自動化多晶硅還原爐清洗系統為光伏行業實現“雙碳目標”助力

在“雙碳目標”的背景下，光伏成為可再生能源實現雙碳目標的主要助力，多晶硅料位于光伏產業鏈的最上游，行業壁壘較高，且具備周期性兼資源屬性，當前全球硅料供需緊平衡，多晶硅料國產替代效應顯著，進一步掌握全球供給話語權。隨著國內多晶硅價格不斷上升，產能持續擴張，通威股份、保利協鑫、新疆大全等一線多晶硅企業也開啟了擴產之路，若現有擴產計劃全部如期達產，2022年我國多晶硅產能有望達到95萬噸，較2020年增長126%。

改良西門子法是目前生產多晶硅最為成熟、可靠、投產速度最快的工藝，因其具有節能降耗顯著、成本低、質量好、采用綜合利用技術，對環境不產生污染等優勢，被國內外多晶硅生產企業廣泛采用。根據中國光伏行業協會的數據顯示：2019年全球多晶硅產量中采用改良西門子法生產多晶硅占比高達97.8%；這一現象在我國也不例外，2020年國內采用改良西門子法生產多晶硅約占全國總產量的97.2%。
 
多晶硅還原爐作為改良西門子法生產的核心設備，也是決定其產能、能耗、環保指標以及可靠性、安全性的關鍵因素。多晶硅的生產過程中，對還原爐的沉積環境的潔凈度要求特別高，多晶硅還原爐內表面要求潔凈、光滑，甚至達到呈鏡面要求。任何顆粒性雜質、油脂等物質余留在爐內，都會對產品質量造成影響。還原爐鐘罩污染物易造成內表面熱量反射減少，熱場分布不均勻，生產能耗增加，硅芯擊不穿或產品質量污染，從而引起多晶硅生產成本的上升，生產效率的下降，因此對還原爐內的清洗十分必要。

針對還原爐的清洗，其中清洗和烘干是不可缺少的環節，過去以人工清洗為主，不安全，不環保，清洗的一致性也難以保證，清洗效果差，自動化程度低，效率不高。隨著科技的發展，還原爐清洗方式也逐漸從人工清洗向機械化清洗發展，然而現有清洗技術多存在多晶硅還原爐清洗烘干不安全，不環保，不具有一致性和均勻性，清洗效果差，自動化程度低，效率不高的缺陷。

為解決現有技術存在的諸多問題，德高潔自主研發并投入使用了一款自動化高壓水多晶硅還原爐鐘罩清洗系統，系統充分發揮高壓水的技術優勢，結合全面電子化自動操作，用PLC+觸摸屏柔性自動控制系統，實現對還原爐鐘罩的自動清洗和烘干。系統管理操作簡單、自動化程度強、能顯著提高還原爐清洗效率、降低設備損耗。確保還原爐鐘罩達到“無油、無水、無塵”標準化生產環境，為多晶硅生產純度、質量提升助力。

其工作原理是以高壓水射流為動力自驅動三維自動旋轉噴頭，形成360°的網狀噴射表面，完成鐘罩內部表面的水力掃射，用專用清洗劑等為主要清洗液，用純水(去離子水或叫脫鹽水)漂洗，用高純水沖洗，完成清洗過程。其后用經過三級凈化(10萬級)的純凈空氣，梯級加熱，保證烘干完的鐘罩不再結露，可直接進入生產作業。全密閉式清洗烘干系統，使污染物(廢氣、廢水等)在受控的條件下，按設計出口排放，基本消除了對現場及操作人員的污染。
 
德高潔高壓水多晶硅還原爐鐘罩自動清洗系統，一套系統可以實現多種型號鐘罩的自動清洗烘干，清洗烘干時間、溫度、清洗、漂洗液的選擇工藝參數可以根據需要自行調整設定，同時具有半自動或手動功能。節省了人力物力，大大降低勞動強度。一次吊裝在一個工作臺上完成全部清洗、烘干過程。根據客戶需求，還可根據使用方不同鐘罩、車間廠房的情況，能源條件不同，提供個性化設計。

隨著科學技術的不斷發展，多晶硅生產工藝也是多樣化，除多晶硅主流制備工藝改良西門子法以外，其中硅烷硫化床法頗受關注，硅烷硫化床工藝所產出顆粒硅雖然相比棒狀硅有諸多優勢，但技術壁壘較高，目前國內僅有保利協鑫掌握硅烷流化床工藝，預計未來仍以改良西門子法為主。故而，在以改良西門子法為多晶硅生產主流工藝的當下，為確保對晶硅的產品質量、生產安全、生產效率不受影響，多晶硅還原爐的清洗作業不容忽視。