華陸公司多晶硅技術產品發展紀實

2023-02-01

多晶硅是太陽能光伏電池產業、半導體工業和電子信息產業中重要的功能性材料，也是硅材料產業鏈中十分重要的中間產品，被喻為“產業發展基石”。回顧多晶硅國產化十年發展歷程，從被國外技術封鎖到自主創新填補國內空白，再到如今技術領先全球、競爭力顯著，華陸公司在艱辛探索中拼搏奮進，走出了一條多晶硅關鍵核心技術的自主創新之路，為我國光伏產業的蓬勃發展奠定了堅實基礎。冷靜面對危機，堅守發展方向2005年，華陸公司材料能源事業部組建多晶硅團隊開始攻關多晶硅的技術開發和工程設計。在國內多晶硅行業蓄勢待發的這個時期，多晶硅團隊先后設計完成了以“江蘇中能一期1500噸/年多晶硅項目”為代表的多個項目。公司團隊也實現了從無到有的快速發展，開發并掌握了華陸公司第一代冷氫化技術，在市場上嶄露頭角，有了一席之地。然而好景不長，正當多晶硅團隊準備大干的時候，整個多晶硅行業卻遇到了“滅頂之災”。“高能耗、高污染”的產業定性以及2008年席卷全球的金融海嘯，讓中國光伏產業隨即陷入絕境。更為致命地是，2011年底，西方國家聯手打壓我國光伏生產企業，對我國輸出光伏產品展開“反傾銷、反補貼”調查。整個行業遭受降維打擊，某些西方國家更是加征250%的反傾銷關稅，企圖直接將我國的光伏出口計劃全部扼殺。面對非市場化的打壓，我國光伏企業幾乎全軍覆沒。面對幾乎席卷全行業的大敗局，剛剛起步成長的多晶硅團隊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部，面對團隊幾十號人嚴峻的“吃飯”問題，擺在面前的只有兩種選擇，要么“舍棄”多晶硅，尋求其他工程產品，保證大家碗里有飯；要么“堅守”多晶硅，過幾年苦日子，熬過寒冬。在“舍棄”和“堅守”之間，以陳維平、薛民權為代表的多晶硅團隊堅定地選擇了后者。因為在他們看來，“舍棄”，意味著之前的努力就白費了；“堅守”，就有可能打開另一番天地。技術迭代創新，持續降低能耗多晶硅技術團隊以“提供有競爭力的工程產品和高品質的工程服務”為使命，積極探索多晶硅產品發展之路。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，而實現這一切的基礎在于技術。歷經十余年持續的研究和攻關，多晶硅技術團隊成功開發和優化了以四氯化硅冷氫化技術為首的多項工藝技術，包括冷氫化技術、熱量耦合技術、還原熱能綜合利用技術、尾氣回收技術、渣漿回收和高沸處理技術等，成功解決了多晶硅生產技術中遇到的一系列難題。從2009年起，多晶硅團隊開始進入多家生產企業，以“節能降耗、挖潛消瓶、提高效率”為目標，詳細了解各裝置的工藝技術路線、裝置規模和裝備水平，結合各裝置實際的運行參數和現場條件，系統性地進行研究、分析和評估，對系統的物料、能量以及生產管理的安全性和便捷性進行分析，尋求物料和能量的充分利用，保證裝置的穩定性，并結合當地的優勢資源，揚長避短，提出合理可行的改造方案，保證裝置運行的經濟性和可靠性。在多個項目的改造過程中，結合生產實踐，努力提高裝置的性價比，自主開發的冷氫化技術攻克了多晶硅生產中副產物四氯化硅有效轉化為三氯氫硅的世界性難題，在此基礎上獨創的大型高效冷氫化流化床反應器，其單程轉化率高達29~32%，超出國外技術30%以上，單臺年處理能力高達40萬噸，超出國外技術50%以上，核心設備全部實現國產化。十年來，在第一、二代冷氫化技術的基礎上，多晶硅團隊不斷改進優化，成功完成三、四、五代冷氫化技術的開發。冷氫化裝置反應器直徑從一二代0.9米、1.6米，擴大到三代2.4米、四代3.6～4.0米和五代4.5米。每一次技術的迭代創新，都會帶來能耗的大幅降低。三代技術首次采用混合汽化工藝，僅使用副產的0.8MPa(G)蒸汽就能滿足熱源要求，不再配套復雜的導熱油系統。四代技術首次增加了熱能利用回收、氫氣回收技術等，能耗進一步降低，僅為熱氫化技術的1/10。