300MW单晶硅环评报告书.docx

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300MW单晶硅环评报告书

300MW单晶硅环评报告书

安徽天翊光能有限公司

年产2100吨高效单晶硅项目

环境影响专项分析

环境技术咨询工程公司

二○一○年10月

1工程概况

主要从事单晶硅棒、单晶硅片及多晶硅锭、多晶硅片的研发、生产及销售服务。

本项目是以多晶硅为主要原料，生产2100t/a高效单晶硅棒（折合1680t/a单晶硅方棒）。

项目拟建厂址位于安徽马鞍山南部承接产业转移集中区，购买工艺及辅助设备仪器302（套），总建筑面积约6850.75平方米。

本项目产品高效单晶硅棒规格为8英寸，属于《产业结构调整指导目录》（2005年本）中国家鼓励发展的“6英寸及以上单晶硅、多晶硅及晶片制造”，因此项目建设符合国家产业政策的要求。

1.1工程基本情况

1.1.1工程基本情况

根据现场调查，项目拟建地现状为农田，工程基本情况见表1-1。

表1-1工程基本情况一览表

序号

类别

建设内容及规模

1

项目名称

300兆瓦硅片太阳能光伏项目

2

建设性质

新建

3

建设地点

安徽马鞍山南部承接产业转移集中区

4

项目投资

总投资6.8亿分二期建成

5

工作制度

年工作8000h，折合333天，项目生产采用四班三运转，每天运行24h

6

劳动定员

员工共计2050人

7

原辅材料

原料多晶硅、籽晶、硝酸和氢氟酸的混酸等

8

公用工程

供水

自来水消耗量为234万吨/年，本项目所需自来水由预留接口引入，能满足要求

供电

项目用电量约37424万度/年，引自11万伏变电站

9

污水治理工程

废水处理站设计处理规模为3500m3/d，采用“中和+絮凝沉淀”工艺

10

排水去向

污水在厂内治理达标后通过管网进入集中区内当涂县污水净化中心处理，处理达标后排入黑河

1.1.2产品方案、性质及规格

1.1.2.1产品方案

本项目是以多晶硅为主要原料生产高效单晶硅棒，生产规模为每年单晶硅炉出炉高效单晶硅棒2100吨，折合产品单晶方棒1680吨/年，折合最终产品14000万硅片。

1.1.2.2产品性质及用途

化学名称：

单晶硅（Si，产品）

性质：

灰色金属光泽，密度2.32～2.34，熔点1410℃，沸点2355℃。

溶于氢氟酸和硝酸的混合酸，不溶于水、硝酸和盐酸。

常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反应。

具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料。

硅的单晶体具有基本完整的点阵结构的晶体，不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料，纯度要求达到99.9999％，甚至达到99.9999999％以上。

单晶硅按其直径分为6英寸、8英寸、12英寸（300毫米）及18英寸（450毫米）等

用途：

单晶硅主要用于制造半导体器件、太阳能电池，用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。

1.1.2.3产品规格

本项目产品高效单晶硅棒规格为8英寸，主要是用于制造太阳能电池片生产用的硅片。

1.1.3原辅材料及动力消耗

本工程主要原辅材料及动力消耗情况见表1-2。

表1-2本工程主要原料及动力消耗情况一览表

序号

名称

规格

吨产品消耗量

年耗量

1

多晶硅

/

1．03t/t

6889．56t

2

籽晶

碳含量<1.0ppma，晶向1-0-0，

材料等级一级

3．09根/t

5184根

3

石英坩埚

高纯石英坩埚

15．3只/t

25714只

4

氩气

/

6666.7m3/t

4480万m3

5

HF、HNO3的混酸

40%HF和60%HNO3（浓度分别为18%、26%）

混酸0.43t/t

混酸726。

32t

6

NaOH

片碱

0.25t/t

424t

7

切割液

聚乙二醇和碳化硅（1:

