场所以及需要提醒人员注意的地点，均按标准设置各种安全标志；凡需要迅速发现并引起注意以防发生事故的场所、部位均按要求涂安全色。对职工进行就业前培训，并定期对职工进行安全教育。本项目设置劳动安全与工业卫生管理机构，设1名专职安全技术员，编制在生产技术部。12.4专用投资概算安全卫生保护措施专项费用约100万元。第十三章消防13.1设计依据《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）2001年版《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-92）1999年《低倍数泡沫灭火系统设计规范》（GB50151-92）2000年版141 《水喷雾灭火系统设计规范》（GB50219-95）《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）《建筑灭火器配置设计规范》（GBJ140–90）1997年版《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-98）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）2000年版《化工企业静电接地设计规程》（HG/T20675-90）13.2设计范围与分工本工程设计范围为：一期3000吨/年多晶硅生产装置及配套的辅助生产装置、公用工程设施中的消防设计。13.3项目概况设计范围：工艺装置为三氯氢硅车间、氯硅烷提纯车间、多晶硅还原车间、氢气制备及净化车间、三废处理车间、整理车间等；辅助工程为原料罐区、中间罐区、三废处理设施等。公用工程为循环水站、冷冻站、空分空压站、总变电所、车间变电所等。本工程拟建于内蒙古鄂尔多斯市大路新区，新区内设有消防队，现有专职队员、康明斯泡沫水炮车、东风水罐消防车、消防指挥车和空气呼吸器多套，负责新区生产场地和周边数十公里范围多家企业成为鄂尔多斯市消防队的重要组成部分。141 13.4火险分析生产过程中的主要危险因素本项目生产过程中所涉及到的火灾危险工艺介质有：氢气、氯气、氯化氢、三氯氢硅、硅粉、氧气、还原残渣等，其主要危险如下：（1）氢气氢气为无色无臭气体。易燃易爆，自燃点为400℃，比重0.0694，与氯、氟、溴等卤素会剧烈反应，空气中的爆炸极限为4.1～74.1%。本品对人无毒，仅在高浓度时可使人缺氧窒息，并呈现出麻醉作用。灭火时应先用水冷却周围物体，切断气源后才能实施灭火。储存时屋顶应注意开孔。（2）氯气本品为黄绿色带有刺激性气味的气体，氯气本身不燃，但有助燃性。沸点-34.5℃，相对密度（空气）2.48，液氯的相对密度（水）为3.214。在日光下与易燃气体混合时会发生燃烧爆炸，属乙类火灾爆炸危险物。本品严重刺激皮肤、眼睛、粘膜和呼吸道，高浓度时可因喉肌痉挛而引起死亡，液氯还可造成严重的冻伤。吸入氯气后应立即将患者移至空气新鲜处，必要时进行人工呼吸。氯气空气中最高允许浓度为1mg/m3，并属Ⅱ级职业性接触毒物。（3）氯化氢141 本品为具有刺激气味的气体，本身不燃，但其水溶液可与铁、铝等常见金属反应生成氢气。气体比重1.27，极易溶于水，易在空气中形成白色酸雾。本品在高浓度时刺激粘膜，出现胸闷、咳嗽、痰中带血，慢性中毒表现为牙齿损坏、鼻粘膜溃疡和胃功能紊乱。其水溶液即盐酸，具有强烈的腐蚀性。少量泄漏时，喷雾状水稀释吸收，用碱中和后排入下水道。本品空气中最高允许浓度为7.5mg/m3，并属Ⅲ级（中度危害）职业性接触毒物。（4）三氯氢硅三氯氢硅为无色液体，易挥发，在空气中发生反应产生白烟，遇水分解生成有毒和强腐蚀的氯化氢并放出大量的热，从而使自身温度迅速达到自燃点175℃，属一级遇湿易燃物品。溶于苯、醚等有机溶剂。易燃易爆，它与氧化剂发生强烈反应，遇明火、高热时发生燃烧或爆炸，闪点为-13.9℃，爆炸极限为6.9％-70％，液体比重1.35，气体密度4.7，沸点为32℃，具有急性毒性。（5）还原残渣还原残渣是三氯化物，四氟乙烷和聚硅的混合物。