多晶硅典型生产冷态模拟实训系统(虚拟工厂)公开招标.doc

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多晶硅典型生产冷态模拟实训系统（虚拟工厂）公开招标
预审公告

一、 采购项目名称：多晶硅典型生产冷态模拟实训系统（虚拟工厂）
二、 采购项目编号：LZCGK2010-20号
三、 采购包个数：1包
四、 采购人：乐山职业技术学院
联系人： 王丽 联系电话： [phone]
五、 委托招标单位/采购中介结构名称：乐山市政府采购中心
联系人：郭先生 联系电话：[phone]
六、 采购内容：
多晶硅典型生产冷态模拟实训系统（虚拟工厂）
（详见附件）
七、投标供应商资格要求
1、具有独立承担民事责任的能力；
2、具有良好的商业信誉和健全的财务会计制度；
3、具有履行合同所必需的设备和专业技术能力；
4、有依法缴纳税收和社会保障资金的良好记录；
5、参加此项采购活动前三年内，在经营活动中没有重大违法记录。
供应商如对本公告要求有异议，请将意见在2010年5月7日下午17:00前（本时间为接收意见稿截止时间），以书面形式向招标代理机构或招标采购单位提出

乐山市政府采购中心
二〇一〇年四月二十八日

附件：各设备技术要求

 多晶硅生产冷态模拟实训系统（虚拟工厂）的组成部分

序号
实验、实训室名称
基本要求
备注
1
多晶硅典型生产工艺流程实物装置
氯硅烷精馏提纯，氯硅烷氢化气相沉积制取多晶硅，CDI尾气回收分离，四氯化硅氢化
中标后6个月内安装、调试、培训完毕
2
8台位DCS模拟控制系统（包含软硬件连接驱动和通讯）
根据实物装置建立DCS中控室系统，包括DCS控制系统现场控制站系统、DCS控制系统工程师站软件、DCS控制系统操作员站软件、总控室八连体操作控制台、DCS控制系统工程师控制台等部分，仿DCS界面与实际生产DCS界面一致。
3
多晶硅生产仿真软件（50个工作节点）
氢气的制备、氯化氢的合成、三氯氢硅的合成、氯硅烷精馏提纯、氯硅烷氢化还原、干法尾气回收、四氯化硅的氢化等典型生产工艺流程的仿真开发，具有各单元开车、停车、故障应急处理等培训内容

总计：万（万元整）
注：1、考虑设备运行使用的完整性，竞标人需对以上设备整体投标，不接受分项投标。
2、所有设备明细表中所列技术参数仅供参考，采购人接受竞标人所投其他型号设备，但技术参数应为正偏离，即所投设备的主要技术参数应高于或等同于此竞争性谈判文件所提供的参考技术参数。