0.92）

0.09t/t

146．9t

8

水

/

863m3/t

234万m3

9

电

/

11.1万度/t

37424万度

1.1.4原辅材料理化性质

本工程主要原辅材料及产品理化、毒理性质见表1-3。

表1-3工程主要原辅材料及产品理化、毒理性质

序号

名称

理化性质

危险特性

毒性指标

1

硝酸

纯品为无色透明发烟液体，有酸味,相对密度（水=1）1.50（无水）,相对密度（空气=1）2.17,与水混溶,蒸汽压4.4kPa（20℃）。

本项目混酸中用到的硝酸浓度为26%。

具有强氧化性、强腐蚀性。

与易燃物（如苯）和有机物（如糖、纤维素等）接触会发生剧烈反应，甚至引起燃烧,与碱金属能发生剧烈反应

硝酸液及硝酸蒸气对皮肤和粘膜有强刺激和腐蚀作用。

浓硝酸烟雾吸入后可引起急性氮氧化物中毒。

吸入可引起肺炎。

大鼠吸入LC5049ppm/4小时

2

氢氟酸

无色透明有刺激性臭味的液体,与水混溶,相对密度（水=1）1.26（75%）；相对密度（空气=1）1.27

腐蚀性极强。

遇H发泡剂立即燃烧。

能与普通金属发生反应，放出氢气而与空气形成爆炸性混合物. 

