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氩气回收 政府设计书

附录A

企业技术开发项目设计书

项目名称氩气回收

企业名称镇江荣德新能源有限公司

企业法人(签名)

项目负责人余刚电话

项目起止时间2011 年 1 月至2012 年 1 月

填报日期2011 年 2 月9 日

江苏省科技厅2006年制

一、立项依据

1.国内外现状、水平和发展趋势;

国内目前没有对多晶铸锭炉排放的氩气进行回收的项目,我们的兄弟单位最近做了一些在硅芯炉上取样分析的工作。我们已经将与2010年9月将氩气取样,在上海国家检测中心检测过杂质指标。根据指标我们联系了国内外较大的气体回收处理厂家,请林德气体、中船重工718所、东方气体等厂家来我厂实际交流,林德气体因为有类似的项目在做,不会和我们合作。中船重工718所项目较多,同时认为氩气中分离氮气他们没有经验,暂不考虑。东方气体在氩气回收中已经积累了一定经验,我们现场也看到用于色谱分析仪用的氩气净化装置,同时东方气体的母公司竟立制氢是国内最大的气体回收厂家,规模比中船重工718所大,东方气体作为子公司专业做氩气、氢气的回收。选择了东方气体做我们的合作单位。来我公司实际交流合作,我们共同设计了氩气回收的基本流程,开会讨论确定了氩气回收流程图

目前国际上还没有成熟运行的此类项目,德国的专业气体公司林德气体公司和美国硅片专业制造商MEMC公司合作在马来西亚工厂在试验相似的项目。目前做太阳能硅片的产能大部分集中在国内,国内有一些单位开始做一些氩气回用的项目

调研、试验。用一些氩气回收纯化设备来处理单晶炉、排放的氩气。我们进行的是铸锭炉的氩气回用,我们的整个工艺带入的污染物与单晶炉相比数量较少,便于处理、回用。

2.项目开发的目的、意义;

目前氩气供应比较紧张,氩气价格又高。从改善低碳环境的角度出发,氩气回收将成为未来发展中一件很有意义的工作。减少了硅片的制造成本,减少了氩气的排放,循环使用节省了从空气中分离氩气所需的能耗。目前国际上还没有成熟运行的此类项目,德国的专业气体公司和美国MEMC合作在马来西亚工厂在试验。

回用整套设备运行成本:回收0.657元/每公斤(每立方米氩气需要费用1.17元,其中运行电费75度/台,耗材更换10.14元/台),管道改造的费用取决于每台回收装置计划回收多少台炉子的废气,管道改造预计18万;设备的占地面积为70m2人工4位,设备折旧,每回收100台炉子氩气纯化设备投资在90万元,总投资约320万,设备6年折旧,则每立的氩气回收设备折旧费为0.21元。将运行费用、设备投资相加,总计0.864元/公斤,(原来的氩气价格6000元/吨)将为生产节约费用:6-0.864=5.136元/公斤。每年需要氩气约9000吨(150台单晶,约200台多晶)按照回收60%以上计:9000*1000*5.136=4622.4万元/年

3.本项目达到的技术水平及市场前景。

我们在国内最早进行铸锭炉氩气回用,国外类似的项目德国的专业气体公司和美国MEMC合作在马来西亚工厂的试验项目还没有正常运行的信息。我们再铸锭炉氩气纯化环节中,借鉴了其他种类气体纯化领域的一些技术,用于氩气的纯化,

在铸锭炉内做一些工艺调整以适应这种纯化后的气体,以保证能顺利正常生产,目前我们还没有看到国内外同行采用这些方法的类似报道。铸锭炉氩气回用工艺在国内外处于领先地位。

项目做成后可以节约:每使用一公斤氩气节省5.136元(按照氩气2010年市价6元/公斤,回用成本0.864元/公斤计算)。我公司每年可节省4622.4万元。项目的经济效益、社会效益比较大。目前太阳能硅片使用的晶体生长炉很多(铸锭炉约在2000台、单晶炉约1500台),做这项工作很有意义。

