行業案例

國家電投黃河上游水電開發有限責任公司是國家電力投資集團公司控股的大型綜合性能源企業，新能源分公司是黃河上游水電開發有限責任公司響應國家的號召而成立的，是“以水電為核心，水、火、新能源發電并舉，產業一體化協同發展”總體戰略目標下的重要組成部分，主要負責黃河上游水電開發有限責任公司多晶硅項目的生產、經營、銷售及技術研發管理。

還原爐作為多晶硅生產中最重要的設備之一，是整個多晶硅生產系統的“心臟”部件，是影響實際產量最核心的工藝環節，生產出來的多晶硅質量的優劣完全取決于它。當然它也是最主要的能耗工藝環節，還原爐電耗約占多晶硅生產綜合電耗的60-70%，約占綜合生產成本的25-35%。由于多晶硅生產廠家過多，市場飽合度過高，整個多晶硅領域包括太陽能發電行業都進入了“寒冬”。如何渡過這一漫長的“寒冬”，是每個多晶硅生產廠家必須要正視的問題。國外的實際證明，通過定期對還原爐內壁做拋光處理，一方面可以適時修復內壁表面的缺陷；另一方面通過提高表面粗糙度及光亮度，可以大大節約能效；再有通過電化學拋光處理，還能提高還原爐內壁表面的潔凈度，從而提高電子級多晶硅的品質。

青海黃河上游水電開發有限責任公司新能源分公司委托我公司對該公司一期還原爐體進行整體修復作業。我公司相關技術人員對于該項目非常重視，多次派人到現場進行考察和溝通，了解客戶的實際需求，現場的作業環境，為后期作業盡可能的完善工作細節。還原爐經過多年使用，內壁表面損壞嚴重，“倒棒”砸出來了很多大大小小的坑點，且表面氧化皮十分厚密。

另外，將表面這層黑色氧化皮粗拋光后，我們還發現，內壁表面有很多細小的針眼和針孔，這也是長期生產對不銹鋼表面高溫腐蝕造成的。

還原爐拋光修復過程

拋光共用分兩種方式進行，一種是機械拋光（第一步），另外一種電解拋光（第二步）。

機械拋光部分：

首先是對內壁進行機械拋光，先粗拋，去除表面氧化皮及雜質，(見圖2)；然后對其進行補焊處理，再將一些嚴重的凹坑補焊好，(見圖3)，再磨平焊縫，(見圖4)；接著由粗到細進行精拋，直到表面平均粗糙度達到0.1μm以下，為后續的電解拋光做好準備。

電解拋光部分：

對于還原爐的現場電解拋光作業，我們采取了滾動電解拋光的方式，這樣可以節約電解拋光液的使用。

另外，由于正在使用的還原爐鐘罩外部有保溫層，如果直接將鐘罩放到滾輪架上滾動，則保溫層全部壓壞；如果拆掉保溫層，電解拋光完成后，再將保溫層重新包裹，則會增加費用。

鑒于此，我公司特別設計了針對此鐘罩的滾輪架和拋光工裝，在不需要拆裝保溫外層的情況下，實現其360的滾動旋轉。僅在拆裝保溫層這項預算中，費用就節省十萬元以上，(見圖5)。

使用效果：

1、拋光完成后，采用粗糙度儀對還原爐鐘罩內壁進行粗糙度檢測，Ra均小于0.1um；

2、反應爐運行周期縮短；

通過對拋光后鐘罩使用情況進行單臺爐的跟蹤，還原爐運行周期第一爐較明顯，與拋光前時間比較，平均可縮短周期300分鐘左右，個別還原爐可縮短500分鐘，以后的運行周期時間有所增加，綜合分析，拋光后比拋光前縮短反應爐運行周期在150-200分鐘之間。

3、平均沉積率提高

拋光前，硅的沉積率為9.896Kg/h，拋光后上升至10.725Kg/h，沉積率上升7.7%，效果較明顯；

4、TCS單耗下降

拋光前TCS平均單耗47.08Kg/Kg.si，拋光后平均單耗44.01Kg/Kg.si，平均節約6.5%，效果較明顯；

5、電耗下降

拋光前電能平均單耗104.015Kwh/Kg.si，拋光后降至94.106Kwh/Kg.si，平均節電9.5%，效果較明顯。

從以上各方面看，該次的拋光作業有如下好處：

1、還原爐鐘罩內壁良好的鏡面效果，能大大提高熱輻射反射效率，起到減少能耗，縮短運行時間，降低生產成本的作用；

2、定期對內壁進行拋光，減少內壁長期運行而生產的一些雜質，對于多晶硅的生產質量也非常有利；

3、定期對鐘罩內壁的修復，會及時處理和發現一些隱藏的問題，減少可能出現的事故；

4、該項目的實施，得到了客戶的一致好評，為該領域的節能降耗工作，做出來了些探索工作。

圖1 還原爐鐘罩生產后的表面狀態	圖2 還原爐鐘罩機械拋光作業
圖3 鐘罩內壁補焊后現場照片	圖4 鐘罩內壁補焊拋光作業現場照片
圖5 還原爐鐘罩電解拋光專用滾輪架	圖6 還原爐鐘罩電解拋光后的效果
圖7 焊縫及補焊位置電解拋光效果