1500吨扩产技改专项方案和财务分析.doc

年产1500吨多晶硅扩产改造方案

新光硅业科技有限责任公司
3月31日
年产1500吨多晶硅扩产改造方案

为保持新光公司竞争力，提高新光公司在多晶硅行业中技术优势，在3月初完毕还原炉加压实验基本上，充分挖掘既有潜力，争取以最小代价对新光公司既有多晶硅产能进行扩产，最后实现年产1500吨多晶硅，为此提出如下改造方案：
一、 改造目的
1、 实现多晶硅1500吨/年产能
2、 每公斤多晶硅还原炉直接电耗不大于80kwh，全厂综合电耗不大于200kwh
3、 SiCl4氢化转化99%
二、 改造方案设计根据
1、 多晶硅年产能：1500吨
年运营时间：8000小时
2、物料平衡计算根据：
依照加压实验得到如下数据：还原炉沉积时间95h，单炉产量1.8吨，装拆炉时间24h，开炉成功率90%,还原炉一次转化率9%，氢化炉一次转化率20%，CDI收率99%，精馏收率99%。
3、还原炉直接电耗＜80Kwh/kg.Si，综合电耗＜200Kwh/kg.Si

三、 1500吨/年物料平衡
1、还原物料平衡表
进料
出料

mol%
kmol/h
kg/h
Nm3/h
mol%
W%
kmol/h
kg/h
Nm3/h
H2
80.00%
297.62
595.24
6666.67
80.93%
5.93%
306.48
612.96
6865.166231
HCl
0.00%
0
0
0.00
1.20%
1.60%
4.53
165.39
101.50
SiH2Cl2
1.19%
4.42
446.81
99.10
1.57%
5.82%
5.96
602.11
133.54
SiHCl3
18.81%
69.98
9482.41
1567.57
11.79%
58.53%
44.65
6050.25
1000.19
SiCl4
0.00%
0
0
0
4.51%
28.12%
17.10
2906.25
382.94
共计
100.00%
372.02
10524.46
8333.33
100.00%
100.00%
378.72
10336.96
8483.33

多晶硅

6.70
187.50

还原TCS进料比例
W%
kmol/h
kg/h
液态m3/h
合成料
12.96%
9.50
1286.83
0.97
回收料
65.04%
47.66
6457.85
4.89
氢化料
22.00%
16.12
2184.53
1.65
总计
100.00%
73.28
9929.22
7.52

2、氢化物料平衡表

进料
出料

mol%
kmol/h
kg/h
Nm3/h
mol%
W%
kmol/h
kg/h
Nm3/h
H2
75.00%
255.98
511.96
5733.93
70.00%
3.18%
238.91
477.83
5351.66
HCl
0.00%
0
0
0
5.00%
4.15%
17.07
622.88
382.26
SiH2Cl2
0.00%
0
0
0
0
0
0
0
0
SiHCl3
0.00%
0
0
0
5.00%
15.40%
17.07
2312.34
382.26
SiCl4
25.00%
85.33
14505.47
1911.31
20.00%
77.27%
68.26
11604.38
1529.05
共计
100.00%
341.31
15017.43
7645.24
100.00%
100.00%
341.31
15017.43
7645.24