聚硅是SinCl2n+2的系列同素体聚合物，其生成物为SinCl（2n+2）-mHm,SiOn-iCl2n+2,SinOn-iCl（2n+2）-mHm,以及：Si2Cl6,Si2OCl6,Si2On-iCl5H,Si2OCl4H2,Si3O2Cl6H2,Si3O2Cl7,Si3Cl7H7Si3Cl8,Si3OCl8等。氯化氢和氢气很容易从液体、粘稠体、油状物质的混合物分离出来。多氯化硅与空气中的水分水解时生成过氧化物，其在摩擦特别是打击时会融化。还原残渣在溅到人的身体上时的影响类似于三氯硅烷和四氯硅烷。还原残渣的爆炸火险性取决于其组成，包括其中三氯硅烷、六氯硅烷和总分子式为141 SinCl(2n+2)-mHm的氢的替换物多氯化硅的含量，从丁类到乙丙类不等。（6）氧气氧气是无色无臭气体，为助燃性气体，能氧化大多数活性物质。沸点-183.1℃，密度1.43。氧气无毒，但常压下氧浓度超过40％时，有可能发生氧中毒，吸入40％-60％的氧时，可出现胸骨不适、胸闷和呼吸困难，吸入氧浓度在80％以上时，可出现眩晕、心动过速、昏迷、呼吸衰竭甚至死亡，长期处于氧分压为60-100kpa的条件下可发生眼损害，严重者可失明。（7）硅粉硅粉为黑褐色无定形非金属粉末，硅晶体为非可燃物。硅的细散的粉尘与空气混合后且存在火源时形成爆炸性的混合物，爆炸下限为100g/m3。可以引起上呼吸道粘膜炎，最高允许浓度（对于硅的悬浮微粒建议4mg/m3），硅-铜合金悬浮微粒危险等级为4级。硅粉的劳动保护工具有用于呼吸器官保护的防毒面具和用于皮肤保护的工作服、手套、鞋等。硅应存放在金属运料箱或者硅仓库的集装箱中。根据总图布置、工艺生产流程及物料物性，确定本工程中氢气制备净化、三氯氢硅合成、氯硅烷提纯、工艺废料处理、多晶硅还原装置的火灾危险类别为“甲类”；变配电等辅助生产设施及公用工程设施的火灾危险类别为“丙类”或低于丙类。141 13.5防火安全措施13.5.1有火灾爆炸危险介质的设备安全控制措施及异常情况的紧急控制措施（1）本项目采用了DCS系统集中操作控制，对于某些与安全生产密切相关的控制参数，进行自动调节和自动报警，主要的自动控制设备以及DCS控制系统的关键部位采用了冗余化设计。这些措施大大提高了生产的本质安全性。（2）本项目对危险性较大的氯化氢合成炉、三氯氢硅合成炉、三氯氢硅还原炉、四氯化硅水解炉等设置了工艺报警、自动停车等联锁装置以及氮气保护系统，使整个装置能够在生产不正常或事故状态下实现紧急停车，并紧急注入氮气。这些措施使生产装置实现了故障安全型。（3）在氯化氢合成炉、四氯化硅氢化炉和三氯氢硅还原炉设置进料比例自动调节装置和高温报警装置，防止原料配比失调引起超温甚至爆炸而损坏炉管和设备。（4）电解装置的氢气总管、氯化氢合成炉上的氢气氯气进料管、三氯氢硅合成炉上的三氯氢硅出料管设止回阀和自动快速切断阀，以防止气体倒流而形成爆炸性混合气。（5）对关键设备如氯化氢合成炉、三氯氢硅合成炉、三氯氢硅精馏塔、三氯氢硅和氯硅烷储槽、三氯氢硅还原炉、各工艺物料冷凝器和换热器、压缩机等，进行优质设计，从工艺需要的角度及安全的要求，选用可靠的材料和密封结构，防止和减少腐蚀及泄漏，做到设备本质安全。141 （6）对生产中使用的有火灾爆炸危险介质的压力容器，如各种塔、换热器、储槽等，均设置压力、温度、液位等检测仪表，并设计了超限报警设施和安全阀等安全泄压装置，安全阀的设置均按《石油化工企业设计防火规范》的要求进行，以避免引起二次事故。（7）为了及时、准确的探测可燃气体和有毒气体的泄漏，本项目在多晶硅装置设有可燃气体和有毒气体检测器，将信号传送至控制室的控制系统，并进行报警，以便由操作人员或控制系统采取必要措施（如进行报警、紧急停车程序等）。除了以上固定式可燃气体检测器外，现场还配备了便携式可燃气体和有毒气体检测器。