LC501276ppm，1小时（大鼠吸入），有剧毒

3

氢氧

化钠

白色不透明固体，易潮解，易溶于水、乙醇、甘油，不溶于丙酮，相对密度（水=1）2.12，蒸汽压0.13kPa（739℃）

本品不会燃烧，遇水和水蒸气大量放热，形成腐蚀性溶液。

与酸发生中和反应并放热。

具有强腐蚀性。

/

4

多晶硅

性质：

硬度介于锗和石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。

加热至800℃以上即有延性，1300℃时显出明显变形。

常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反应。

高温熔融状态下，具有较大的化学活泼性，能与几乎任何材料作用。

具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料灰色金属光泽。

密度2.32~2.34。

熔点1410℃。

沸点2355℃。

溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。

5

单晶硅

性质：

硅的单晶体，是一种比较活泼的非金属元素，是晶体材料的重要组成部分，具有基本完整的点阵结构的晶体。

不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料。

纯度要求达到99.9999％，甚至达到99.9999999％以上。

用于制造半导体器件、太阳能电池等。

用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。

1.1.5项目建设内容

本项目主要建设内容详见表1-4。

表1-4工程主要建设内容表

序号

项目

建设内容

1

主体工程

洗晶厂房、仓库、单晶及硅片厂房等

2

辅助工程

动力厂房、氩气罐区、纯水制备、循环冷却系统等

3

环保工程

污水处理设施、废气处理设施等

4

办公区

综合办公楼、员工宿舍、餐厅等

1.1.6工程主要设备

本工程主要设备详见表1-5。

表1-5工程生产主要设备一览表

序号

设备名称

制造厂家/规格

数量（台/套）

一、洗晶车间

1

泡料池

国产

4

2

清洗机

国产

8

3

烘箱

国产

6

4

打磨机

国产

21

二、单晶及切片车间

1

单晶炉

国产

180

2

切片机

日本

45

3

带锯

国产

11

4

线切方机

HCT500S

12

5

少子寿命扫描仪

匈牙利施耐博WT2000

3

6

电阻率检测仪

匈牙利施耐博RT100

3

7

红外探伤仪

匈牙利施耐博

1

8

其它测试仪器

/

1

9

单晶表面抛光机

国产

7

三、辅助工程

1

冷却塔

国产

12

2

制冷机组

国产

3

3

软水、纯水制备设施

国产

1

1.1.7公用工程

1.1.7.1供排水

本项目自来水消耗量为234万吨/年。

集中区用水由当涂县自来水公司供给，黄太路要铺设有管径为DN400（mm）的供水主干管，项目拟建厂址附近有预留接口，水质满足国家《生活饮用水卫生标准》要求。

本项目所需自来水由集中区预留接口引入，且能满足项目生产和生活用水要求。

工程排水采取雨污分流，雨水直接排入集聚区的雨水管网，污水在厂内治理达标后通过集中区污水管网进入当涂县污水净化中心，处理后排入黑河。

1.1.7.2供电

项目用电量估计37424万度/年。

本项目部分工艺设备及消防用电设备属一级用电负荷，其余均属于二级用电负荷。

本项目用电由集中区11万伏变电站引来，在动力中心站内建设35KV总降压变电站一座，内设35KV高压配电设备、35KV/10KV主变压器，将供电电压由35KV降为10KV，为10KV终端变配电所供电，变电所内设10KV/0.4KV配电装置、10KV/0.4KV分配电变压器及低压配电装置。

1.1.8辅助工程

1.1.8.1纯水、软水制备

本项目生产中多晶硅料的清洗工段使用纯水，炉体冷却需用到软水，其中纯水制备时的前段工序可制得项目所需的软水。

本项目单晶炉冷却软水的用量为717m3/d，清洗原料的纯水用量为196m3/d。

纯水系统分成前处理和后处理两部分，均设置在动力厂房内。

前处理部分首先由纯水原水泵加压送至纯水站，经机械过滤、活性碳过滤等预处理后，由热交换器换热至25℃，再经过RO过滤器过滤，进入二级RO装置，制成10MΩ纯水，进入初级纯水箱。

后处理部分由纯水加压泵从初级纯水箱取水，经杀菌、脱气、离子交换进入终端纯水箱，最终由纯水输送泵经杀菌、热交换器、混床、超滤送至用户，循环回水再回至终端纯水箱。

纯水制备浓水回用至酸雾淋洗塔，软化废水部分回用至断头尾、滚磨、磨面工段，其余部分外排。

1.1.8.2氩气系统

单晶炉使用氩气作保护气，最大量450m3/h，平时用量350m3/h。

氩气贮罐设在生产厂房动力区附近的室外空地。

液氩低温槽车到接卸区后，接通贮罐与槽车的汽液相管，利用槽车的自身压力将低温液氩卸至贮罐。

液氩为低温贮存，液氩低温贮罐为真空绝热容器。

使用时，利用贮罐的压力将液氩送入气化器自然气化，再经减压阀组减压至0.5MPa后，通过氩气总管输送至主机房。

然后分别通过各支管，经二级减压至0.2MPa后，接至各单晶炉。

1.1.8.3循环冷却系统

本项目采用双级板式换热系统，共建循环冷却塔12座，冷却塔循环水量为1000m3/h。

本工程循环冷却水用于工艺冷却。

1.1.8.4动力厂房

动力厂房为单层钢筋砼框架结构，钢筋混凝土屋顶，层高7米；建筑火灾危险类别为戊类；主要包括变电站、制冷机组、纯水站、控制室和值班室等。

1.2工程生产工艺及产污环节分析

1.2.1本项目高效单晶硅棒生产工艺介绍

本项目高效单晶硅棒的生产采用直拉式（掺磷拉制N型高效单晶），将高纯度的多晶硅，在密闭的炉膛内熔化后，用单晶硅种子（籽晶）在熔化的硅液中逐渐生长出单晶硅的过程。

主要工艺过程包括：

选料、清洗（酸洗、水洗）、配料、装炉、拉晶、拆炉、断头尾、测试、圆棒切方、滚磨，磨面和切片。

（1）选料

根据产品要求，将作为原料的多晶硅、头尾料、埚底料按类分选。

（2）清洗

依次用酸、纯水进行清洗，除去原料表面的杂质，此工段产生的污染物主要为废液、酸性废水和酸雾等。

本项目原料清洗使用的酸为HF和HNO3的混酸。

Si+4HNO3+6HF

H2SiF6+NO2

+H2O

清洗工段反应式如下：

（3）配料

根据拉单晶的电阻率要求，按重量比例配置多晶硅、头尾料和埚底料。

（4）装炉

将配好的原料装入炉内、抽真空和充氩气。

（5）拉晶

加温将原料溶化，按控制程序拉制单晶。

当硅熔体的温度稳定之后，将籽晶浸入硅熔体中，然后将籽晶快速向上提升，长完细颈之后，降低温度与拉速，使得晶体的直径渐渐增长到所要大小，借着拉速与温度的不断调整，可使晶棒直径误差维持在正负2mm之间的等径，单晶硅棒取自于等径部分。