四、 改造内容
依照1500吨物料平衡，结合既有各工艺系统生产能力，在已投入新增CDI-5尾气回收系统和4台热氢化炉、20吨锅炉基本上，对还原、热氢化、精馏、尾气回收、硅芯炉、公用工程、制氢等进行进一步改造和扩能。
1、 还原、氢化系统
1) 还原系统共需要15台12对棒加压还原炉。
需要将既有8台12对棒常压还原炉所有更换为12对棒加压还原炉，此外再增长5台12对棒加压还原炉。
2) 增长SiHCl3蒸发器以实现还原炉与蒸发器一一相应。
需将既有6台常压蒸发器更换为加压蒸发器，此外再增长7台蒸发器，并对既有热水系统进行改造。
3) 增设15台还原炉进出气换热器。
4) 增长还原炉高压启动和调功柜等电气系统。
5) 氢化系统需要15台SiCl4解决量为1t/h热氢化炉。
只需要将既有10台解决量为740kg/h氢化炉炉筒更换为1t/h氢化炉炉筒。
6) 增长3套SiCl4蒸发器及一套热水系统。
7) 拆除3#厂房9对棒还原炉，放置新增4台12对棒还原炉及4套SiHCl3蒸发器、3套SiCl4蒸发器。
2、 尾气回收系统
1) 新增1套解决能力为10000Nm3/h尾气回收系统专门用于解决还原尾气
2) 既有CDI-1、5用于解决氢化尾气，CDI-2备用
3) 拆除1#硅芯厂房用于安装新尾气回收系统。
3、精馏系统
精馏系统立足于在既有设备基本上进行提产增效，不新增精馏塔。
1) 为提高还原回收料解决能力，需更换9级、10级精馏塔塔顶冷凝器，并将9级、10级精馏塔某些管道进行互联，以达到9级、10级塔可以进行串联和并联操作。
2) 为提高氢化回收料解决能力，需更换12级精馏塔塔顶冷凝器，并将11级、12级、8级精馏塔某些管道进行互联，以达到能将11级塔顶产品某些分流至8级塔解决规定，以减轻12级塔负荷，从而保证氢化回收料提纯效果。
3) 为提高合成料提纯解决能力，需更换3级塔及8级塔塔顶冷凝器。
4) 减少塔顶冷凝器位置至2#厂房3楼，以消除波纹管补偿器安全隐患，减少循环水电耗。
4、公用工程
1) 新增一套1000Nm3/h空分制氮设备以满足新增氮气需求。
2) 新增一台900kw循环水泵以增大全厂循环水流量。
5、硅芯炉
改造4台既有硅芯炉为一次拉制5根硅芯炉，以提高硅芯产量。
6、制氢
新增一台250Nm3/h电解槽

五、 改造投资、成本估算

1、 设备投资表
序号
重要设备名称
数量
单位
单价/万元
总价/万元
还原氢化

1
12对棒还原炉
13
台
225
2925
2
TCS蒸发器和分离器
13
套
100
1300
3
还原炉进出气换热器
15
台
30
450
4
还原炉尾气冷却器
5
台
35
175
5
TCS汽化器热水循环系统
5
套
40
200
6
干式变压器
（10KV，3600KVA)
5
台
94
470
7
调功电源柜
5
套
100
500
8
铜排及共箱母线
5
套
15
75
9
高低压电缆及控制电缆、桥架

台

190
10
高压启动干式变压器
（10KV，1000KVA)
1
台
20
20
11
高压启动电源系统
1
套
190
190
12
隔离柜及切换柜
12
套
30
360
13
高低压电缆及控制电缆、桥架

台

250
14
高压启动系统铜排
8
套
10
80
15
氢化炉炉筒
11
台
40
440
16
STC汽化器及分离器
3
套
70
210
17
汽化器热水循环系统
1
台
50
50
18
12对棒还原炉仪表、阀门

1480
19
氢化仪表、阀门

192

小计

9557
尾气回收

1
尾气压缩机
3
台
1200
3600
2
R22冷冻机
2
台
500
1000
3
盐水冷冻机
2
台
250
500
4
非标设备

400
5
再生尾气压缩机
2
台
100
200
6
仪表

300
7
管道、阀门

500
8
电气

650

小计

7150
精馏

1
塔顶冷凝器
21
台
120
2520
2
回流液罐
21
台
5
105
3
仪表、阀门
1000
个

440
4
屏蔽泵
42
台
5
210

小计

3275
公用工程

1
1000Nm3/h空分制氮装置
1
套
300
300
2
900kw循环水泵
1
台
90
90

小计

390
硅芯炉

1
可同步拉制多根硅芯炉设备
4
台
170
680
制氢

1
250Nm3/h电解槽（含电气）
1
台
297
297

总计

21349

2、土建安装投资表
序号
重要项目
费用/万元
1
设计费
700
2
还原氢化系统土建
200
3
还原氢化系统安装
870
4
精馏系统安装
670
5
精馏系统框架改造
120
6
拆除1#硅芯厂房
30
7
新增CDI土建安装
600

