热泵产品在多晶硅行业 项目上可行性方案书

1. 热泵产品在多晶硅行业 项目上可行性方案书

2. 多晶硅行业余热利用背景 2002-2011年国际多晶硅产量以15.35%的速度增长，近年还在持续增长中。世界半导体集成电路产业和太阳能光伏产业的迅猛发展，尤其是受太阳能电池产业发展的驱动，多晶硅市场迅速增长，多晶硅价格持续攀升。 国务院颁发《节能减排综合性工作方案》，将“余热余压利用”列为十大重点节能工程；08 年公布的《国务院2008 年工作要点》，也强调加大节能减排和环境保护力度,在多晶硅等工业项目中回收利用工艺系统排出的废汽、废水、废渣及其他介质余热进行制冷或制热，实现能源的梯级利用，将显着降低煤炭、燃油和燃气等一次性能源的投入，实现节能减排和降本增效。 在多晶硅生产工艺还原氢和还原炉中，需要用到大量的冷却水，传统工艺中需要专门的工业冷却塔大量排放到大气中去，这部分的热量没有得到充分利用，浪费资源。

3. 多晶硅生产工艺流程图 还原炉 钢套冷却水出口温度一般为109℃ 精馏塔 氢还原 精馏塔

4. 多晶硅生产工艺分析 还原炉和氢化炉是多晶硅的主要生产设备，工作时会产生大量余热，还原炉、氢化炉采用钢制水夹套炉。产生的废热水（钢套冷却水）出口温度一般109℃左右，而在精馏工艺中需要0.175Mpa的蒸汽进行加热，存在利用价值； • 多晶硅生产传统工艺流程 精馏工艺 （材料加热） 还原氢工艺 （还原炉） 109℃ （热水） 工业冷却塔 0.175MPa蒸汽 95℃凝结水 蒸汽锅炉

5. 精馏工艺 （材料加热） 还原炉冷却 109℃ 热水 • 改进后多晶硅生产工艺 多晶硅生产工艺中氢还原和还原炉夹套中有109℃循环水，需要冷却到90℃左右使用供还原炉工艺中使用。而在精馏工艺中需要大量低压蒸汽，同时在办公楼、车间及居民区等场所都需要冷水。 1. 应用LS第二类溴化锂吸收式热泵系统，为精馏塔提供低压蒸汽，节省了为提供蒸汽而消耗的天然气或煤等燃料。 2. 应用LS溴化锂热水型机组，制取低温冷水，供需要制冷的场所。 90℃ 12℃ 车间或办公楼 空调制冷 7℃ 135℃ 闪蒸汽产生 0.175MPa 蒸汽 130℃ 90℃ 0.175MPa蒸汽 95℃凝结水

6. 选型计算 年产750吨多晶硅公司，硅还原套筒冷却水109℃流量约5982 m3/h，由109℃降低为90℃水，下表中列出个状态点的焓值。 还原炉套筒中的冷却水主要靠冷却塔进行换热，热量都白白浪费掉，建议增加溴化锂二类热泵和溴化锂热水机，而且产生0.175MP蒸汽可以对精馏塔加热，产生的冷水能对机房及办公楼进行供冷，充分利用余热。 项目总的水资源利用情况表

8. 产生的高温热水进入闪蒸罐闪发产生0.175MPa的蒸汽，对蒸馏工艺进行加热产生的高温热水进入闪蒸罐闪发产生0.175MPa的蒸汽，对蒸馏工艺进行加热

9. 改造收益和经济性分析（1） 多晶硅行业采用溴化锂热水机方案，主要的经济收益包括： 1）产生的7℃冷水对办公楼、车间、小区等进行供冷。 产生的这些冷量与用电制冷产生这么多的冷量相比，按电费1元/度，夏天开机100天，。每天开机10小时计算。 则：输入功率*每天开机时间*一年中开机天数*电费= 4147.5*10*100*1=415万元/年（收益Ⅰ） 改造收益和经济性分析（2） 项目： 一、已知精馏塔需要0.175MPa的蒸汽3947万大卡/小时由二类热泵提供； 假定这部分热量用燃煤锅炉获取，查知标煤发热量7000kcal/kg、燃煤锅炉热效率约60%； 燃煤耗量=总热量/标煤热值/锅炉热效率=9.4吨/小时； 全年按8000小时运行时间计算，煤炭单价按500元/吨； 全年节约的煤炭费用=燃煤耗量*年运行小时*煤单价=9.4*8000*500=3760万元。 Ⅱ 则：采用溴化锂二类热泵，通过蒸汽对精馏塔进行加热每年增收费用3760万元（收益Ⅱ）

10. # 综合分析 采用第二类吸收式热泵系统一年内获取的经济利润： 收益Ⅰ+收益Ⅱ =3760+415=4175万元/年 由此可以总结归纳增收节能优势为： 1）可以再夏季为办公楼、车间及居民区供冷，充分利用废热余热 2）提供蒸馏工艺加热所需的蒸汽，取代了用煤制取蒸汽，减少SO2和CO2的排放，满足节能减排的要求

11. 多晶硅热泵应用方案 –初投资比较 初投资回收年限=10216/4175=2.45年 多晶硅工厂采用溴化锂热泵机组，3年以内可回收全部初投资！

12. Thank You !