1.引言

多晶硅，是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。熔融的單質(zhì)硅在過冷的條件下凝固時，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核，如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結(jié)合起來，就結(jié)晶成多晶硅。

多晶硅主要有以下性質(zhì)：1）半導(dǎo)體性質(zhì)；2）常溫下不活潑，高溫熔融狀態(tài)下具有較大的化學(xué)活潑性；3）常溫下質(zhì)脆，切割時易碎裂。其用途主要有：

● 多晶硅具有半導(dǎo)體性質(zhì)，是極為優(yōu)良的半導(dǎo)體材料；

● 電子工業(yè)中用于制造半導(dǎo)體收音機(jī)、電冰箱、彩電、電子計算機(jī)等基礎(chǔ)材料；

● 多晶硅的最終用途主要是生產(chǎn)集成電路、分立器件和太陽能光伏電池板。

該公司具有特殊硅鐵的成熟生產(chǎn)經(jīng)驗和技術(shù)，采用投資低、流程短，成本低的冶金法生產(chǎn)工藝。其技術(shù)及產(chǎn)品特點是：專供寶鋼、武鋼、太鋼、韓國浦項和日本新日鐵及國內(nèi)眾多生產(chǎn)光伏電池板企業(yè)的高純硅鐵。

2.現(xiàn)場工藝介紹

多晶硅生產(chǎn)主要有化學(xué)法與物理法，

冶金法又稱物理法，通過對冶金硅原料進(jìn)行造渣、精煉、酸洗（濕法冶金）、定向凝固等方式，將雜質(zhì)去除，生產(chǎn)出太陽能級的多晶硅的方法。由于硅不參加化學(xué)反應(yīng)，所以俗稱物理法。其實整個生產(chǎn)過程中，無論是造渣、精煉還是酸洗，都不可避免地涉及到化學(xué)反應(yīng)。

冶金法提純多晶硅路線類似于冶金工業(yè)中金屬提純工藝，盡可能的采用物理方法去除雜質(zhì)。由于沒有行業(yè)內(nèi)通用的成熟技術(shù)可以借鑒，各公司均自主研發(fā)工藝路線，具體的工藝方法各有不同。

冶金法提純多晶硅包括吹氣精煉、溶劑精煉、定向凝固、真空精煉、熔鹽電解等多種方法。

在提純的過程中主要利用不同元素的物理性質(zhì)差異來使之分離，其中包括濕法冶金、吹氣、造渣、定向凝固、真空條件下的電子束、等離子體、太陽聚光及感應(yīng)熔煉等。

上述方法中單一的一種方法只能有效去除某一些雜質(zhì)而不能去除所有雜質(zhì)，所以冶金法工藝是一種綜合多種方法的復(fù)合提純工藝。其主要技術(shù)路線如下圖所示：

3.關(guān)鍵設(shè)備介紹

礦熱爐是冶金法（物理法）生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵和主要設(shè)備。主要由爐殼，爐蓋、爐襯、短網(wǎng)，水冷系統(tǒng)，排煙系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)，電極殼，電極壓放及升降系統(tǒng)，上下料系統(tǒng)，把持器，燒穿器，液壓系統(tǒng)，礦熱爐變壓器及各種電器設(shè)備等組成。其精煉的效果直接影響最終的產(chǎn)品純度。

4. 除塵系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速

礦熱爐在生產(chǎn)運行中會產(chǎn)生大量的有毒危害氣體和煙霧、粉塵。必須通過引風(fēng)機(jī)將其排入專用的除塵系統(tǒng)進(jìn)行多次處理才能排入大氣。另一方面，引風(fēng)機(jī)的作用還在于維持爐膛負(fù)壓在一定范圍，以保證其熔煉溫度和燃燒情況滿足工藝的需求。

現(xiàn)場電機(jī)負(fù)載及配套的高壓變頻器參數(shù)如下表：

系統(tǒng)中的除塵引風(fēng)機(jī)使用我司PLC+觸摸屏組態(tài)，根據(jù)煙道管道內(nèi)的高溫探頭檢測溫度控制變頻器做多段速運行，不同溫度代表煙塵量大小，從而自動相應(yīng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量作相應(yīng)變化。系統(tǒng)原理圖如下所示：