新增CDI低压配电室
50
8
新增空分制氮设备
30
9
新增循环水泵
10
10
改造4台硅芯炉
52
11
新增制氢电解槽
15

总计
3147

设备投资和建安费用共计24696万元。

3、改造先后运营物耗分析

改造前
改造后
(含新氢化炉)
增减
单位
备注
多晶硅产能
1000
1500
500
吨/年

还原直接电耗
135
80
-55
kwh/kg.Si

蒸发器蒸汽
0.5
2.5
2
吨/h

3#厂房外循环水

-500
吨/h

9对棒循环水泵电耗
180
0
-180
kw

氢化用氢气
250
450
200
Nm3/h

氢化得到SiHCl3
1168
2200
1032
kg/h

氢化转化SiCl4
1465
2900
1435
kg/h

氢化电耗
4088
7700
3612
kw
按每公斤SiHCl3耗电3.5kwh计算
碳复合材料
2/20
10/14
8/-6
套/年

新CDI电耗
0
3147
3147
kw

新CDI蒸汽
0
7.4
7.4
吨/h

新CDI循环水
0
1782
1782
吨/h

CDI-2电耗
1476
0
-1500
kw

CDI-2蒸汽
3.6
0
-3.6
吨/h

CDI-2循环水
560
0
-560
吨/h

CDI-5电耗
0
1500
1500
kw

CDI-5蒸汽
0
3.6
3.6
吨/h

CDI-5循环水
0
560
560
吨/h

精馏塔蒸汽

9
吨/h

精馏塔泵电耗(含增压泵)

-500
kw

新增空分装置电耗

433
kw

新增循环水泵电耗

900
kw

硅芯炉用氢气

-1
Nm3/h

硅芯炉电耗

41
kw

硅芯料消耗

6000
kg/年

产品包装袋

11
个/年

硝酸

88
桶/年
硅块清洗量按8%计算
氢氟酸

27
桶/年
合成用液氯
1000
0
-1000
吨/年
按合成炉一开一备，年运营6000小时计算，氢气、HCl全回收使用
合成用氢气
336000
0
-336000
Nm3/年
合成用硅粉
280
1250
970
吨/年
外购SiHCl3
9000
7000
-
吨/年

六、 效益分析
1500吨成本分析表
成本要素
项目
消耗总量(吨)
消耗总额(万元)
占总成本比重
单位成本
原材料
硅粉
1250
1,602.56
3.52%

液氯
0
-
0.00%

三氯氢硅
7000
5,264.96
11.58%

辅助材料
0
650.00
1.43%

人工成本
人工费用
0
2,700.00
5.94%

电力
电，万度
25500
13,076.92
28.76%

天然气
天然气，万方
3120
5,466.90
12.02%

折旧
折旧

13,161.00
28.94%

维修
维修

2,750.00
6.05%

其他
安全费及其他

800.00
1.76%

生产成本共计

45,472.35
100.00%
30.31
三项费用
销售费用

500.00

财务费用

2,600.00

管理费用

3,800.00

三项费用共计

6,900.00

4.60
全成本共计

52,372.35

34.91
当前售价42万元/吨，不含税价为
35.90

1、 总投资为2.47亿元。
2、 原材料消耗单价按照当前平均价格计算。
3、 静态投资回收期为1.，即1年1个月，投资回收期=1+（(节约成本每吨14万×1500吨+每年新增折旧2470万元)/12）/（总投资2.47亿元-第一年节约总成本和第一年折旧共计23470万元），其中节约成本=全年平均总成本49.9万-技改后全成本34.9万元。