13.5.2总图本项目的总平面布置中考虑了以下安全原则：（1）满足装置安全施工、操作及维修；（2）主要工艺设施间考虑足够的安全间距以免一个区域发生事故时而影响其它区域，并考虑消防设施运用的可能性；（3）保证厂区内人员及设备的安全，满足厂区内的人员在灾难性或重大事故时安全疏散的要求；（4）考虑火源与可能的易燃物释放源的安全距离，将任何灾难性的事故仅限制在一个生产单元内并消除并发事故；（5）保证设备的安全距离，以使当一个设备处于危险状况时而另一个设备仍可以持续运转；141 （6）危险物品应分类存放以限制事故扩大；（7）火灾或爆炸事故时能保护重要设施如消防水系统、主控室、事故电源以及有人停留的建筑；（8）火灾时能保证操作人员的紧急撤离及保护紧急停车设施；本项目根据各单元的功能分为以下区域：生产装置区、辅助生产设施区、公用工程区和厂前区，其中生产装置又分为制氢及提纯车间、三氯氢硅合成车间、三氯氢硅提纯车间、多晶硅还原车间，辅助生产设施分为空压制氮、脱盐水站、工艺废料处理、控制中心、硅粉储运、液氯储运、综合维修及综合仓库，公用工程分为总变、供热、供水、循环水和水处理。总平面布置中，根据有关规范的要求确定各功能区之间的防火间距。厂区内共设置4个出入口，其中2个主要作为货流出入口，2个主要作为人流出入口，满足人货分流的要求。各区域及部分较危险的车间周围设有环形道路，内外道路保持畅通，有利于安全疏散和消防车及各种车辆的顺利通行。厂区内道路路面宽度主要道路不小于9m，次要道路不小于6m。9m路的转弯半径为12m，6m路的转弯半径为9m，道路纵坡£5%，管架跨越主要道路处净空为5.5m，能满足大型消防车及检修车辆通行。13.5.3建、构筑物防火（1）根据生产、储存的火灾爆炸危险性确定各建构筑物的结构形式、耐火等级、防火间距、建筑材料等。141 （2）本项目大多数生产设备均露天布置，有利于通风及防爆泄压，可避免可燃气体在建筑物内积聚。（3）有爆炸危险的厂房，如多晶硅还原厂房、氢气制备及提纯厂房等，除加强通风换气、加强管道设备的密封和检漏外，在建筑结构上大量采用了轻质屋顶和轻质压型钢板墙体，泄压面积与厂房体积之比不小于0.05，以最大限度地减少爆炸发生的可能性和爆炸的破坏性。（4）建筑面积较大的还原厂房，用防火墙将其分成两个防火分区，靠配电室的一侧设计成防爆墙和防火墙，以降低火灾爆炸危害，防止事故扩大。（5）对本项目工艺装置内承重的钢框架、支架、裙座、钢管架以及建筑物的钢柱、钢梁等按规范要求采取覆盖耐火层等耐火保护措施，使涂有耐火层的钢结构的耐火等级达到二级，耐火极限不低于1.5h。耐火保护范围为：a．本项目所有容积大于5m3的甲乙类设备的支架、裙座，如三氯氢硅精馏塔、合成炉、储槽等。b．爆炸危险区域内主管廊的钢管架和爆炸危险区外主管廊的钢管架4.5m以下的梁和柱。c．爆炸危险区内高径比大于8且总重量等于或大于25t的非可燃介质设备，如四氯化硅精馏塔和储槽等。d．爆炸危险区内的所有钢结构框架。对火灾爆炸危险区域内可能受到火灾威胁的关键阀门、控制关键设备的仪表、电气电缆均采取有效的耐火保护措施。141 （6）各建构筑物内设置完备的安全疏散及防护设施，如疏散楼梯、安全出口、防护栏、事故照明等，主要的建构筑物如氢气制备及净化厂房、多晶硅还原厂房、空压制氮、脱盐水站及各反应框架等均设有足够的疏散楼梯和安全出口，完全满足《建筑设计防火规范》的要求。13.5.4排水本项目各车间可能存在着含有可燃液体的污水或雨水排放，这些位置的污水、雨水排放均采用水封井与排水管沟相通，且排水管沟均采用了盖板密封，以防止可燃气体或液体进入地下管沟，引发火灾爆炸事故。13.5.5电气（1）工程的供电负荷等级、电源数量及消防设施用电的可靠性本项目工艺装置生产过程连续性强，自动化水平高，且生产过程中的大部分物料为易燃易爆物质，突然中断供电可能造成爆炸及火灾，危及人身和设备安全，造成重大或较大经济损失，所以工艺生产装置用电设备大部分为二级用电负荷，部分为三级用电负荷。行政区域大部分为二级用电负荷，部分为三级用电负荷。一级用电负荷主要包括应急照明、关键仪表负荷、开关柜的控制电源、消防负荷及部分重要的工艺负荷。设计中考虑从当地电网引入两回路独立110kV电源，并在各变电所采用单母线分段的方式向各级用电负荷供电，以保证各电压等级的特别重要负荷的供电。主控制室设置主要供仪表及控制系统用的UPS电源。