五代技術使得四氯化硅轉化率從一代20%左右提升至第五代的28%-30%，在原有轉化率的基礎上提高了40%，冷氫化技術四氯化硅轉化率已經超過了理論轉化率的70%，為全球領先水平。與第一代相比，第五代技術三氯氫硅電耗從1000千瓦時/噸降至150千瓦時/噸，為目前國外冷氫化技術的三分之一左右，不到傳統熱氫化工藝的6%。同時開發了文丘里+洗滌塔相結合的濕法除塵系統，以及旋風+過濾器的干法除塵系統，減少了渣漿中硅粉含量，有效提高了系統運行的穩定性。作為首次采用華陸公司五代冷氫化技術的多晶硅項目，新疆新特多晶硅技改項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月建成投產以來，不但短期實現滿負荷運行，裝置投資降低10%以上，而且四氯化硅轉化率、能耗等關鍵指標均優于國內同類裝置，三氯氫硅電耗降至145千瓦時/噸，創國內最佳水平。十年來，多晶硅團隊實現精餾裝置從零耦合到多塔耦合的升級換代，成功開發了熱量耦合技術。精餾裝置從原有的11塔精餾，逐漸變為9塔精餾以及最新的7塔精餾流程，設備投資降低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。同時產品品質不斷提高，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，多晶硅團隊開發出還原熱能綜合利用技術，并不斷優化提升，使得目前國內多晶硅工藝裝置的蒸汽接近“零消耗”。根據多年的工程項目經驗，通過優化全廠換熱網絡和充分利用還原爐的輻射能，開發出還原熱能綜合利用技術。在還原爐生產過程中，向還原爐尾氣前夾套管通循環熱水，移走輻射還原尾氣夾套管的熱量，以維持適宜的溫度。同時將移出的輻射能轉化為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水的使用。該技術的開發成功并推廣使用，使得目前國內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成本。十年來，多晶硅團隊完成了尾氣回收技術的突破和升級。團隊將吸收、吸附機理與生產實際相結合，優化操作參數，將甲硅烷、甲烷等雜質有效分離，避免帶入回收氫氣和氯硅烷，回收氫氣品質大幅度提升同時減輕精餾提純難度和負荷，從而提高多晶硅產品質量。團隊不斷優化尾氣回收換熱網絡，將有效熱能和冷量充分利用，使得同規模蒸汽消耗下降70%，電耗下降60%。團隊大膽采用新技術，將高效過濾、換熱設備引入多晶硅行業并成功應用，采用在線反吹過濾器除去還原尾氣中的細硅粉；引入繞管式換熱器和全焊接板換應用于大負荷、小對數溫差場合。團隊對全廠其他含氫廢氣根據其特點進行分類處理并回收，大幅度降低多晶硅生產氫氣消耗。十年來，多晶硅團隊實現渣漿回收和高沸處理技術的從無到優的跨越。多晶硅規模在萬噸以下時，渣漿經過簡單蒸發回收后水解處理，氯硅烷回收率不足80%，高沸物全部水解處理，零回收，裝置連續運行周期不足3個月，同時產生大量的水解廢水。多晶硅團隊通過分析渣漿和高沸物的組成以及性質，優化設計方案，從減少物料堵塞等方面入手，成功開發了渣漿回收和高沸處理技術，實現了氯硅烷回收率98%以上，高沸回收率90%以上，使得每噸產品原料硅耗從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，多晶硅團隊始終圍繞系統優化提升、降低能耗、挖潛增效，主動解決客戶的難點痛點，引領技術進步和產業發展。十年來，多晶硅團隊開發、升級并完全掌握了以冷氫化技術為核心，包括熱量耦合技術、還原熱能綜合利用技術、尾氣回收技術、渣漿回收和高沸處理技術等完備的多晶硅技術體系。回顧十年來多晶硅技術迭代創新和持續降低能耗的歷程，華陸公司材料能源事業部總經理姚又省說：“比別人快半步，這是我們不斷創新、超越自我的關鍵訣竅。”