拉晶时间为45h左右，控制温度在1430℃左右。

（6）拆炉

待炉温冷却后，将炉内坩埚及余料取出，余料主要为多晶硅，此部分坩埚余料回用至选料工段，单晶硅棒进入下一道工序。

（7）断头尾

断头尾工段的目的是切除单晶硅棒的头部、尾部及超出客户规格的部分，并将单晶硅棒分段成切片设备可以处理的长度，此工段产生单晶硅棒头尾料。

头尾料和坩埚余料一起回用至选料工段。

（8）测试

取样测试单晶的氧碳含量及电阻率等。

（9）圆棒切方

将硅圆棒切成准四方型，得到最终产品单晶硅方棒。

此工段产生的污染物主要为废切割液。

切割液为聚乙二醇和碳化硅的混合物，使用量为587.6t/a，由厂家回收。

（10）滚磨、磨面

将单晶方棒四角的圆弧和方棒表面滚磨光滑。

本项目生产工艺流程及产污环节详见图1-1。

水洗

配料

装炉

测试

拉晶

纯水

断头尾

拆炉

圆棒切方、滚磨、磨面

单晶方棒---切片

氩气

酸洗

混酸

废水

坩埚余料（多晶硅）

头尾料

多晶硅

废液、酸雾

废水

软化废水

选料

软化废水

图1-1单晶硅生产工艺流程及产污环节图

废水

高效单晶硅棒

1.2.2产污环节分析

本工程生产过程中的主要产污环节见表1-6。

表1-6工程生产产污环节分析

项目

产污环节

主要污染物

废气

原料腐蚀酸洗

酸雾（氟化物、NOx）

无组织排放

氟化物

废水

生产废水

水洗工段

生产废水（HNO3、HF、硅粉）

断头尾、滚磨、磨面工段

纯水制备

纯水制备浓水

软水制备

软化废水

循环冷却系统

循环冷却水

酸雾淋洗净化处理

淋洗废水

办公生活区

办公生活污水

固体废物及废液

拆炉工段

破废的坩埚（石英）

废水处理站

泥渣

原料酸洗工段

酸性废液（HNO3、HF、H2SiF6）

圆棒切方工段

切割液（聚乙二醇和碳化硅）

噪声

生产区高噪声设备（制冷机组、冷却塔、各类泵）

噪声

1.3物料平衡及水平衡

1.3.1物料平衡

根据生产工艺设计参数，计算出本项目生产的物料平衡，硅平衡图见图1-2，氟平衡图见图1-3。

混酸（氢氟酸、硝酸）

污水处理站

图1-3单晶硅生产过程氟平衡图

酸洗

179.4

废液

酸雾

24.9

净化塔

厂家回收

排放废气

0.8

102.12

单位：

t/a

废水

73.7

2.78

废水

淋洗废水

80

固废

80.8

1.3.2用排水平衡

本项目建成运行后，新鲜水用量为4355m3/d，平均小时用水量为726m3，本项目用排水状况见表1-7。

全厂用排水平衡情况见图1-4。

表1-7本项目用排水状况表

序号

项目

单位

数值

1

总用水量

m3/d

171751

2

新鲜水量

m3/d

4355

3

循环水量

m3/d

167396

4

循环利用率

%

24.25

5

排水量

m3/d

1664

1.4本工程营运期污染因素分析

根据本工程生产过程分析及类比徐州中能高科技术有限公司、中能单晶硅有限责任公司多年运行期间污染物排放情况可知，本项目在营运期对周围环境的影响主要有废气、废水、固体废物及废液、设备噪声等。