英威騰GD5000系列矢量型高性能變頻器采用電壓源型單元串聯(lián)多電平高-高解決方案，直接10kV輸入、10kV輸出，接線簡單、控制靈活?？刂葡到y(tǒng)采用DSP+FPGA+ARM三核技術(shù)，內(nèi)部自帶單元旁路功能，單元故障時可選擇自動/手動同級旁路，同時支持中性點漂移技術(shù)。利用PLC強(qiáng)大的邏輯編程和擴(kuò)展功能，可將礦熱爐所有配套系統(tǒng)的I/0信號接入，從而保證系統(tǒng)的靈活、可靠和穩(wěn)定運行。利用高壓變頻器與PLC的自動協(xié)調(diào)控制除塵系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

利用感溫探頭的溫度檢測及4～20mA模擬量輸出功能，PLC自動判斷其爐子內(nèi)高效燃燒時所需的負(fù)壓，溫度過高時，自動降低變頻器輸出頻率，使風(fēng)機(jī)在較低轉(zhuǎn)速檔位運行；溫度較低時，通過開關(guān)量信號自動控制調(diào)節(jié)變頻器在較高轉(zhuǎn)速檔運行；

GD5000系列變頻器具有多達(dá)15個高低轉(zhuǎn)速檔位，可根據(jù)工藝需求任意靈活調(diào)整設(shè)置，同時還可通過PLC輸出0～10V或4～20mA信號通過變頻器頻率給定對風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行無級調(diào)速；

風(fēng)機(jī)為平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷變化情況，低轉(zhuǎn)速檔位運行時間越長，其耗電越低，從而在滿足生產(chǎn)工藝的條件下實現(xiàn)節(jié)能降耗；

GD5000系列變頻器具有優(yōu)良的抗電網(wǎng)電壓波動性能。網(wǎng)側(cè)電壓在+10%～-15%之間波動時可做到滿載輸出。同時具有AVR功能，能夠根據(jù)母線電壓的波動自動調(diào)整輸出電壓。網(wǎng)側(cè)電壓在短時間小于85%～65%額定值或大于110%～120%額定值時，高壓變頻器降額運行不停機(jī)，可保證除塵風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運行，不至于影響生產(chǎn)和對環(huán)境造成污染；

作為工藝循環(huán)中的關(guān)鍵負(fù)載，GD5000系列變頻器具有功率單元工作情況（溫度、直流母線電壓、電流等）的實時監(jiān)控功能，及時提供故障預(yù)判，保證設(shè)備可靠運行；

高壓變頻器在20%負(fù)載以上效率高達(dá)96%，系統(tǒng)自身不會增加多余損耗。

5.結(jié)束語

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，多晶硅產(chǎn)量由供不應(yīng)求，到產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，目前國內(nèi)多晶硅成交價低于許多生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)成本。另一方面多晶硅的生產(chǎn)會造成嚴(yán)重的大氣和環(huán)境污染，如果排放不達(dá)標(biāo)環(huán)境保護(hù)部門和政府會對企業(yè)進(jìn)行罰款，甚至停業(yè)整頓，這也給生產(chǎn)企業(yè)造成了巨大的壓力。

在企業(yè)求生存，謀發(fā)展的大環(huán)境下，必須通過進(jìn)一步降低生產(chǎn)運營成本和提高廢氣排放物凈化能力才能提高產(chǎn)品的競爭力和降低運營風(fēng)險。

關(guān)于英威騰：

英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的工業(yè)自動化和能源電力領(lǐng)域的產(chǎn)品與服務(wù)提供者，2010年在深交所A股上市，股票代碼：002334。英威騰是國家火炬計劃重點高新技術(shù)企業(yè)，目前擁有15家控股子公司，分駐于全國的12大研發(fā)中心，申請各類專利700多件，依托于電力電子、電氣傳動、自動控制、信息技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，主要產(chǎn)品涵括高中低壓變頻器、電梯智能控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、PLC、HMI、SVG、UPS、電機(jī)和電主軸、光伏逆變器、節(jié)能減排在線管理系統(tǒng)、軌道交通牽引系統(tǒng)、新能源汽車電控系統(tǒng)等。英威騰現(xiàn)有員工2000多人，大型生產(chǎn)基地3個，營銷網(wǎng)絡(luò)遍布國內(nèi)及海外60多個國家和地區(qū)。