編者按：

7月26日，《中國化工報》二版刊登了《物“晶”天擇   “硅”在創(chuàng)新——中國化學華陸公司自主開發(fā)多晶硅技術引領行業(yè)發(fā)展紀實》專題報道，對中國化學華陸公司以突破國外“卡脖子”技術為己任，彰顯央企擔當作為，長期以來致力于技術進步，潛心鉆研攻關、大膽開拓創(chuàng)新，成功掌握多晶硅冷氫化核心技術，填補我國在多晶硅生產領域的多項技術空白，為推動我國光伏產業(yè)蓬勃發(fā)展等方面進行了詳細報道。據(jù)統(tǒng)計，2019年我國多晶硅產量達到34.2萬噸，連續(xù)7年位居全球首位，產能占比達到近70%，穩(wěn)居全球第一。

僅近兩年來，由中國化學華陸公司承擔的多晶硅設計項目達產后，預計貢獻清潔能源年發(fā)電約200GW。按火電測算，可減少煤炭消耗約1.2億噸標煤，降低碳排放3.5億噸，這將為實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標作出積極貢獻。

展望未來，中國化學華陸公司將從企業(yè)實際出發(fā)，強化技術創(chuàng)新驅動引領，積極響應國家重大戰(zhàn)略決策，持續(xù)強化工程、研發(fā)、實業(yè)等業(yè)務板塊的核心競爭力，努力打造成為實現(xiàn)“雙碳”目標的整體解決方案提供商。

現(xiàn)將《中國化工報》專題報道全文轉載，供讀者閱讀。

物“晶”天擇  “硅”在創(chuàng)新

——中國化學華陸公司自主開發(fā)多晶硅技術引領行業(yè)發(fā)展紀實

近日，中國化學華陸工程科技有限責任公司與印度、中亞地區(qū)相關企業(yè)達成前期合作意向，華陸公司開發(fā)的具有自主知識產權的多晶硅生產技術有望進入國際市場。這將是我國多晶硅技術首次走出國門、走向海外。

從被國外技術封鎖到自主創(chuàng)新填補國內空白，再到如今技術領先全球、出口國外，華陸公司經過15年孜孜以求的攻關探索，走出了一條多晶硅關鍵核心技術的自主創(chuàng)新之路，為我國光伏產業(yè)的蓬勃發(fā)展奠定了基礎。

從無到有 突破國外技術封鎖

在我國多晶硅技術研發(fā)領域，華陸公司獨樹一幟，在這其中不能不提及公司原副總工程師、工藝室主任陳維平。他幾十年如一日專注有機硅、多晶硅技術創(chuàng)新，獲得了多項成果，為行業(yè)快速發(fā)展傾注了無數(shù)心血和汗水，在業(yè)內傳為佳話。

 “2006年之前，我國多晶硅嚴重依賴進口，那時年產量不足100噸，僅用于半導體行業(yè)。”陳維平回憶道。

　　多晶硅是太陽能光伏和電子信息產業(yè)重要的基礎原料，作為半導體材料，全球85%以上的光伏電池和95%以上的半導體元器件均采用硅基材料。2005年，全球太陽能電池產量快速增加，直接拉動多晶硅迅猛增長，市場供不應求，迎來井噴式發(fā)展。

　　國外熱火朝天，國內卻冷冷清清。由于多晶硅生產技術被德國、美國、日本等少數(shù)發(fā)達國家掌握，彼時中國95%以上多晶硅材料依賴進口。國內生產規(guī)模小、工藝技術路線不完整、環(huán)境污染重、消耗成本高，多晶硅行業(yè)一直帶著“高污染、高能耗”的帽子，成為制約信息產業(yè)和光伏產業(yè)發(fā)展的瓶頸。國外實行嚴格的技術封鎖，中國多晶硅生產面臨嚴重的“卡脖子”風險。

　　為改變技術受制于人的被動局面，華陸公司憑借自身在有機硅、三氯氫硅合成方面積累的豐富經驗和技術優(yōu)勢，2005年由陳維平牽頭組建多晶硅技術開發(fā)和工程設計團隊，著手多晶硅核心工藝開發(fā)。

