多晶硅是太陽能光伏電池產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)和電子信息產(chǎn)業(yè)中重要的功能性材料，也是硅材料產(chǎn)業(yè)鏈中十分重要的中間產(chǎn)品，被喻為“產(chǎn)業(yè)發(fā)展基石”。

回顧多晶硅國產(chǎn)化十年發(fā)展歷程，從被國外技術(shù)封鎖到自主創(chuàng)新填補(bǔ)國內(nèi)空白，再到如今技術(shù)領(lǐng)先全球、競爭力顯著，華陸公司在艱辛探索中拼搏奮進(jìn)，走出了一條多晶硅關(guān)鍵核心技術(shù)的自主創(chuàng)新之路，為我國光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

冷靜面對危機(jī)，堅(jiān)守發(fā)展方向

2005年，華陸公司材料能源事業(yè)部組建多晶硅團(tuán)隊(duì)開始攻關(guān)多晶硅的技術(shù)開發(fā)和工程設(shè)計(jì)。在國內(nèi)多晶硅行業(yè)蓄勢待發(fā)的這個(gè)時(shí)期，多晶硅團(tuán)隊(duì)先后設(shè)計(jì)完成了以“江蘇中能一期1500噸/年多晶硅項(xiàng)目”為代表的多個(gè)項(xiàng)目。公司團(tuán)隊(duì)也實(shí)現(xiàn)了從無到有的快速發(fā)展，開發(fā)并掌握了華陸公司第一代冷氫化技術(shù)，在市場上嶄露頭角，有了一席之地。然而好景不長，正當(dāng)多晶硅團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備大干的時(shí)候，整個(gè)多晶硅行業(yè)卻遇到了“滅頂之災(zāi)”。

“高能耗、高污染”的產(chǎn)業(yè)定性以及2008年席卷全球的金融海嘯，讓中國光伏產(chǎn)業(yè)隨即陷入絕境。更為致命地是，2011年底，西方國家聯(lián)手打壓我國光伏生產(chǎn)企業(yè)，對我國輸出光伏產(chǎn)品展開“反傾銷、反補(bǔ)貼”調(diào)查。整個(gè)行業(yè)遭受降維打擊，某些西方國家更是加征250%的反傾銷關(guān)稅，企圖直接將我國的光伏出口計(jì)劃全部扼殺。面對非市場化的打壓，我國光伏企業(yè)幾乎全軍覆沒。

面對幾乎席卷全行業(yè)的大敗局，剛剛起步成長的多晶硅團(tuán)隊(duì)不得不思考如何生存下去。身處充分市場競爭的材料能源事業(yè)部，面對團(tuán)隊(duì)幾十號人嚴(yán)峻的“吃飯”問題，擺在面前的只有兩種選擇，要么“舍棄”多晶硅，尋求其他工程產(chǎn)品，保證大家碗里有飯；要么“堅(jiān)守”多晶硅，過幾年苦日子，熬過寒冬。在“舍棄”和“堅(jiān)守”之間，以陳維平、薛民權(quán)為代表的多晶硅團(tuán)隊(duì)堅(jiān)定地選擇了后者。因?yàn)樵谒麄兛磥恚吧釛墶保馕吨暗呐桶踪M(fèi)了；“堅(jiān)守”，就有可能打開另一番天地。

技術(shù)迭代創(chuàng)新，持續(xù)降低能耗

多晶硅技術(shù)團(tuán)隊(duì)以“提供有競爭力的工程產(chǎn)品和高品質(zhì)的工程服務(wù)”為使命，積極探索多晶硅產(chǎn)品發(fā)展之路。面對高能耗、高污染的問題，減少電耗、降低成本才是唯一的出路，而實(shí)現(xiàn)這一切的基礎(chǔ)在于技術(shù)。歷經(jīng)十余年持續(xù)的研究和攻關(guān)，多晶硅技術(shù)團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)和優(yōu)化了以四氯化硅冷氫化技術(shù)為首的多項(xiàng)工藝技術(shù)，包括冷氫化技術(shù)、熱量耦合技術(shù)、還原熱能綜合利用技術(shù)、尾氣回收技術(shù)、渣漿回收和高沸處理技術(shù)等，成功解決了多晶硅生產(chǎn)技術(shù)中遇到的一系列難題。

