還原車間QC成果

1、 河南煤化焦作煤業(yè)（集團）合晶科技有限責(zé)任公司QC小組材料降低還原單耗 單 位：焦作煤業(yè)（集團）合晶科技有限責(zé)任公司小組名稱：還原車間QC小組2011年4月19日降低還原單耗一.小組簡述 加壓還原能夠有效的降低多晶硅電量的單耗，是響應(yīng)國家保護環(huán)境號召的新興節(jié)能減排項目。由于原設(shè)計工藝流程造成還原電耗較高，硅棒生長周期過長，增加了生產(chǎn)成本。還原車間QC小組本著“攻克難題，提高效益”的宗旨，以解決生產(chǎn)難題為目的進行活動，為企業(yè)發(fā)展做出貢獻。活動小組課題及成員情況如下：小組名稱還原車間QC小組成立時間2010年10月課題類型現(xiàn)場型本次活動時間2010年10月1日2011年2月28日注冊時間注冊號活動

2、次數(shù)5近一兩年來完成的課題名稱優(yōu)化還原工藝，提高硅棒產(chǎn)量活動周期1次/月姓 名性別文化程度組內(nèi)分工職 務(wù)馮軍強男專科組長主任李利潮男碩士組員副主任史小衛(wèi)男大專組員副主任王方男本科組員副主任武曉男碩士組員技術(shù)員龐小才男組員技術(shù)員孫媛越男組員機修組長二.系統(tǒng)簡介目前國際上多晶硅生產(chǎn)工藝主要有改良西門子法和硅烷法，其中70以上采用改良西門子法。改良西門子法能兼容電子級和太陽能級多晶硅的生產(chǎn)，有技術(shù)成熟、適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等特點，目前是國內(nèi)外成熟、穩(wěn)定、安全、可靠、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的多晶硅生產(chǎn)工藝，是目前多晶硅生產(chǎn)普遍采用的首選工藝。公司目前采用該工藝，高純氫氣和精餾提純的高純?nèi)葰涔璋催m宜的摩爾配比進入還原

3、爐，在硅芯發(fā)熱體表面上沉積，生長多晶硅，得到產(chǎn)品。還原爐尾氣經(jīng)干法回收得到三氯氫硅和四氯化硅混合液、氯化氫氣體以及氫氣。分離的氯化氫經(jīng)降膜吸收器吸收成為副產(chǎn)品鹽酸。降膜吸收后的尾氣經(jīng)噴淋水洗塔水洗后達標(biāo)排空。氫氣返回還原爐生產(chǎn)多晶硅。還原工藝流程圖三.選題理由1、多晶硅生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)每公斤多晶硅的綜合耗電量在120千瓦時-150千瓦時之間，而我公司多晶硅生產(chǎn)企業(yè)的平均水平超過 200千瓦時，而電耗恰恰是多晶硅生產(chǎn)成本中最主要的部分。2、多晶硅的價格售價持續(xù)下降，從高峰時的每公斤400美元掉到目前約70美元的水平。3、市場競爭激烈，國內(nèi)在建或擬建的多晶硅項目劇增。為此，QC小組決定以加壓還原，降低

4、多晶硅單耗為活動課題。增加產(chǎn)量，提高管理2010年1至9月份平均每爐產(chǎn)量29.31t，電耗達到171度/Kg生產(chǎn)現(xiàn)狀小組選題控本降耗，節(jié)約增效增加還原爐反應(yīng)溫度，提高單產(chǎn)，降低電耗四現(xiàn)狀調(diào)查調(diào)查1 現(xiàn)狀調(diào)查總結(jié)：通過統(tǒng)計分析如下表所示，可知3-9月份還原爐平均每月產(chǎn)量29.31t，平均還原爐電耗171度/Kg。通過加壓還原工藝改造，可以大幅提高還原爐產(chǎn)量，降低還原爐電耗，因此我小組的工作要從這方面下手開展原因分析。3月9月還原爐生產(chǎn)情況月份項目3月份4月份5月份6月份7月份8月份9月份產(chǎn)量（Kg）3140036525.1432343.4925559.0518807.3429935.413060