141 正常情况下，外部电源及内部电源能够保证本项目安全生产及消防用电的需要。（2）事故照明、疏散指示标志等的设计及依据重要的操作岗位，如主控制室、配电室、空压制氮站、多晶硅还原厂房、氢气制备及净化厂房，以及疏散楼梯、通道处按规范设置事故照明，以利于紧急处理事故及安全疏散。根据有关消防规范的要求设置事故照明和应急疏散照明。事故照明电源来自事故母线段。还设置一定数量的安全照明。安全照明采用灯具自带应急电源。考虑尽量在各通道口设置，以备人员疏散。（3）爆炸危险区域内电气设备、控制仪表选型a．爆炸危险区域划分按《火灾爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92），本项目多晶硅装置，由于绝大多数工序和设备均涉及易燃易爆物料，所以均要考虑防爆要求。b．危险区域电气设备根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92来确定。根据爆炸危险区域的分区、电气设备和仪表的种类和防爆结构的要求，选择相应的电气设备和控制仪表。选用的防爆电气设备和控制仪表的级别和组别不低于爆炸性气体环境内爆炸性气体混合物的级别和组别。c．爆炸危险区域内的电气设备和控制仪表符合周围环境内化学的、机械的、热的、霉菌及风沙等不同环境条件对电气设备的要求，电气设备结构满足电气设备在规定运行条件下不降低防爆性能的要求。141 d．在爆炸危险区域内和消防系统，所有电缆用阻燃电缆，且电缆不允许有中间接头。e．敷设电气线路的沟道、电缆或钢管所穿过的不同区域之间墙或楼板处的孔洞处采用非燃烧性材料严密堵塞。f．腐蚀环境的电气设备根据环境类别按《化工企业腐蚀环境电力设计技术规定》HG/T20666-1999来选择相适应的产品。爆炸危险场所和化学腐蚀环境中的电气设备选用防爆兼防腐型。g．腐蚀环境的配电线路采用电缆桥架、明设，不用穿钢管敷设或电缆沟敷设，电缆桥架用热浸锌型或玻璃钢型。腐蚀环境的密封式配电箱、控制箱、操作柱等电缆出口采用密封防腐措施。h．电缆沟至电缆室，电缆室至配电室开关柜、电气盘的开孔部位，电缆贯穿隔墙、楼板的孔洞采取阻火封堵。（4）防雷及防静电措施a．本项目的高大设备及框架等的防雷设计符合《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94，2000年版）的要求。b．本项目处理和输送可燃性气体和液体的设备和管道，均采取了静电接地措施。每组专设的静电接地电阻值小于100欧姆。其设计满足《防止静电事故通用导则》（GB12158-90）的要求。c．对输送可燃气体和可燃液体等物料的管道，采取了限制流速的措施，以避免因流速过快而带来的静电危害。141 d．对于含有可燃物质的放空气体，一旦由于放空速度过快，就可能磨擦产生静电放电而引起火灾爆炸事故。因此，对这些放空气体在其放空管线均作静电接地的基础上控制其放空的速度。13.5.6通风与采暖（1）本项目对有可能产生粉尘危害的硅储运及仓库等，除加大通风面积外，还设置了机械通风设施。其他房间如主控制室、变配电室、机柜间、化学分析室等也设置了机械排风，每小时换气次数不小于6次。对于专供还原厂房用电的变压器室和配电室设置了正压通风设施，取风口设于爆炸区域以外无可燃和有毒气体处。另外，对于还原厂房、整理工序等对洁净度有要求的建筑，还另设置了空气过滤系统。（2）通风管材采用不燃玻璃钢，保温材料选用不燃型。（3）全厂的控制室、机房、整理工序、重要的分析仪器到等房间设有空调系统。，在空调机进出口总管上均设置防火调节阀，风管均采用不燃的玻钢材料，保温采用不燃的硅酸镁材料，在机房隔墙处设置阻火阀，选用70℃熔断型。13.6消防设计13.6.1概述为充分贯彻“以防为主，防消结合”141 的消防原则，本设计依据国家现行消防法规的要求，并结合总图布置、工艺生产装置特点及物料性质等，从工艺生产、总图布局、建构筑物防火处理、防雷接地、火灾自动报警、可燃气体检测、防爆等各个方面采取相应的措施，以防止火灾的发生，最大限度的减少火灾所带来的损失。