從2009年起，多晶硅團(tuán)隊(duì)開始進(jìn)入多家生產(chǎn)企業(yè)，以“節(jié)能降耗、挖潛消瓶、提高效率”為目標(biāo)，詳細(xì)了解各裝置的工藝技術(shù)路線、裝置規(guī)模和裝備水平，結(jié)合各裝置實(shí)際的運(yùn)行參數(shù)和現(xiàn)場條件，系統(tǒng)性地進(jìn)行研究、分析和評估，對系統(tǒng)的物料、能量以及生產(chǎn)管理的安全性和便捷性進(jìn)行分析，尋求物料和能量的充分利用，保證裝置的穩(wěn)定性，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐膬?yōu)勢資源，揚(yáng)長避短，提出合理可行的改造方案，保證裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。在多個(gè)項(xiàng)目的改造過程中，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，努力提高裝置的性價(jià)比，自主開發(fā)的冷氫化技術(shù)攻克了多晶硅生產(chǎn)中副產(chǎn)物四氯化硅有效轉(zhuǎn)化為三氯氫硅的世界性難題，在此基礎(chǔ)上獨(dú)創(chuàng)的大型高效冷氫化流化床反應(yīng)器，其單程轉(zhuǎn)化率高達(dá)29~32%，超出國外技術(shù)30%以上，單臺(tái)年處理能力高達(dá)40萬噸，超出國外技術(shù)50%以上，核心設(shè)備全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

十年來，在第一、二代冷氫化技術(shù)的基礎(chǔ)上，多晶硅團(tuán)隊(duì)不斷改進(jìn)優(yōu)化，成功完成三、四、五代冷氫化技術(shù)的開發(fā)。冷氫化裝置反應(yīng)器直徑從一二代0.9米、1.6米，擴(kuò)大到三代2.4米、四代3.6～4.0米和五代4.5米。每一次技術(shù)的迭代創(chuàng)新，都會(huì)帶來能耗的大幅降低。三代技術(shù)首次采用混合汽化工藝，僅使用副產(chǎn)的0.8MPa(G)蒸汽就能滿足熱源要求，不再配套復(fù)雜的導(dǎo)熱油系統(tǒng)。四代技術(shù)首次增加了熱能利用回收、氫氣回收技術(shù)等，能耗進(jìn)一步降低，僅為熱氫化技術(shù)的1/10。五代技術(shù)使得四氯化硅轉(zhuǎn)化率從一代20%左右提升至第五代的28%-30%，在原有轉(zhuǎn)化率的基礎(chǔ)上提高了40%，冷氫化技術(shù)四氯化硅轉(zhuǎn)化率已經(jīng)超過了理論轉(zhuǎn)化率的70%，為全球領(lǐng)先水平。與第一代相比，第五代技術(shù)三氯氫硅電耗從1000千瓦時(shí)/噸降至150千瓦時(shí)/噸，為目前國外冷氫化技術(shù)的三分之一左右，不到傳統(tǒng)熱氫化工藝的6%。同時(shí)開發(fā)了文丘里+洗滌塔相結(jié)合的濕法除塵系統(tǒng)，以及旋風(fēng)+過濾器的干法除塵系統(tǒng)，減少了渣漿中硅粉含量，有效提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

作為首次采用華陸公司五代冷氫化技術(shù)的多晶硅項(xiàng)目，新疆新特多晶硅技改項(xiàng)目將單套冷氫化裝置四氯化硅處理能力提升到了全球最大的35萬噸/年。2022年4月建成投產(chǎn)以來，不但短期實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行，裝置投資降低10%以上，而且四氯化硅轉(zhuǎn)化率、能耗等關(guān)鍵指標(biāo)均優(yōu)于國內(nèi)同類裝置，三氯氫硅電耗降至145千瓦時(shí)/噸，創(chuàng)國內(nèi)最佳水平。

十年來，多晶硅團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)精餾裝置從零耦合到多塔耦合的升級換代，成功開發(fā)了熱量耦合技術(shù)。精餾裝置從原有的11塔精餾，逐漸變?yōu)?塔精餾以及最新的7塔精餾流程，設(shè)備投資降低60%以上。從零耦合逐漸升級為兩塔耦合，三塔耦合和四塔耦合，蒸汽單耗從1.60噸/噸TCS降低至0.51噸/噸TCS。同時(shí)產(chǎn)品品質(zhì)不斷提高，從十年前的太陽能級一級、二級品，提升至電子級一級、二級品。