5、7.22電耗(kwh/kg)156150.4161140.7251191.4182.73通過對2010年3至9月份電耗及單臺爐的產(chǎn)量數(shù)據(jù)進行分別統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)各月電耗均在140KWH/Kg，每月多晶硅產(chǎn)量在32t左右，最高的產(chǎn)量也就達到36t左右，對于同行業(yè)還處于較高的能耗上，還有較大的降耗空間。如圖所示：調(diào)查2 從2010年3月份至9月份生產(chǎn)情況來看每噸多晶硅需三氯氫硅大概是在22t，電耗17萬度。三氯氫硅的消耗量上基本上沒有太多的節(jié)省空間，其次就是電耗了，電耗在生產(chǎn)成本中占據(jù)較大比重也是有較大的壓縮空間。五目標(biāo)值確認(rèn)1、通過動態(tài)調(diào)整還原爐進爐的三氯氫硅氣量，并根據(jù)硅棒的表面反應(yīng)最佳溫度1050

6、-1080來及時調(diào)整硅棒升溫電流的幅度，確保硅棒表面的單質(zhì)硅能夠?qū)崿F(xiàn)沉積速率最大化，單位時間內(nèi)及單位用電量的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)量與投入的合理性。關(guān)鍵技術(shù)是：突破常規(guī)進料量，加大進料量；通過技術(shù)改造，由常壓還原改為加壓還原，將生長周期縮短為10天；改變硅棒的生長周期；延長硅芯高度，努力實現(xiàn)單爐產(chǎn)量的提高。改變停爐操作方法，縮短停爐時間，降低電耗。2、加大進料量的比例。將進入還原爐的三氯氫硅量提高到2000 m³/h以上。硅棒表面單位時間內(nèi)接觸到的三氯氫硅總量增大了，單位時間內(nèi)的沉積速率也會有所增加。3、通過技術(shù)改造，在尾氣總管上加裝氣動閥、在供料方式上增加加壓供料輸送泵等具體工藝管道改

7、造。由常壓還原改為加壓還原，以改變硅棒的生長周期。目前硅棒生長周期為12.5天，由于沉積速率與進料量的供需矛盾不但不能充分體現(xiàn)產(chǎn)量效果，反而造成還原爐直接電耗的增加。將生長周期縮短為10天，可以緩和沉積速率與進料量之間的供需矛盾，同時由于生長周期的縮短，單爐電耗大大下降。4、延長硅芯高度，努力實現(xiàn)單爐產(chǎn)量。目前硅芯長度為2100毫米，現(xiàn)將硅芯長度增加50毫米，硅棒的表面積有效增加，也有效增加了硅的沉積比表面積，單爐產(chǎn)量增加40公斤，單耗相對降低了2度。六原因分析1、揮發(fā)器參數(shù)設(shè)置不合理，壓力、溫度設(shè)置比例與實際運行數(shù)據(jù)出入大2、硅芯長度不夠，沒有達到還原爐的設(shè)計要求，有加高的空間3、系統(tǒng)運行壓

8、力有待進一步提高4、加量方式不合理5、人員責(zé)任心不足，忽視對產(chǎn)量、消耗情況的觀察和控制六.要因確認(rèn)確認(rèn)一、揮發(fā)器參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)運行壓力有待進一步提高確認(rèn)方法：通過揮發(fā)器調(diào)整壓力和溫度后消耗的SiHCl3量，結(jié)合每臺還原爐的總氣量，計算出揮發(fā)器的比例確認(rèn)依據(jù)：揮發(fā)器SiHCl3累計流量計及每臺還原爐的混合氣流量計調(diào)查結(jié)果：通過計算不同條件下的耗量，確定揮發(fā)器的氫氣與SiHCl3的比例確認(rèn)人：李利潮確認(rèn)時間：2010年10月20日結(jié)論：要因確認(rèn)二、人員責(zé)任心不足，忽視對產(chǎn)量、消耗情況的觀察和控制加量方式不合理確認(rèn)方法：通過對比不同班次的產(chǎn)量、電耗情況，找出差距及控制的方法確認(rèn)依據(jù)：每臺還原爐出爐后的