二、开发内容和目标

1.项目主要内容、目标及关键技术;

将铸锭炉合炉抽空阶段的空气排放,关闭排气管上的阀门,将从铸锭炉里面排放出来的氩气引入回收纯化设备净化,净化好的氩气经过在线监测设备监测,不符合要求时排空,符合要求的氩气接入铸锭炉氩气进气管路回用,管路上装一个压力变送器(回收到的氩气可能里面含有N2,不能净化到一定的纯度,我们的铸锭炉有设置有一种材料,高温下的还原性较强可以优先消耗掉残留的微量N2)。

项目的主要目标:

除油器精滤除油

油含量2.8mg/m3除油0.1mg/m3

反应转化分子筛法

CO 3000ppm CO2 112ppm CO、CO2总量小于2ppm

转化成CO2、吸气剂去除多余O2

O2大于1000ppm O2≤0.5ppm

调节温度反应去除

N2 260ppm N2<4ppm

吸气剂去除

H2O 85ppm H2O≤3ppm(露点-68度)

精滤

粉尘0.1 mg/m3 过滤 0.01U,3.5个/L

去除下列杂质:

油含量2.8mg/m3、

CO 3000ppm,

02大于1000ppm,

N2 260ppm,

CO2 112ppm、

粉尘0.1 mg/m3

H2O 85ppm

去除后的目标:

除油0.1mg/m3

CO、CO2总量小于2ppm

O2≤0.5ppm

N2<4ppm

H2O≤3ppm(露点-68度)

过滤 0.01U,3.5个/L

项目的关键技术:

我们再铸锭炉氩气纯化环节中,借鉴了其他种类气体纯化领域的一些技术,用于氩气的纯化试验;在铸锭炉内做一些工艺调整以适应这种纯化后的气体,以保证能顺利正常生产。

2.技术创新之处;

我们再铸锭炉氩气纯化环节中,借鉴了其他种类气体纯化领域的一些技术,用于氩气的纯化,可以较好的处理氩气中的N2;在铸锭炉内做一些工艺调整以适应这种纯化后的气体,以保证能顺利正常生产。

净化好的氩气经过在线监测设备监测,不符合要求时排空,符合要求的氩气接入铸锭炉氩气进气管路回用,管路上装一个压力变送器(回收到的氩气可能里面含有N2,不能净化到一定的纯度,我们的铸锭炉有设置有一种材料,高温下的还原性较强可以优先消耗掉残留的微量N2)。

3.主要技术指标或经济

项目做成后可以节约:每使用一公斤氩气节省5.136元(按照氩气2010年市价6元/公斤,回用成本0.864元/公斤计算)。我公司每年可节省4622.4万元。项目的经济效益、社会效益比较大。目前太阳能硅片使用的晶体生长炉很多(铸锭炉约在2000台、单晶炉约1500台),做这项工作很有意义。

三、开发试验方法及技术路线(工艺路线)

回用流程:如下图所示

氩气回收 政府设计书

纯化的基本方法:

采用物理吸附及化学反应的方法来去除氩气中的杂质。

物理吸附,如采用冷冻、过滤、吸附方法。

化学反应,根据杂质固有的特性,在催化剂或者吸附剂的作用下,将杂质反应掉,生成一种能被吸附剂吸收掉的物质,从而提纯氩气的纯度。

1、进气:关闭如图真空泵1左边的阀门,打开真空泵右边的阀门,氩气进过1

真空泵的抽空将氩气输送进2储罐(当真空泵里面是空气时,我们关闭图上真空泵右边的阀门,打开左边的阀门让空气排放。

2、稳定:2储罐的作用是稳定一下氩气,调节氩气的量。

3、增压:经过3压缩机给氩气增压,使从真空泵里出来,基本没有压力的氩气

达到4公斤左右的压力,便于纯化操作。

4、除油:将增压后的氩气通过除油器,进行过滤操作,精滤达到0.1U的精度。

5、过滤:氩气经过5、

6、7三级过滤操作,滤掉一些粉尘、油份。

6、混合:在8混合器里面混合气体,在此可能参入一些氧气(9流量计可以计

量参入一些参加反应的气体。同时便于反应器10的再生操作)