十年來，多晶硅團(tuán)隊(duì)開發(fā)出還原熱能綜合利用技術(shù)，并不斷優(yōu)化提升，使得目前國內(nèi)多晶硅工藝裝置的蒸汽接近“零消耗”。根據(jù)多年的工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，通過優(yōu)化全廠換熱網(wǎng)絡(luò)和充分利用還原爐的輻射能，開發(fā)出還原熱能綜合利用技術(shù)。在還原爐生產(chǎn)過程中，向還原爐尾氣前夾套管通循環(huán)熱水，移走輻射還原尾氣夾套管的熱量，以維持適宜的溫度。同時(shí)將移出的輻射能轉(zhuǎn)化為0.4MPa(G)、0.6MPa(G)、1.0MPa(G)的飽和蒸汽供全廠用熱單元使用，從而大幅降低全廠外供新鮮蒸汽和循環(huán)水的使用。該技術(shù)的開發(fā)成功并推廣使用，使得目前國內(nèi)棒狀多晶硅工藝裝置的蒸汽接近“零消耗”，從而大幅度降低生產(chǎn)成本。

十年來，多晶硅團(tuán)隊(duì)完成了尾氣回收技術(shù)的突破和升級。團(tuán)隊(duì)將吸收、吸附機(jī)理與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，優(yōu)化操作參數(shù)，將甲硅烷、甲烷等雜質(zhì)有效分離，避免帶入回收氫氣和氯硅烷，回收氫氣品質(zhì)大幅度提升同時(shí)減輕精餾提純難度和負(fù)荷，從而提高多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量。團(tuán)隊(duì)不斷優(yōu)化尾氣回收換熱網(wǎng)絡(luò)，將有效熱能和冷量充分利用，使得同規(guī)模蒸汽消耗下降70%，電耗下降60%。團(tuán)隊(duì)大膽采用新技術(shù)，將高效過濾、換熱設(shè)備引入多晶硅行業(yè)并成功應(yīng)用，采用在線反吹過濾器除去還原尾氣中的細(xì)硅粉；引入繞管式換熱器和全焊接板換應(yīng)用于大負(fù)荷、小對數(shù)溫差場合。團(tuán)隊(duì)對全廠其他含氫廢氣根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行分類處理并回收，大幅度降低多晶硅生產(chǎn)氫氣消耗。

十年來，多晶硅團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)渣漿回收和高沸處理技術(shù)的從無到優(yōu)的跨越。多晶硅規(guī)模在萬噸以下時(shí)，渣漿經(jīng)過簡單蒸發(fā)回收后水解處理，氯硅烷回收率不足80%，高沸物全部水解處理，零回收，裝置連續(xù)運(yùn)行周期不足3個(gè)月，同時(shí)產(chǎn)生大量的水解廢水。多晶硅團(tuán)隊(duì)通過分析渣漿和高沸物的組成以及性質(zhì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，從減少物料堵塞等方面入手，成功開發(fā)了渣漿回收和高沸處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了氯硅烷回收率98%以上，高沸回收率90%以上，使得每噸產(chǎn)品原料硅耗從2.4噸降為1.05噸，降低56.25%；氯耗從3.5噸降為0.19噸，降低94.5%。

十年來，多晶硅團(tuán)隊(duì)始終圍繞系統(tǒng)優(yōu)化提升、降低能耗、挖潛增效，主動(dòng)解決客戶的難點(diǎn)痛點(diǎn)，引領(lǐng)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。十年來，多晶硅團(tuán)隊(duì)開發(fā)、升級并完全掌握了以冷氫化技術(shù)為核心，包括熱量耦合技術(shù)、還原熱能綜合利用技術(shù)、尾氣回收技術(shù)、渣漿回收和高沸處理技術(shù)等完備的多晶硅技術(shù)體系。回顧十年來多晶硅技術(shù)迭代創(chuàng)新和持續(xù)降低能耗的歷程，華陸公司材料能源事業(yè)部總經(jīng)理姚又省說：“比別人快半步，這是我們不斷創(chuàng)新、超越自我的關(guān)鍵訣竅。”

領(lǐng)軍研發(fā)設(shè)計(jì)，助推能源轉(zhuǎn)型 

經(jīng)過不斷的技術(shù)迭代創(chuàng)新，華陸公司多晶硅技術(shù)主要消耗指標(biāo)已優(yōu)于國際先進(jìn)水平，加速了國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)水平快速提高，大大促進(jìn)了國內(nèi)多晶硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2021年，四川永祥2.5萬噸多晶硅項(xiàng)目榮獲國家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)，該項(xiàng)目單體裝置為國內(nèi)首套噸成本4萬元以下的萬噸級生產(chǎn)裝置，標(biāo)志著多晶硅低成本產(chǎn)品由千噸級到萬噸級的規(guī)模跨越，一舉奠定了華陸公司在國內(nèi)多晶硅研發(fā)和設(shè)計(jì)的領(lǐng)軍地位。