9、產(chǎn)量及電量調(diào)查結(jié)果：人員責(zé)任心及控制情況對產(chǎn)量影響極大結(jié)論：要因確認(rèn)人：馮軍強確認(rèn)時間：2010年10月15日確認(rèn)三、硅芯長度不夠，沒有達到還原爐的設(shè)計要求，有加高的空間確認(rèn)方法：還原爐的設(shè)計圖紙及實際規(guī)格確認(rèn)依據(jù)：還原爐的設(shè)計圖紙及實際規(guī)格調(diào)查結(jié)果：目前硅芯長度在2.1m，仍有進一步提升的空間確認(rèn)人：武曉確認(rèn)時間：2010年10月5日結(jié)論：要因七制定對策根據(jù)以上主要原因，小組成員制定出可行的對策措施，見對策表。序號項目對策措施目標(biāo)責(zé)任人地點完成時間1揮發(fā)器參數(shù)設(shè)置調(diào)整揮發(fā)器參數(shù)增加蒸汽加熱，提高溫度調(diào)整揮發(fā)器比例在3:1左右孫援越、陳國營8米層2010.10.312系統(tǒng)運行壓力提高壓力增加氫

10、壓機出口壓力及增加加壓工藝管線還原爐運行壓力達到1.8Kg左右李利潮、武曉、孫援越夾層、13米層2010.10.313人員責(zé)任心加強管理增加考核政策，還原爐實行班組分包政策提高人員責(zé)任心馮軍強還原2010.10.154硅芯長度不夠增加硅芯高度硅芯拉制長度增加，達到要求高度延長至2.15m史小衛(wèi)、王方硅芯、出裝爐2010.10.105加量方式調(diào)整加料方式加料的操作放到班組人員根據(jù)還原爐運行時間加料各班組還原2010.10.20制表：史小衛(wèi) 日期：2010年10月20日八.效果檢查效果1和活動前產(chǎn)量相比活動后每月的產(chǎn)量在穩(wěn)步的上升，最終穩(wěn)定在一個較高的水平上。不同月份產(chǎn)量的變化圖效果2和活動前單耗

11、相比較活動后的還原爐的單耗有了較為明顯的降低大大降低生產(chǎn)的成本。不同月份單耗變化圖效果3和活動前沉積速度相比較，活動后的多晶硅硅棒的沉積速度有了較為明顯的提高，加快的硅棒的生長，提高的原料的一次轉(zhuǎn)化率，縮短的硅棒的生長周期，從另一個方面又節(jié)約的成本。不同月份沉積速度的變化圖從上圖可以看出，經(jīng)過小組對策的成功實施，每月的產(chǎn)量在不斷的增加，相反的電耗在逐步的降低，多晶硅棒的沉積速度也在不斷的增加，這樣達到的小組活動的目標(biāo)既節(jié)約了成本同時又增加了產(chǎn)量為公司為職工創(chuàng)造出更高的價值。結(jié)論:通過采取相應(yīng)的措施，已經(jīng)達到了預(yù)期的目的經(jīng)濟效益: 通過對還原爐運行活動的對比， 每月可以提高產(chǎn)量10t，增加產(chǎn)值700萬元，電耗的降低可以每月節(jié)電約134萬度左右。綜合效益：此次QC課題的成功完成，有效的解決了現(xiàn)場存在的實際問題，提高了運行人員發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，對QC知