1.4.1废气污染因素分析

本项目生产过程中产生的废气主要包括原料酸洗过程中产生的腐蚀酸雾和氟化物无组织排放废气。

1.4.1.1废气产生情况分析

（1）酸雾

本项目所用原料多晶硅需采用氢氟酸、硝酸混合酸进行腐蚀处理，为间歇式操作（每天运行15h左右），腐蚀清洗工段全部在通风柜中进行，此过程中挥发含NOx、HF酸雾。

通过类比徐州中能高科技术有限公司300t/a多晶硅项目腐蚀酸雾验收监测数据，同时结合工程设计资料，确定本项目酸雾废气量为20000m3/h，污染物产生量为HF17kg/h，NOx67.5kg/h，产生浓度为HF850mg/m3，NOx3375mg/m3。

建议由通风柜上设置的引风机引至酸雾洗涤塔内碱液（NaOH）吸收净化，净化后废气由一根30m高排气筒排放,酸雾净化塔设计去除效率选取HF99%，NOx96%。

单位：

m3/d

图1-4全厂用排水平衡图

（2）氟化物无组织排放

根据调查分析，本项目无组织废气主要为原料酸洗过程中产生的氟化物无组织废气，根据混酸中HF的用量，氟化物无组织排放量取HF的用量的3‰，经计算确定本项目酸洗过程中氟化物无组织排放量为0.07kg/h，即0.56t/a。

1.4.1.2废气排放情况分析

本项目酸雾排放情况和氟化物无组织排放情况详见表1-8。

表1-8本项目废气排放状况一览表

污染源

污染物

废气量

（m3/h）

排放情况

标准

效率（％）

治理措施

排放浓度（mg/m3）

排放量（kg/h）

排放浓度（mg/m3）

排放量（kg/h）

酸雾

HF

5000

8.5

0.17

9

0.59

99

半密闭式顶吸罩+三级串联酸雾净化塔+30m高排气筒

NOx

135

2.7

240

4.4

96

氟化物

F-

/

/

0.07

/

/

/

加强管理

由表1-8可知，经酸雾洗涤塔处理后，废气污染物排放量为HF0.17kg/h，NOx2.7kg/h，排放浓度为HF8.5mg/m3，NOx135mg/m3，均能满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）表2二级标准的要求。

1.4.2废水污染因素分析

1.4.2.1废水产生情况分析

本项目产生的废水主要为原料清洗工段和单晶硅棒断头尾、滚磨、磨面工段产生的生产废水、办公生活污水、软化废水、纯水制备浓水、循环系统外排水以及淋洗废水等，其中生产废水和淋洗废水进厂区内的污水处理站进行处理。

（1）生产废水

本工程原料清洗工段酸性废水产生量为194m3/d，单晶硅棒断头尾、滚磨、磨面工段废水产生量为353m3/d，这两股废水主要含少量氢氟酸、硝酸、硅粉等，根据类比徐州中能公司、中能单晶硅有限责任公司此工段废水实际产排情况，确定本项目酸性废水产生量为547m3/d，主要污染物浓度为pH3～4，COD200mg/L，SS200mg/L，F-160mg/L，评价建议将该废水送往生产废水处理站进行处理。

（2）办公生活污水

本项目劳动定员2050人，厂区内建设有食堂，员工在厂区内食宿。

本项目用水定额按110L/d·人计算，排放系数取0.8，则生活污水产生量为217.8m3/d，其主要污染物浓度为pH7～8，COD280mg/L，BOD5180mg/L，NH3-N25mg/L，SS150mg/L，经化粪池处理后直接汇入厂区总排口。

（3）软化废水

软化废水主要是软水制备过程产生的排污水，属再生酸碱废水，其产生量为393m3/d，经类比调查，确定软化废水中的主要污染物浓度为COD40mg/L，SS50mg/L，水质较好，其中372m3/d回用至单晶硅棒断头尾、滚磨和磨面工段，24m3/d回用至酸雾洗涤塔，剩余60m3/d排放。

