日前，新疆新特能源股份有限公司1萬(wàn)噸/年高純多晶硅技術(shù)改造項目投產(chǎn)滿(mǎn)3個(gè)多月，裝置連續穩定滿(mǎn)負荷運行，四氯化硅轉化率、能耗等關(guān)鍵指標均優(yōu)于設計值和國內同類(lèi)裝置。這是華陸工程科技有限責任公司開(kāi)發(fā)的第五代冷氫化技術(shù)首次工業(yè)應用。

冷氫化裝置是多晶硅生產(chǎn)的“核心”單元，將四氯化硅轉化為生產(chǎn)多晶硅的原料——三氯氫硅。冷氫化技術(shù)因具有轉化率高、能耗低、投資小等特點(diǎn)，大大降低了裝置投資和運行成本。

作為我國多晶硅技術(shù)研發(fā)和工程設計的領(lǐng)軍企業(yè)，十多年來(lái)華陸公司在多晶硅技術(shù)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域創(chuàng )新探索并迭代優(yōu)化，改變了核心技術(shù)受制于人的被動(dòng)局面。

早在2006年，憑借自身在有機硅、三氯氫硅合成等方面積累的經(jīng)驗和技術(shù)優(yōu)勢，華陸公司開(kāi)發(fā)成功多晶硅冷氫化技術(shù)。2007年12月，我國第一套使用冷氫化技術(shù)的多晶硅生產(chǎn)裝置在江蘇中能建成投產(chǎn)。

“第一代冷氫化裝置，雖然年處理四氯化硅能力僅1萬(wàn)噸，但具有重要里程碑意義，開(kāi)發(fā)了更為節能、高效的多晶硅生產(chǎn)工藝，填補了我國多晶硅生產(chǎn)領(lǐng)域的多項技術(shù)空白?！比A陸公司材料能源事業(yè)部總經(jīng)理姚又省告訴記者。此后他們不斷改進(jìn)優(yōu)化，二代、三代、四代技術(shù)接連誕生，裝置產(chǎn)能規模擴大，四氯化硅轉化率提升，能耗持續降低。

據介紹，第一代冷氫化裝置反應器直徑0.9米，隨后不斷擴大到1.6米、2.4米、3.6～4.0米和五代技術(shù)的4.5米。伴隨著(zhù)裝置產(chǎn)能規模擴大，工藝也相應改進(jìn)提升。比如三代技術(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(mǎn)足熱源要求，不再配套復雜的導熱油系統；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)的十分之一；四氯化硅轉化率從一代20%左右提升至第五代冷氫化技術(shù)的28%-30%，已超過(guò)了理論轉化率的70%，為全球最好水平。與第一代相比，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，不到傳統熱氫化工藝的6%。同時(shí)開(kāi)發(fā)的文丘里+洗滌塔相結合的濕法除塵系統，以及旋風(fēng)+過(guò)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。

從一代到五代，反應器的開(kāi)發(fā)之路并非坦途，不計其數的嘗試、失敗、再創(chuàng )新……簡(jiǎn)單的數字背后是巨大的努力和付出。以第五代冷氫化裝置為例，單位處理能力的提升并不是簡(jiǎn)單的裝置尺寸放大。華陸公司技術(shù)團隊也是根據一次偶然的嘗試，以反應器入口分布為突破口，創(chuàng )新通過(guò)設置新型入口結構實(shí)現了整體流場(chǎng)的均勻、穩定，成功解決了尺寸放大后出現的新問(wèn)題，使得中國自主的冷氫化技術(shù)再次超越國際水平。

“如果說(shuō)第一代冷氫化技術(shù)解決了有和無(wú)的問(wèn)題，那么隨后的每一次技術(shù)進(jìn)步，我們都是圍繞系統優(yōu)化提升、降低能耗、挖潛增效，主動(dòng)解決客戶(hù)的難點(diǎn)痛點(diǎn)，引領(lǐng)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展?！被仡櫸宕錃浠夹g(shù)的研發(fā)歷程，姚又省說(shuō)，比別人快半步，這是他們不斷創(chuàng )新、超越自我的關(guān)鍵訣竅。

據介紹，新疆新特多晶硅項目由華陸公司負責工程設計，經(jīng)改造采用冷氫化裝置，首次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(wàn)噸/年。今年4月建成投產(chǎn)以來(lái)，不但短期實(shí)現滿(mǎn)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(guān)鍵指標均優(yōu)于國內同類(lèi)裝置，三氯氫硅電耗降至145千瓦時(shí)/噸，創(chuàng )國內最佳水平。5月下旬，新疆新特為此向華陸公司致感謝信。

“十四五”期間，華陸公司明確了“聚焦工程、研發(fā)、實(shí)業(yè)、裝備四大業(yè)務(wù)板塊，打造成實(shí)現‘雙碳’目標整體解決方案提供商”的戰略定位，其中裝備成為轉型發(fā)展的“新賽道”。在冷氫化技術(shù)迭代過(guò)程中，他們結合反應器體積不斷擴大，在設備內部結構、分布器、入口管線(xiàn)等方面不斷實(shí)施改造，為工藝優(yōu)化提供支撐。

近年來(lái)，火爆的光伏產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)多晶硅行業(yè)迅猛發(fā)展，華陸公司搶抓機遇，充分發(fā)揮自主研發(fā)技術(shù)工程化優(yōu)勢，深耕光伏領(lǐng)域，形成了由千噸級到萬(wàn)噸級的系列多晶硅技術(shù)工藝包，承擔設計的多晶硅項目總產(chǎn)能占全國總產(chǎn)能的90%以上。

目前，華陸公司的第五代冷氫化技術(shù)裝備也迅速引起業(yè)內認可。除新疆新特首次應用外，在建的第五代冷氫化裝置21套，總體四氯化硅轉化能力達700余萬(wàn)噸（折多晶硅35萬(wàn)噸），其中內蒙古新特硅材料有限公司的7套35萬(wàn)噸/年冷氫化裝置即將投產(chǎn)。