采购内容与技术要求
 一、系统的功能
真实反映多晶硅生产过程中氢气的制备、氯化氢的合成实训装置、三氯氢硅的合成综合实训装置、氯硅烷精馏提纯、氯硅烷氢化还原、干法尾气回收综合实训装置、四氯化硅的氢化等典型生产单元，根据企业实际采取虚实相结合的建设方式，将工艺仿真软件与实训装置相整合的技术手段，实现实训装置不进真实物料的情况下，学生现场操作后，也能看到相应的操作现象。该系统采用实际规模的静设备、控制系统和动设备。不用真实物料，所有的流量、物位和压力，反应动力学、传质与传热均采用仿真模型计算而来。并采用附加的控制系统和流程系统实现多种物理化学现象和事故现象。
二、实训系统设计要求
装置产能要求以1500kt/a多晶硅的工厂主装置为背景，采用改良西门子工艺生产法，按一定比例缩小。在设计时应充分考虑了装置的安全性、实用性、经济性。具体设计要求为：
1.数字高真实仿真：系统以工厂真实装置为背景，采用开放性的工艺参数设计和先进的软件平台。要求工艺参数高真实仿真，实现工厂运行数据的真实再现，体现工厂现场的真实状态。
2.工厂化对象背景：鉴于多晶硅生产的特殊性，建设虚实结合的仿真实训工厂，尽最大可能给受训者提供一个“真实”生产场景、生产装置，以增强学生对化工生产氛围的体验和化工生产装置的感性认识。在真实的硬件装置上学生亲自动手操作，以全工况动态实时模拟装置的单元级、全流程开车、停车、正常运行调控、紧急停车和事故处理，满足学生工程综合实训的要求，切实提高学生的操作技能。
3.情景化真实操作：设计要求按DCS系统控制和现场操作相结合，使得操作控制实现工厂情景，并能满足进行正常运行操作、开停车、断电事故处理等工厂中的全部操作。
4.开放性故障点设置：全部参数均可作为故障点，模拟工厂实际生产中出现的各种故障。以培养学生认识故障现象，分析故障原因，完成故障处理，提高学生判断意识、锻炼和提高学生排除故障的能力。
5.广泛性教学目的：设计时应充分考虑化工类专业、机械类专业、仪表及自动化专业的特点，选型时要求同类设备多样化，并兼顾设备的经典性和先进性。与多晶制取工、化工操作工、化工总控工等职业资格证书相融合
三、装置适用范围
装置至少应满足：
（1）硅材料技术专业、化工专业、化机专业、计算机、仪表与自动化等相关专业的学生课程操作实训。
（2）在职多晶制取操作工、检修工（钳工、管工、机修工）、电工、仪表工技能操作培训实训（初级工、中级工、高级工）。
（3）技师培训操作考核实训。
（4）工厂生产操作优化研究。
（5）工厂安全、节能方案研究。
（6）控制系统最优方案研究。
（7）流程工业操作法制定、研究。
四、系统的具体技术要求
（一）多晶硅典型生产工艺流程实物装置：要求根据西门子改良工艺法上下工艺之间要连通。
1、实物流程的工艺要求
①氯硅烷精馏提纯工序
在三氯氢硅合成工序生成，经合成气干法分离工序分离出来的氯硅烷液体送入氯硅烷贮存工序的原料氯硅烷贮槽；在三氯氢硅还原工序生成，经还原尾气干法分离工序分离出来的氯硅烷液体送入氯硅烷贮存工序的还原氯硅烷贮槽；在四氯化硅氢化工序生成，经氢化气干法分离工序分离出来的氯硅烷液体送入氯硅烷贮存工序的氢化氯硅烷贮槽。原料氯硅烷液体、还原氯硅烷液体和氢化氯硅烷液体分别用泵抽出，送入氯硅烷分离提纯工序的不同精馏塔中。
②氯硅烷氢化气相沉积制取多晶硅
经氯硅烷分离提纯工序精制的三氯氢硅，送入本工序的三氯氢硅汽化器，被热水加热汽化；从还原尾气干法分离工序返回的循环氢气流经氢气缓冲罐后，也通入汽化器内，与三氯氢硅蒸汽形成一定比例的混合气体。
从三氯氢硅汽化器来的三氯氢硅与氢气的混合气体，送入还原炉内。在还原炉内通电的炽热硅芯/硅棒的表面，三氯氢硅发生氢还原反应，生成硅沉积下来，使硅芯/硅棒的直径逐渐变大，直至达到规定的尺寸。氢还原反应同时生成二氯二氢硅、四氯化硅、氯化氢和氢气，与未反应的三氯氢硅和氢气一起送出还原炉，经还原尾气冷却器用循环冷却水冷却后，直接送往还原尾气干法分离工序。
还原炉炉筒夹套通入热水，以移除炉内炽热硅芯向炉筒内壁辐射的热量，维持炉筒内壁的温度。出炉筒夹套的高温热水送往热能回收工序，经废热锅炉生产水蒸汽而降温后，循环回本工序各还原炉夹套使用。