　　技術研發(fā)之路沒有鮮花和掌聲，只有辛勤的汗水和默默的付出。在國外技術封鎖、國內缺少資料，沒有經驗可借鑒的情況下，陳維平領銜的技術團隊發(fā)揚華陸人“能啃、敢啃硬骨頭”的精神，舍棄了幾乎所有的休息時間，一頭扎進研發(fā)工作中。他們反復鉆研、仔細推敲，積極探索、大膽創(chuàng)新，攻克了還原爐高壓啟動、冷氫化、精餾、尾氣回收等一個又一個技術難關，攀登一座又一座高峰。不到1年時間，該團隊成功掌握多晶硅冷氫化核心技術，填補了我國在多晶硅生產領域的多項技術空白。

從有到優(yōu) 站在全球技術之巔

　　多晶硅是由硅純度較低的冶金級硅提煉而來，此前國內外多晶硅生產主要工藝技術有改良西門子法、硅烷法等，其中改良西門子法一直是多晶硅生產最主要的工藝，生產電子級和太陽能級多晶硅。

　　陳維平介紹，生產1噸多晶硅副產約20噸四氯化硅，如何有效地將四氯化硅轉化為多晶硅的原料三氯氫硅，是整個多晶硅生產環(huán)節(jié)的關鍵。冷氫化技術因具有轉化率高、能耗低、投資小等特點，近年來逐漸代替熱氫化技術。

　　在2006年陳維平技術團隊攻克冷氫化技術的同時，江蘇中能敏銳把握先機，果斷啟動建設1500噸/年多晶硅生產裝置。

　　這個當時國內最大的多晶硅項目，是華陸公司負責多晶硅技術開發(fā)和工程設計的首個“作品”。陳維平扎根項目現(xiàn)場，發(fā)揚敢為人先、不甘人后的拼搏進取精神，與技術人員、操作人員一起研究、分析和調試運行參數(shù)，經常在深夜討論設計方案、解決難題。

　　功夫不負有心人。經過1年半的努力，2007年12月該裝置建成投產。“這是全國第一個使用冷氫化技術的項目，還創(chuàng)造了當時的3項世界第一，即同類規(guī)模項目建設施工周期最短、單位產品規(guī)模投資最少、技術創(chuàng)新水平最高?！标惥S平說。

　　與國外冷氫化技術相比，華陸公司創(chuàng)新性地解決了副產物氯化氫的循環(huán)問題；設計的大型流化床反應器，使四氯化硅轉化率達到26%以上，比國外同類技術高6個百分點；通過優(yōu)化熱量回收系統(tǒng)設計，三氯氫硅電耗大幅降低至0.2千瓦時/噸，為國外冷氫化技術的一半；開發(fā)的文丘里+洗滌塔相結合的濕法除塵系統(tǒng)，以及旋風+過濾器的干法除塵系統(tǒng)，減少了渣漿中硅粉含量，提高了系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，冷氫化裝置連續(xù)運行周期延長至1年以上。

　　與國外技術采用導熱油加熱汽化四氯化硅不同，華陸公司開發(fā)的四氯化硅和氫氣混合汽化工藝，僅使用副產的0.8MPa蒸汽，不需要配套復雜的導熱油系統(tǒng)。同時，他們開發(fā)了大型還原爐和還原爐熱能回收技術、多級耦合精餾技術、尾氣回收分離技術等，使多晶硅成本進一步降低。

　　寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。華陸公司的冷氫化技術在江蘇中能的首次成功應用，并不斷在關鍵核心技術研發(fā)上取得突破，優(yōu)于國外先進技術水平，一時間引起了全球多晶硅行業(yè)的關注，推動多晶硅格局發(fā)生重大變革。國外企業(yè)2009年開始陸續(xù)向我國主動轉讓冷氫化技術，轉讓費迅速下跌。

