多晶硅酸洗废气净化方案.doc

北京汉昌绿源环保科技有限公司

多晶硅酸洗高浓度废气
净化方案

北京汉昌绿源环保科技有限公司
2009-07

多晶硅料酸洗高浓度废气净化方案
一、废气污染源工况
硅料酸洗车间需用硝酸和氢氟酸对多晶硅进行清洗，共分为4部分，分别为手动生产线、自动生产线、半自动生产线和半成品处理线，前三条生产线用硝酸和氢氟酸的混合溶液对多晶硅进行酸洗，去除表面杂质。化学反应式为：
2HNO3+Si=SiO2+NO2↑+NO↑+H2O
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
由以上反应式得出，多晶硅酸洗废气主要为NOX和SiF4，由于反应非常剧烈，气体中还含有大量硝酸雾和氢氟酸雾。废气挥发呈爆发性，尤其是NOX，浓度非常高，平均浓度为1000~2000mg/m3，瞬时浓度可达5000~6000mg/m3，气体呈棕红色。
前三条生产线每天试剂总的用量：
硝酸（HNO3）：浓度65%--68% 平均每天用量7525kg；
氢氟酸（HF）：浓度48%--50% 平均每天用量941kg；
由于用酸量非常大，产生的废气总量也非常大，以上气体如不经净化或净化不达标将严重污染环境。
半成品生产线主要产生硫酸雾、HF和碱性废气，浓度较低。
二、净化要求
净化后废气排放应满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）二级标准要求，即：
平均浓度：氟化物≤9.0mg/m3，NOX≤240mg/m3；
排放总量（20米）：氟化物≤0.17kg/h, NOX≤1.3kg/h。
三、净化工艺
现有氮氧化物和氟化物的净化工艺主要有：液体中和吸收法、还原法和固体吸附法。
液体中和吸收法主要是利用酸碱中和原理对氮氧化物和氟化物进行净化，由于NO不溶于水，所以也有厂家在碱液中加入双氧水来氧化NO。常用的净化设备有填料塔、鼓泡塔或筛板塔。该方法的优点为设备较为简单，投资省；缺点是净化效率不够，设备运行不稳定。虽然有的厂家采用提高单塔吸收塔效率和多塔串联（上海一家工厂采用7个塔串联）来提高整体效率，但由于氮氧化物的平衡度问题，净化效率很难达到85%以上。由于多晶硅酸洗废气呈爆发性，瞬时浓度很高，所以液体中和法很难达到环保要求。另外多塔串联设备操作难度大，水泵故障率高。吸收饱和后的废水需再处理。
还原法是采用在吸收液中添加还原剂的方法，常用的还原剂为硫代硫酸钠、硫化钠或尿素，将NOX还原为N2和H2O。设备与中和法基本相同，由于还原法的反应产物较为干净，所以对水泵的损害较小，净化塔也不易堵塞。合理控制反应条件，利用硫化钠法净化氮氧化物的效率最高可达70%以上，但由于在溶液中硫化钠过量时有硫化氢产生，易造成二次污染，而且反应不完的硫化钠进入酸性废水易发生中毒事故。因此常用硫代硫酸钠或尿素来还原氮氧化物。
固体吸附法是采用吸附的原理对氮氧化物和氟化物进行吸附吸收，吸附剂为SDG吸附剂， SDG吸附剂是一种比表面积较大的固体颗粒状无机物，当被净化气体中的酸气扩散运动到达SDG吸附剂表面吸附力场时，便被固定在其表面上，然后与其中活性成分发生化学反应，生成一种新的中性盐物质而存储于SDG吸附剂结构中。SDG吸附剂对酸气的净化是一个多功能的综合作用，除了一般的物理吸附外，还有化学吸附，粒子吸附，催化氧化，化学反应等。SDG吸附剂对氮氧化物的净化效率高，就是因为吸附剂微观结构表面具有催化氧化NO的作用。氟离子进入吸附剂后便被固定在吸附剂表面，形成稳定的氟化钙，而不会对环境造成危害。
SDG吸附剂曾两次被国家环保总局评为国家最佳实用技术。设备为SDG吸附箱。采用干法净化氮氧化物和氟化物的优点为净化效率高，操作简单，无二次污染。缺点是当用酸量较大时，吸附剂的消耗量较大。
吸附剂性能表
吸附剂型号
SDG-Ⅰ
SDG-Ⅱ
吸附酸种类
NOX
H2SO4、HCL、HF等
外观色泽
黑色
灰色
外形尺寸（mm）
φ3×5～10
φ3×5～10
堆积比重
0.65～0.75
0.73～0.83
处理酸气浓度
任意
任意
初始吸附效率
（％）
NOX
H2SO4
HCL
HF
＞95
＞95
＞98
＞98
吸附容量（％）
吸附效率（％）
25-35
95～70
50
95～70
50
98～80
40
98～85
床层压降（Pa/mm）
1.0～1.2
1.0～1.2
耐温性能
＞300℃
＞350℃
使用温度
≤50℃
≤50℃
耐湿性能
＜80℃水蒸气
＜80℃水蒸气