还原炉在装好硅芯后，开车前先用水力射流式真空泵抽真空，再用氮气置换炉内空气，再用氢气置换炉内氮气（氮气排空），然后加热运行，因此开车阶段要向环境空气中排放氮气，和少量的真空泵用水（可作为清洁下水排放）；在停炉开炉阶段（约5－7天1次），先用氢气将还原炉内含有氯硅烷、氯化氢、氢气的混合气体压入还原尾气干法回收系统进行回收，然后用氮气置换后排空，取出多晶硅产品、移出废石墨电极、视情况进行炉内超纯水洗涤，因此停炉阶段将产生氮气、废石墨和清洗废水。氮气是无害气体，因此正常情况下还原炉开、停车阶段无有害气体排放。废石墨由原生产厂回收，清洗废水送项目含氯化物酸碱废水处理系统处理。
③CDI尾气回收分离
从三氯氢硅氢还原工序来的还原尾气经此工序被分离成氯硅烷液体、氢气和氯化氢气体，分别循环回装置使用。
还原尾气干法分离的原理和流程与三氯氢硅合成气干法分离工序十分类似。从变温变压吸附器出口得到的高纯度的氢气，流经氢气缓冲罐后，大部分返回三氯氢硅氢还原工序参与制取多晶硅的反应，多余的氢气送往四氯化硅氢化工序参与四氯化硅的氢化反应；吸附器再生废气送往废气处理工序进行处理；从氯化氢解析塔顶部得到提纯的氯化氢气体，送往放置于三氯氢硅合成工序的循环氯化氢缓冲罐；从氯化氢解析塔底部引出的多余的氯硅烷液体（即从三氯氢硅氢还原尾气中分离出的氯硅烷），送入氯硅烷贮存工序的还原氯硅烷贮槽。
④四氯化硅的氢化
经氯硅烷分离提纯工序精制的四氯化硅，送入本工序的四氯化硅汽化器，被热水加热汽化。从氢气制备与净化工序送来的氢气和从还原尾气干法分离工序来的多余氢气在氢气缓冲罐混合后，也通入汽化器内，与四氯化硅蒸汽形成一定比例的混合气体。
从四氯化硅汽化器来的四氯化硅与氢气的混合气体，送入氢化炉内。在氢化炉内通电的炽热电极表面附近，发生四氯化硅的氢化反应，生成三氯氢硅，同时生成氯化氢。出氢化炉的含有三氯氢硅、氯化氢和未反应的四氯化硅、氢气的混合气体，送往氢化气干法分离工序。
氢化炉的炉筒夹套通入热水，以移除炉内炽热电极向炉筒内壁辐射的热量，维持炉筒内壁的温度。出炉筒夹套的高温热水送往热能回收工序，经废热锅炉生产水蒸汽而降温后，循环回本工序各氢化炉夹套使用。
2、装置配置主要技术参数要求
  1、以1500kt/a规模为背景，设备尺寸应按表中要求设计，个别设备在满足整体协调性时可作适当调整。
2、装置规格：长×宽×高：20×5×6m（未包括主控室及其他范围）
 3、装置系统所选仪表的类型至少包含以下内容：
l 温度测量仪表：PT100、CU50、热电偶、双金属温度计和玻璃管温度计等。
l 压力测量仪表：普通压力表、压力表、扩散硅和SP1151压力变送器等。
l 液位测量仪表：扩散硅和SP1151压力变送器、磁翻板液位计、玻璃液位计、雷达液位计等。
l 流量测量仪表：电磁流量计、涡轮流量计、质量流量计、金属管浮子流量计、玻璃转子流量计、孔板和文丘里流量计等。
4、实训装置的测控系统
这是多晶硅冷态模拟实训系统无物料运行的关键部分，通过模拟测控系统和数学模型，可以使装置与仿真软件联合成一体。测控系统一方面需要把操作设备，例如阀门的转动变换为模拟电信号，采用计算机控制技术将现场操作点的模拟信号实时采集，并传送到上位计算机的数学模型中，另一方面需要把数学模型的运算结果通过转变成模拟电信号，并传送到现场的各种仪表进行模拟与数字多种方式的实时显示。所有此类功能全部采用先进的现场总线技术和实时监控技术加以解决。

（二）DCS中控系统

DCS集散控制系统仿真包括：控制柜、操作站（有工业键盘），显示器、工业DCS键盘、及DCS系统软件和一个辅助操作台进行事故报警及连锁系统监控。DCS用于管理、调度DCS操作软件各部分，实现动态实时数据库、各类的标准画面、键盘操作、各种算法，以及通信的协调配合，完成DCS操作站的显示、操作等各种功能。
DCS系统的结构图如下所示：
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