消防设施用电为一级负荷。根据本项目的规模、总图布置等因素综合考虑，确定本项目同一时间内火灾次数按一次考虑。13.6.2水消防本项目消防给水系统为新建消防水加压和储存设施。新建一座满足消防出水要求清水池作为消防水池，设置有双回路供电，且采用稳高压消防给水系统，系统供水量不小于150l/s，压力不小于0.95MPa，此清水池与市政管网有一根DN250和相连，但需从清水池处引两根DN350管道，送至多晶硅生产界区，压力维持现有0.4MPa左右，在界区内设消防加压泵。加压到0.95Mpa以上。一次消防用水量不小于1800m3。本项目火灾延续时间：三氯氢硅罐区6h，其它罐区4h，工艺装置3h。新建消防系统可以满足本项目的消防需要。本项目室外消防水管网按独立环状敷设，管网上设置室外消火栓，并提供室内消火栓用水；在工艺生产装置及罐区适当位置布置消防水炮，并在固定水炮不能有效保护的特殊危险设备及塔器等场所，设置水喷淋或水喷雾系统。工艺装置框架平台沿梯子敷设消防竖管。消防水炮（枪）采用水/雾两用型。13.6.3泡沫消防141 本项目泡沫制备与消防泵房合建，泡沫制备采用压力式比例混合装置。在工艺装置区及原料罐区设置固定式及泡沫栓式泡沫灭火系统，泡沫混合液供给强度不小于32l/s，混合比为6%，采用抗溶性泡沫原液，一次火灾泡沫原液用量不小于4500l。13.6.4干粉消防本项目在中间罐区、氯氢化合成装置等区域设置干粉灭火设施。13.6.5移动消防设施根据现行国家相关标准在本项目范围内配置一定数量的移动式灭火设备和器材。13.6.6系统控制本项目在装置区及重要通道口安装若干个手动报警按钮，消防设施除可在就地操作外，还应能在消防控制盘上操作并显示其工作状态。火灾报警控制器设在综合露消防中央控制室内，火灾报警复示盘设在中央化验、变/配电室等位置。141 第十四章工厂组织与劳动定员14.1工厂体制及组织机构本项目为新建项目，故本项目按新厂建制，组织机构按厂部和车间二级管理设置。厂部包括总经理、总工程师、总经济师、生产技术部、财务部、营销部和行政部（总经理办公室）等；车间包括工艺生产装置、公用工程、贮运、维修保全等。14.2生产班制及定员本项目生产装置为连续化生产车间，实行四班三运转，八小时工作制，管理、维修等实行白班八小时工作制。本项目劳动定员总计475人，详见劳动定员表：全厂劳动定员序号部门名称每班人数操作班次定员备注一生产管理1管理3132生产技术部212生产计划部223财务部2114营销部335质检部6166门卫339小计26二生产装置1车间管理人员101102工艺、设备工程师121122值班班长104403操作工人504200141 3DCS控制室64244巡检44165仪表值班2486电气值班2487贮运及产品包装10110小计328三辅助设施1管理人员2122专业工程师3133值班班长44164操作工人6424小计45四公用工程1管理人员2122专业工程师3133值班班长34124操作工人6424小计41五维修保全1管理人员2122专业工程师3133值班班长2484维修工人4416小计29六其他616合计47514.3工人、技术人员和管理人员的来源由于工厂的工艺生产装置技术水平较高，自动化程度亦高，因此主要装置的操作工、检修工应具有高中以上文化程度，主要来自社会招聘。技术人员和管理人员应具有大专本科以上文化程度，部分人员应有专业理论知识及实践经验。因此，合资公司应高薪聘请具有多晶硅装置实际操作和管理经验的部分人才，也可吸收少量的高校毕业生进行培养。141 第十五章项目实施计划15.1项目实施阶段的划分本项目的实施分为可研报批（含环评和安评及土地征用）阶段、工程设计阶段、采购阶段、施工阶段、调试阶段和投料试车阶段。可研和环评及安评可穿插分头进行，设计、采购、施工应科学合理的交叉进行。15.2项目实施进度计划项目的实施要运用科学的管理方法，树立“质量为本、向时间和管理要效益”的思想，力争从工程设计开始到机械竣工20个月完成。