四、我们的净化方案
针对多晶硅酸洗废气特点，结合我们在多家多、单晶硅企业的废气处理工程实践经验和客户运行经验，摸索出一套针对多晶硅酸洗废气的排风净化工艺和设备。酸洗废气采用多级串联吸收方式，半成品线采用干式吸附净化。
1、净化工艺流程图（见附图1）
2、净化工艺简介
净化流程采用湿法和干法相结合多极净化方式。由通风橱排出的废气首先进入第一级填料塔，吸收溶液为3%氢氧化钠+5%硫代硫酸钠溶液，对含氟废气和氮氧化物进行初步吸收，合理控制气液接触时间，可吸收95%含氟废气和60%氮氧化物废气。经初步吸收后的废气进入第二级填料塔，吸收溶液为3%氢氧化钠+5%硫代硫酸钠溶液，对氮氧化物的净化效率平均为60%，在第二级填料塔中安装高效除湿装置，祛除水汽。脱水后的氮氧化物废气进入干式吸收塔，吸收塔内为SDG酸气吸附剂，吸收效率可达95%。第一、二级填料塔中的废水经管道排入污水处理站，干式吸收塔的吸附剂饱和后更换，废吸附剂作为无害垃圾可用于填坑或修路等，无二次污染。
该净化工艺结合了干湿法净化氮氧化物的优点，先由湿法处理掉大部分氮氧化物和氟化物，湿法处理不了的爆发性高浓度氮氧化物交由干式吸附剂来处理，该净化工艺可以达到高净化效率、高运行稳定性和低运行费用的完美结合。有干式吸附箱把关，废气排放即使在某个喷淋塔出现效率下降时也可稳定达标，而不会出现因排放不达标而影响生产的情况。
五、设备参数（见附表）
六、设备稳定运行保证措施
为保证净化设备稳定运行，使废气达标排放，采取以下措施：
1、增大喷淋塔直径、增加喷淋塔高度，从而增加气液接触面积，增加吸收效率，降低干式吸收塔负荷；
2、第二级喷淋塔中的收水装置为从韩国引进的带槽的收水片增加收水效率，同时防止堵塞；
3、水泵采用无压烧结碳化硅机械密封，增加抗磨损能力，水泵一用一备，阀门采用蝶阀；
4、风机一用一备；
5、增加自动加药设备，保证加药的连续性；
6、风机采用变频控制；

北京汉昌绿源环保科技有限公司
2009年7月

部分太阳能行业工程案例：

保定天威英利30000风量多晶硅酸洗废气净化装置
天威英利是国内最大的多晶硅电池生产商，硅料处理车间承担了全公司硅料（多晶硅料和废电池片）的酸洗工作。硅料酸洗废气中含有大量的NOx和HF废气，废气挥发呈爆发性，采用干湿法结合的废气处理方式，废气排放远低于国家标准。

英利新能源225MW多晶硅电池生产线工艺废气净化装置

光为100MW多晶硅电池生产线工艺废气净化装置
多晶硅电池生产线的清洗、刻蚀、扩散、印刷等工序产生含NOx、HCL、HF、NH3和有机废气，尤其是多晶硅电池片清洗工序，NOx和HF的浓度非常高，排放总量也很大。针对不同的废气排放特点，我们采用相应的净化工艺，在排放浓度和排放总量上都远低于国家标准，帮助客户实现了清洁能源、清洁生产的目的。

锦州鑫日硅废气净化装置

陕西天宏硅材料有限公司20000风量净化设备

原其它厂家净化设备由我方进行改造，现场可以看到黄烟。
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