7、反应转化:在反应器内使杂质CO与O2反应转化为CO2,在一定的条件

下使用催化剂完成转化。反应后有过量的O2,及产物CO2。

8、吸收:把反应后过量的O2、CO2、H2O和少量的CO在吸收器里面用分

子筛的办法去除。(大量的氩气回收项目可以用低温去除,或溶液去除)

11、12吸收器并联使用,在一个吸收器需要更换时使用另一个吸收器,

同时在管路上设置在线监测器,当前级处理不能达到要求时可以及时放空。

9、净化:检测O2、CO2、CO含量合格的氩气进入13净化器里面调节温度

可以去除N2(一定温度下合金属反应去除)、同时改净化器也可净化

O2、CO、CO2。在管路上设置在线监测装置,当N2、H2O合格时进

入下个流程,不合格放空

10、过滤:氩气进过过滤器滤掉粉尘状杂质,达到过滤0.01U,3.5个/L

在回用的管路上安装压力变送器,以避免新鲜氩气(从气体公司外购

的氩气)的压力高于回收装置的压力而使新鲜氩气充入回收系统

各种杂质的净化办法

除油器精滤除油

油含量2.8mg/m3、除油0.1mg/m3

反应转化分子筛法

CO 3000ppm CO2 112ppm CO、CO2总量小于2ppm

转化成CO2、吸气剂去除多余O2

O2大于1000ppm O2≤0.5ppm

调节温度反应去除

N 2 260ppm

N 2<4ppm 吸气剂去除

H 2O 85ppm H 2O ≤3ppm (露点-68度)

精滤

粉尘0.1 mg/m 3 过滤 0.01U ,3.5个/L

四、现有开发条件和工作基础

氩气回收 政府设计书

1.承担单位开展本项目的优势(人才、设施条件); 主要研究人员情况 我们具有国际先进的铸锭设备100多台,有合作方氩气纯化的实际经验,荣德公司曾经试验使用过氮气、氩气等气体用于铸锭生产积累了一定的实际经验。委托

上海市计量测试技术研究院(华东国家计量测试中心)进行氩气尾气检测、纯化后准备回用的氩气检测。

2.已有的工作基础,如预试及小试成果等。

已经将铸锭炉用过的氩气进行回收,采样委托上海市计量测试技术研究院(华东国家计量测试中心)进行氩气尾气检测、按照检测结果和合作单位进行试验流程设计、经过公司内部评审、立项。委托合作单位制作纯化设备,设备制作已经接近结束,4月份会到位。已经准备了3台铸锭炉及氩气回收管线,回用接口、相关试验耗材。

五、计划进度(包括总的研究期限、年度计划进度)

由于内部评审的时间较长原时间点延后30天

附表:氩气回用项目计划进度表

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六、经费预算

附表是:经费支出预算单位:千元

单位:千元

氩气回收 政府设计书

项目预计总经费115.4元。

七、主要(大中型)仪器设备清单

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八、技术研究开发机构名称及情况

镇江荣德新能源科技有限公司技术部

研发团队

镇江荣德新能源科技有限公司拥有一支年轻且卓越的研发团队,从事硅片料理、开方、铸锭、切片、清包整个生产流程的应用研究,改进现有生产工艺和新技术的研发。

公司首席技术总监路景刚先生来自北卡罗来纳州立大学,具有数年光伏技术的研发经验,是光伏领域的杰出专家。公司研发团队目前共有25人,其中教授级专家3名,硕士5名,掌握生产经验的本专科17名。团队计划再吸收6~8名高校相关专业的优秀毕业生,强化技术团队的梯队建设。

公司在多晶、单晶硅料整个工作流程中的工艺改进和先进技术上积累了丰富的知识、技能和经验,并拥有大量的专利和专有技术。技术团队还积极发展与科研领先