因此，建设单位、设计单位、施工单位要密切配合、相互支持、严把控制点，采取措施，在确保质量的前提下，尽量缩短项目建设期内的各个环节，以达到本项目在最短周期内建成投入运行赢利的目的。本项目实施进度计划详见项目实施进度表。141 第十六章投资估算与资金筹措16.1投资估算16.1.1工程概况及投资分析本项目为国电晶阳10000吨/年多晶硅一期年产3000吨多晶硅项目，其关键技术和设备从国外引进,国内配套设计和建设。可行性研究投资估算内容包括：年产3000吨多晶硅装置以及相应配套的辅助生产项目、公用工程项目的工程费用以及工程建设其它费用、建设期贷款利息、铺底流动资金。本工程可行性研究项目总投资(报批总投资)266802万元(含外汇12080万美元)。其中：设备购置费137069万元安装工程费43256万元建筑工程费19675万元其它工程费66802万元建设期贷款利息15915万元铺底流动资金4692万元16.1.2编制依据（1）本项目可行性研究设计方案；（2）中国石油化工总公司《石油化工项目可行性研究估算办法》；141 （3）设备材料价格采用制造厂询价及同类工程的设备订货价；（4）建筑工程：参照类似工程建、构筑物的结构形式，按照当地的造价水平以单位平方米造价进行估算。（5）安装工程：参照类似装置的估算指标并结合本装置的特点估算。（6）引进部分：关键设备从国外引进,外汇价格按1美元＝7.0元人民币计算，并按免缴进口关税及增值税考虑。16.1.3其它基本预备费人民币部分按10%，外汇部分按5%计取。土地费用按一期用地450亩计，每亩地按3万元计取。14.1.5投资估算表见总投资估算表。16.2资金筹措本项目总投资（报批总投资）为266802万元。其中：企业自筹资金80041万元，其余资金贷款解决。固定资产投资来源：企业自筹资金79833万元，申请固定资产投资贷款183477万元（含建设期贷款利息）。流动资金来源：流动资金15640万元。其中：企业自筹资金4692万元，其余10948万元贷款解决。固定资产贷款利率为7.74%，流动资金贷款利率为7.47%。141 16.3投资估算表见附表“投资估算表”。141 第十七章技术经济分析17.1项目概况经营方式：内资。建设规模：项目年产3000吨多晶硅装置。产品方案：项目最终产品为3000吨/年多晶硅，全部销售。17.2编制依据（1）中国石油天然气集团公司《未上市企业国内固定资产投资项目经济评价方法与参数》(2004)。（2）国家计委和建设部联合下发的计投资(1993)530号《建设项目经济评价方法与参数》。（3）原化工部化计发(1994)121号文《化工建设项目经济评价方法与参数》有关规定。（4）国家石化局国石化规发(2000)412号文《化工投资项目经济评价参数》有关规定。（5）国家计委办公厅关于出版《投资项目可行性研究指南》的通知。（6）甲方和有关专业提供的基础数据。（7）其它地方有关政策法规。17.3基本经济数据（1）财务基准折现率：按本行业财务基准折现率12%计。141 （2）盈余公积金：按税后利润的10%计。（3）公益金：按税后利润的5%计。（4）项目计算期：建设期2年，生产期15年，项目计算期17年。（5）生产负荷：按投产后第1年为60%，第2年及以后各年达100%。（6）资金逐年使用计划：第1年为70%，第2年为30%。（7）投资：本项目总投资（报批总投资）为266802万元。其中：建设投资（不含建设期利息）246195万元，建设期贷款利息15915万元，铺底流动资金4692万元。17.4生产成本和费用估算（1）外购原材料、燃料动力消耗及价格(含税价)原材料、燃料动力消耗及价格一览表名称年消耗量价格增值税硅粉3500000kg/a11.00元/kg17%液氯1900000kg/a2.0元/kg17%氢氟酸65000kg/a14.00元/kg17%硝酸612000kg/a5.50元/kg17%氢氧化钠188000kg/a1.00元/kg17%生石灰555000kg/a0.15元/kg17%包装物60000个/a2.00元/个17%新鲜水4528000t/a2.38元/t13%电555000000度/a0.4237元/度17%蒸汽560000t/a120.00元/t13%（2）工资及福利费：定员475人，平均工资、附加及福利费为40000元/人.