領軍研發設計，助推能源轉型經過不斷的技術迭代創新，華陸公司多晶硅技術主要消耗指標已優于國際先進水平，加速了國內多晶硅生產水平快速提高，大大促進了國內多晶硅產業的發展。2021年，四川永祥2.5萬噸多晶硅項目榮獲國家優質工程獎，該項目單體裝置為國內首套噸成本4萬元以下的萬噸級生產裝置，標志著多晶硅低成本產品由千噸級到萬噸級的規模跨越，一舉奠定了華陸公司在國內多晶硅研發和設計的領軍地位。2020年9月，我國向世界鄭重宣布：二氧化碳排放力爭于2030年前碳達峰，2060年前實現碳中和目標后，并在氣候雄心峰會上進一步宣布國家自主貢獻，即到2030年，我國單位國內生產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比重達到25%左右，風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上。由此，光伏產業成為“超級風口”之上的黃金賽道。機會只留給有準備的人。正是有了十年前的“堅守”，正是有了十年來不斷的技術迭代與創新，華陸公司多晶硅團隊在本輪產業爆發期搶得了先機。2020年，華陸公司多晶硅團隊斬獲當年國內新開工幾乎所有多晶硅項目的設計合同，總年產能為20萬噸，單個項目產能以5萬噸為主，占2019年底國內總產能的約45%。同時承接了國內第一個多晶硅EPC總承包項目——江蘇中能硅烷法多晶硅配套冷氫化技改工程，多晶硅團隊設計業務在國內多晶硅行業的工程設計領域占絕對領先地位。2021年，華陸公司多晶硅團隊繼續高歌猛進，新簽多晶硅設計合同總產能超過100萬噸，單個項目產能達到10萬噸，總承包合同多晶硅產能近30萬噸。2022年，華陸公司多晶硅團隊已經新簽多晶硅設計合同總產能達到150萬噸，單個項目產能達到20萬噸，實現了以冷氫化反應器為代表的裝備輸出。過去十年對華陸公司多晶硅團隊而言，是極不平凡、充滿挑戰的十年，也是戮力同心、攻堅克難的十年，更是拼搏奮進、收獲滿滿的十年。2012年底，全球多晶硅產能約40萬，產量為23.4萬噸；國內多晶硅產能為19萬噸，產量為7.1萬噸；華陸公司多晶硅團隊參與設計的多晶硅產能不到10萬噸，約占國內產能的50%，占全球產能的25%。到2022年底，華陸公司多晶硅技術團隊將累計完成近200萬噸多晶硅產能的設計，正在設計的多晶硅產能超過150萬噸，多晶硅團隊設計完成和正在設計的總產能是十年前的35倍；承擔設計的多晶硅項目總產能占全國總產能的95%以上，占全球多晶硅產能的90%以上。項目全部建成并達產，相當于年可裝機1200GW的太陽能光伏電站，年發電量約1.58萬億度，相當于14個三峽電站的發電量。按照火電測算，年可節約標準煤5.0億噸，減排二氧化碳13.7億噸。千帆競發勇者勝，聚焦“雙碳”開新局。大力發展可再生清潔能源是實現碳達峰、碳中和的重要途徑。面向未來，華陸公司將矢志不渝堅持技術創新，進一步提高多晶硅品質，努力降低能耗和生產成本，力爭使生產成本再降低10%，切實為推動我國光伏產業健康發展，打造高質量發展“綠色引擎”貢獻央企力量。

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中國化工報丨華陸公司：“混改”激活人才潛力

2023-01-19

編者按：近日，《中國化工報》四版刊登了《華陸公司：“混改”激活人才潛力》報道，對華陸公司作為中國化學混合所有制改革試點單位，全面踐行人才是第一資源理念，從市場化選人用人、優化人才培養機制、建立健全激勵約束機制等方面持續發力，探索創新人才選拔機制，為企業發展提供強有力的人才支撐進行了詳細介紹。現將《中國化工報》報道全文轉載，供讀者閱讀。近日，中國化學華陸工程科技有限責任公司先后收到萬華化學集團股份有限公司和哈薩克斯坦石化工業公司(KPI)發來的感謝信。前者是由華陸公司負責工藝包開發、工程設計的萬華化學尼龍12項目一次投料成功，產出優質產品;后者是華陸公司總承包的哈薩克斯坦石油化工一體化項目(IPCI)丙烷脫氫裝置開車成功。