　　近年來，華陸公司以冷氫化技術為代表的多晶硅工藝技術群，累計獲得專有專利技術14項，獲得國家、省級、行業(yè)級獎項8項。陳維平主持設計的江蘇中能1500噸/年多晶硅項目榮獲全國優(yōu)秀工程勘察設計銀獎，主持開發(fā)的“一種用于多晶硅生產提高還原沉積反應效率的方法”榮獲中國氟硅行業(yè)專利一等獎，四氯化硅氯氫化法制取三氯氫硅技術榮獲中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會科技進步二等獎，多晶硅生產技術應用獲得陜西省科學技術二等獎、中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會科技進步二等獎。

順應大勢 奉獻清潔能源

　　在華陸公司企業(yè)文化展廳的顯眼位置，展示著一份多晶硅樣品。這是江蘇中能生產出的第一爐多晶硅硅棒。

　　嘗到發(fā)展甜頭的江蘇中能不斷擴大產能，尤其是2008年建成的1.05萬噸/年三期項目，為同期裝置規(guī)模最大。該項目同時采用冷氫化技術、還原爐熱能回收技術和高效的精餾分離技術，能耗為當時國內最低。

　　技術創(chuàng)新永無止境。華陸公司堅持技術進步，不斷優(yōu)化完善冷氫化工藝。2009年以來，該公司與多家多晶硅企業(yè)合作，以“節(jié)能降耗、挖潛消瓶、提高效益”為目標，實施一系列技術升級改造，解決了制約多晶硅生產能耗及成本高等共性問題，使多晶硅裝置的投資和生產成本大幅降低。

　　通過系統(tǒng)整合優(yōu)化，多晶硅的電耗由200千瓦時/千克降至65千瓦時/千克，蒸汽單耗由160噸降為零，硅粉單耗由2.3噸下降到1.08噸，主要原材料和公用工程消耗也進一步下降，直接帶動光伏發(fā)電成本大幅下降至火電先進水平。

　　從年產1500噸規(guī)模起步，近年來華陸公司形成了3000噸級、6000噸級、10000噸級、15000噸、30000噸級等一系列完整的多晶硅技術工藝包，實現(xiàn)多晶硅產品由千噸級到萬噸級的跨越，使得噸多晶硅成本降低了95%以上，為中國多晶硅及光伏產業(yè)的快速發(fā)展奠定了基礎。截至2020年底，國內多晶硅總年產能達45萬噸。

　　2020年，華陸公司斬獲當年國內新開工所有多晶硅項目的設計合同，7個項目總年產能為20萬噸，占當年國內總產量的約45%。同時承接了國內第一個多晶硅EPC總承包項目——江蘇中能硅烷法多晶硅配套冷氫化技改工程。目前，該項目設計已結束，正在進行設備吊裝和管道預制，預計今年10月建成開車。2021年上半年，華陸公司又新簽多晶硅項目9個，總年產能達40萬噸。

　　近兩年華陸公司承擔的多晶硅設計項目達產后，預計貢獻清潔能源年發(fā)電約200GW。按火電測算，減少煤炭消耗約1.2億噸標煤，降低碳排放3.5億噸。

　　大力發(fā)展可再生清潔能源是實現(xiàn)碳達峰、碳中和的重要途徑。目前，光伏發(fā)電僅占我國發(fā)電總量的3.5%，距離12%的目標仍有很大空間。預計2022年國內光伏裝機容量達到300GW以上，多晶硅需求超過100萬噸。而到2050年，近四成的用電量將來自光伏，多晶硅作為光伏產業(yè)的主要原料前景廣闊。

　　陳維平表示，華陸公司積極響應國家碳達峰、碳中和政策，將矢志不渝堅持技術創(chuàng)新，增強核心競爭力，為我國光伏產業(yè)快速發(fā)展、奉獻清潔能源貢獻華陸力量。他們將進一步提高多晶硅品質，降低能耗和生產成本，力爭使生產成本再降低10%，使光伏低電成為現(xiàn)實;同時開發(fā)顆粒硅技術，與協(xié)鑫集團合作進行顆粒硅項目工程化及技術優(yōu)化等。