年。（3）维修费：按计提折旧固定资产原值的2.5％估算。141 （4）固定资产折旧：采用平均年限法，综合折旧年限为15年，残值率按4%计。（5）无形资产摊销年限为10年，递延资产摊销年限为5年。（6）其他费用：其它制造费按计提折旧固定资产原值的1%估算，其它管理费用按工资及福利费总额的100%估算，销售管理费用按销售收入的2%估算。（7）成本分析：年均总成本费用69335万元，详见“总成本费用估算表”。17.5销售收入（1）商品量及产品价格：生产负荷见下表。生产负荷表时间生产负荷率产量人民币价格(含税)投产后第1年60%1800t/a1000元/kg投产后第2年100%3000t/a800元/kg投产后第3年100%3000t/a700元/kg投产后第4-12年100%3000t/a560元/kg（2）销售收入：年均销售收入为176400万元，详见“销售收入、销售税金及附加和增值税估算表”。（3）增值税及附加估算：增值税税率除新鲜水和蒸汽按13%外，其余均按17%计，城市维护建设税按增值税额的7%计，教育费附加按增值税额的3%计。年均销售税金及附加为23238万元。141 17.6利润年均利润总额为84191万元，所得税按25％计取，年均所得税为21048万元，年均税后利润为63144万元，详见“损益表”。17.7财务评价17.7.1财务盈利能力分析由“损益表”和“现金流量表”计算以下财务评价指标：序号指标名称单位数量备注1投资利润率%31.562投资利税率%40.273项目财务内部收益率%36.42所得税前4项目财务净现值万元371196所得税前(ic=12%)5项目财务投资回收期年3.97所得税前含建设期6项目财务内部收益率%29.42所得税后7项目财务净现值万元252056所得税后(ic=12%)8项目财务投资回收期年4.46所得税后含建设期9资本金收益率%42.4所得税后17.7.2清偿能力分析（1）借款偿还期（含建设期）还款资金由利润、折旧和摊销费用组成。人民币偿还年限为4.13年（含建设期2年）。（2）由“资产负债表”可分别计算每年的流动比率、速动比率和资产负债比率。详见“资产负债表”。141 17.7.3不确定性分析（1）敏感性分析见下表：敏感性分析表项目变化率税前IRR建设投资(不含建设期利息)增加10%33.39%建设投资(不含建设期利息)减少-10%40.00%销售收入增加10%45.25%销售收入减少-10%27.52%可变成本增加10%35.62%可变成本减少-10%37.21%由上表可以看出，各因素的变化都不同程度地影响内部收益率，其中销售收入和建设投资(不含建设期利息)的变化较为敏感，应采取风险防范或回避措施。（2）盈亏平衡分析以生产能力利用率表示的盈亏平衡点(BEP)为28.85%。计算结果表明，本项目生产负荷达到盈亏平衡点时就可保本，说明本项目有一定的抗风险能力。17.8财务评价结论由以上财务评价可以看出,本项目财务内部收益率高于基准收益率，投资回收期较短，有一定的盈利能力和抗风险能力。因此，项目在财务上是可行的。141 附表1、综合指标表2、产品销售收入和销售税金及附加、增值税估算表3、生产成本估算表4、总成本费用估算表5、流动资金估算表6、损益表7、资金来源与运用表8、资产负债表9、人民币借款还本付息估算表10、项目财务现金流量表11、资本金财务现金流量表附图1、工艺流程、物料平衡图2、蒸汽、冷凝水平衡图3、水量平衡图4、厂区总平面布置图141 表13-1项目实施进度序号任务名称2009年2010年2011～2012年7891011121234567891011121234～2009.31可研报批阶段(4个月)2工程设计阶段(9个月)(1)初步设计(5个月)(2)详细设计(7个月)3采购阶段(9个月)4施工阶段(12个月)5调试阶段(2个月)6投料试车阶段7运行考核阶段(12个月)8考核验收阶段(72小时)143 143'