2020年9月，我國向世界鄭重宣布：二氧化碳排放力爭于2030年前碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)后，并在氣候雄心峰會(huì)上進(jìn)一步宣布國家自主貢獻(xiàn)，即到2030年，我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到25%左右，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上。由此，光伏產(chǎn)業(yè)成為“超級風(fēng)口”之上的黃金賽道。機(jī)會(huì)只留給有準(zhǔn)備的人。正是有了十年前的“堅(jiān)守”，正是有了十年來不斷的技術(shù)迭代與創(chuàng)新，華陸公司多晶硅團(tuán)隊(duì)在本輪產(chǎn)業(yè)爆發(fā)期搶得了先機(jī)。

2020年，華陸公司多晶硅團(tuán)隊(duì)斬獲當(dāng)年國內(nèi)新開工幾乎所有多晶硅項(xiàng)目的設(shè)計(jì)合同，總年產(chǎn)能為20萬噸，單個(gè)項(xiàng)目產(chǎn)能以5萬噸為主，占2019年底國內(nèi)總產(chǎn)能的約45%。同時(shí)承接了國內(nèi)第一個(gè)多晶硅EPC總承包項(xiàng)目——江蘇中能硅烷法多晶硅配套冷氫化技改工程，多晶硅團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)在國內(nèi)多晶硅行業(yè)的工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域占絕對領(lǐng)先地位。

2021年，華陸公司多晶硅團(tuán)隊(duì)繼續(xù)高歌猛進(jìn)，新簽多晶硅設(shè)計(jì)合同總產(chǎn)能超過100萬噸，單個(gè)項(xiàng)目產(chǎn)能達(dá)到10萬噸，總承包合同多晶硅產(chǎn)能近30萬噸。

2022年，華陸公司多晶硅團(tuán)隊(duì)已經(jīng)新簽多晶硅設(shè)計(jì)合同總產(chǎn)能達(dá)到150萬噸，單個(gè)項(xiàng)目產(chǎn)能達(dá)到20萬噸，實(shí)現(xiàn)了以冷氫化反應(yīng)器為代表的裝備輸出。

過去十年對華陸公司多晶硅團(tuán)隊(duì)而言，是極不平凡、充滿挑戰(zhàn)的十年，也是戮力同心、攻堅(jiān)克難的十年，更是拼搏奮進(jìn)、收獲滿滿的十年。

2012年底，全球多晶硅產(chǎn)能約40萬，產(chǎn)量為23.4萬噸；國內(nèi)多晶硅產(chǎn)能為19萬噸，產(chǎn)量為7.1萬噸；華陸公司多晶硅團(tuán)隊(duì)參與設(shè)計(jì)的多晶硅產(chǎn)能不到10萬噸，約占國內(nèi)產(chǎn)能的50%，占全球產(chǎn)能的25%。到2022年底，華陸公司多晶硅技術(shù)團(tuán)隊(duì)將累計(jì)完成近200萬噸多晶硅產(chǎn)能的設(shè)計(jì)，正在設(shè)計(jì)的多晶硅產(chǎn)能超過150萬噸，多晶硅團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)完成和正在設(shè)計(jì)的總產(chǎn)能是十年前的35倍；承擔(dān)設(shè)計(jì)的多晶硅項(xiàng)目總產(chǎn)能占全國總產(chǎn)能的95%以上，占全球多晶硅產(chǎn)能的90%以上。項(xiàng)目全部建成并達(dá)產(chǎn)，相當(dāng)于年可裝機(jī)1200GW的太陽能光伏電站，年發(fā)電量約1.58萬億度，相當(dāng)于14個(gè)三峽電站的發(fā)電量。按照火電測算，年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤5.0億噸，減排二氧化碳13.7億噸。

千帆競發(fā)勇者勝，聚焦“雙碳”開新局。大力發(fā)展可再生清潔能源是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的重要途徑。面向未來，華陸公司將矢志不渝堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)一步提高多晶硅品質(zhì)，努力降低能耗和生產(chǎn)成本，力爭使生產(chǎn)成本再降低10%，切實(shí)為推動(dòng)我國光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，打造高質(zhì)量發(fā)展“綠色引擎”貢獻(xiàn)央企力量。