作為中國化學混合所有制改革試點單位，華陸公司持續踐行人才是第一資源理念，從市場化選人用人、優化人才培養機制、建立健全激勵約束機制等方面持續發力，創新人才選拔機制，激發全新活力，為企業發展提供強有力的人才支撐。拓寬視野　不拘一格選拔干部　　2021年年初，華陸公司成功引入戰略投資方萬華化學，形成中國化學、萬華化學和員工持股平臺的三元股權結構，順利完成混改。　　華陸公司把建立職業經理人制度作為混改后的“一號工程”，明確市場化選聘、契約化管理、差異化薪酬、市場化退出的要求，董事會與職業經理人簽訂崗位聘任協議、年度和任期經營業績責任書，經理層全部身扛責任、肩扛指標，責權明確。2021年3月，華陸公司歷時2個月的職業經理人市場化選聘完成，6名職業經理人與公司董事會簽訂任期3年的崗位聘任協議。　　在此基礎上，華陸公司中層干部全部嚴格按照干部選拔任用流程通過公開競聘重新上崗，持續構建“能者上、庸者下、平者讓”的選人用人機制。2022年二季度，該公司通過公開報名、資格審查、綜合考核評估等環節，對61個崗位進行公開競聘，參與崗位競聘人員達118人，“崗位靠競爭”的理念深入人心。優化機制　盤活人力資源存量　　華陸公司持續構建特色人才培養體系，盤活人力資源存量。該公司人力資源部副主任崔璐意告訴記者，他們重新建立“八職系十職級”的崗位體系和職業發展通道，打通員工職業發展瓶頸;鼓勵干部員工輪崗換位，暢通內部人才流動通道，使有能力、有抱負的干部員工在基層磨練能力、發光發熱。　　2021年12月13日，華陸公司舉行首批享受企業特殊績效津貼工程技術專家聘書授予儀式。“這是我們根據人才戰略部署，經基層推薦、公司評審，首次聘任1名公司科學家和24名享受特殊績效津貼工程技術專家，分別享受副總經理和中層干部待遇。”崔璐意說，他們都是技術人員出身，業務水平和能力較強，在指方向、定方案、帶隊伍方面具有技術優勢，能參與重大項目方案評審，做好技術經驗傳承，引領技術團隊為客戶創造更大價值。　　被聘為公司科學家的董文勝長期負責精細化工、高端化工新材料等項目工藝包開發、工程設計。他參與建設的萬華化學尼龍12項目是目前亞洲唯一一套尼龍12全產業鏈裝置，前后歷時近4年的工藝包開發、詳細設計及配合采購、施工開車等，2022年10月項目成功投產。　　哈薩克斯坦IPCI項目是該國最大的化工項目，華陸公司負責總承包的丙烷脫氫裝置，是其中承上啟下的“龍頭”。被聘為公司享受特殊績效津貼工程技術專家的路承斌、王宏偉、袁助、李廷賓、馮臨生，分別作為該項目設計階段的質量經理、HSE經理、工藝專業審核人、機泵專業負責人和結構專業負責人，在推動IPCI項目設計建設中發揮了重要作用。強化導向　推進激勵機制改革　　華陸公司堅持市場化導向，建立全員360度績效考核體系和差異化薪酬體系，充分用好考核“指揮棒”，注入激勵“強心劑”。　　“員工績效劃分為卓越、優秀、良好、合格、不合格5個等級。”崔璐意介紹說，一方面優化績效評價機制，按照“工作相關方參與考核評價”的原則，由被考核對象的上級、同級、下級等工作關聯方對其進行360度評價;另一方面崗位職級、薪酬調整、員工持股調整等與業績直接掛鉤，建立客觀公正的價值評價標準。　　在薪酬分配機制改革方面，華陸公司根據崗位價值評估和績效考核結果，對標市場薪酬，合理拉大差距，徹底打破“大鍋飯”。2022年1月，該公司對員工崗位工資重新定級定檔，并整體套改轉入新的薪酬體系。優化后的薪酬體系更加聚焦績效貢獻和價值創造，側重技術研發等重點方向，員工收入差距最高達14倍。　　通過一系列的市場化改革，華陸公司員工干事創業的熱情進一步激發。2021年，該公司營業收入、利潤總額分別比上年增長16.24%和12.62%，主要經濟指標均創歷史新高，整體內生動力和活力持續增強。

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