（4）纯水制备浓水

纯水制备排污水主要为反渗透过程中产生的浓缩水，其产生量4m3/d，主要污染物为全盐量，通过类比调查，反渗透废水全盐量浓度一般在500mg/L左右，盐分较高，因此确定本项目纯水制备浓水中的全盐量为500mg/L，工程设计将此废水回用至酸雾洗涤塔。

（5）循环系统外排水

本工程共建循环冷却塔12座，冷却塔循环水量为1000m3/h，主要用于冷却工艺冷却水。

经类比计算，确定循环系统外排水水量为240m3/d，主要污染物浓度为pH7～8，COD40mg/L，SS15mg/L。

（6）淋洗废水

在对原料酸洗过程中产生的腐蚀酸雾气体进行淋洗的过程中，会产生一定的淋洗废水，其主要成分为F-等，根据本项目物料衡算以及类比洛阳单晶硅厂多年运行数据，计算确定本项目酸性淋洗废水产生量10m3/d，主要污染物浓度为pH9~10，COD40mg/L，SS60mg/L，F-24242mg/L，评价建议将该废水送往废水处理站进行治理。

本项目废水产生状况见表1-9。

表1-9本项目废水产生状况一览表

废水种类

水量（m3/d）

污染物浓度

生产废水

547

pH3～4，COD200mg/L，SS200mg/L，F-160mg/L

办公生活污水

132

pH7～8，COD280mg/L，BOD5180mg/L，NH3-N25mg/L，SS150mg/L

软化废水

393

COD40mg/L，SS50mg/L

纯水制备浓水

4

全盐量500mg/L

循环系统外排水

960

pH7～8，COD40mg/L，SS15mg/L

淋洗废水

10

pH9~10，COD40mg/L，SS60mg/L，F-24242mg/L

注：

（1）纯水制备浓水全部回用至酸雾洗涤塔；

（2）软化废水中，372m3/d回用至单晶硅棒断头尾、滚磨和磨面工段，6m3/d回用至酸雾洗涤塔，剩余15m3/d排放。

1.4.2.2废水排放情况分析

本项目生产废水和淋洗废水采用中和+絮凝沉淀的处理工艺，经过污水处理站处理后与办公生活污水、软化废水和循环系统外排水混合排放。

本项目排水情况见表1-10。

表1-10本项目废水排放状况一览表

序号

污水名称

水量

（m3/d）

主要污染物浓度

pH

COD

（mg/L）

BOD5（mg/L）

NH3-N

（mg/L）

SS

（mg/L）

F-

（mg/L）

废水

污水处理站进水

557

3-4

197

/

/

197

592

去除率（%）

/

/

40

/

/

50

97

污水处理站出水

557

6-8

118

/

/

99

15

办公生活污水

132

7-8

280

180

25

150

/

软化废水

15

7-8

40

/

/

50

/

循环系统外排水

960

7~8

40

/

/

15

/

厂区总排口

1664

7~8

85

14

2

54

5

《污水综合排放标准》表4二级标准

/

6-9

150

30

/

150

10

当涂县污水净化中心进水水质要求

/

/

500

200

40

200

/

由表1-10可知：

本项目厂区总排口排水量为1664m3/d，出水水质预测值为pH7-8、COD85mg/L、BOD514mg/L、NH3-N2mg/L、SS54mg/L、F-5mg/L，本项目各污染因子排放浓度均能满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）表4二级标准以及当涂县污水净化中心进水水质的要求。

1.4.3固废及废液污染因素分析

1.4.3.1固体废物排放情况分析

本项目产生的固体废物主要为破废的坩埚和污水处理站泥渣等。

固体废物产生情况及处置措施见表1-11。

表1-11本工程固体废物产生情况及处置措施一览表

序号

名称

污染物

产生量

处置措施

1

破废的坩埚

石英

25714只/年

专业厂家回收

2

污水处理站污泥

泥渣

300t/a

外运垃圾填埋场

1.4.3.2废液排放情况分析

本项目产生的废液主要有原料酸洗过程中产生的酸性废液和圆棒切方工段产生的废切割液，本工程废液产生情况及处置措施详见表1