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多晶硅企业环境风险防范措施浅议

发表时间：2020/12/24 来源：《基层建设》2020年第24期作者：罗永连

[导读] 摘要：多晶硅是硅产品产业链中一个非常重要的中间产物，是生产硅抛光片、太阳能电池、高纯硅产品的主要原料，是信息产业及新能源产业最基本的原材料，对我国国民经济的发展产生了深远的影响。

        亚洲硅业（青海）股份有限公司青海西宁 810000
        摘要：多晶硅是硅产品产业链中一个非常重要的中间产物，是生产硅抛光片、太阳能电池、高纯硅产品的主要原料，是信息产业及新能源产业最基本的原材料，对我国国民经济的发展产生了深远的影响。基于此，本文分析了多晶硅企业环境风险的防范措施。
        关键词：多晶硅；环境风险；防范措施
        作为光伏产业的上游产品，多晶硅在我国已形成了完善的光伏产业链，但仍面临高能耗、高污染、高风险的局面。为此，国内有实力的企业借鉴国内外多晶硅企业的先进经验进行全面的技术改造，降低了能耗和物耗，改善了基础设施，从而有效降低环境风险。
        一、我国主要多晶硅企业及其周边环境概况
        当前，我国多晶硅企业约有15家，其大多分布在新疆、内蒙古、青海等边远地区的工业园区，当地资源优势及政策扶持明显，具备自备电厂或电价远低于内地多晶硅企业。然而，除部分企业周边环境敏感点少或没有外，大多数企业周边仍存在村庄、住宅小区、学校、河流等环境敏感点。如江苏中能硅科技发展有限公司、陕西天宏硅材料有限公司、黄河上游水电开发有限公司等厂区周围500m范围内就有居民与河流。考虑到多晶硅企业本身氯硅烷物料库存量大及高温高压生产工艺，一旦发生事故可能对环境造成危害影响，偶然发生的突发性事故，其污染物排放量往往较大、瞬时浓度高、危害严重，因而企业的环境风险具有普遍性。
        二、多晶硅企业环境风险因素
        1、物料危险性。多晶硅生产中生产和贮存的危险化学品主要有三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅、氢气、氯化氢、硝酸、氢氟酸、氢氧化钠、氢氧化钾、硅粉、催化剂等。根据其危险性分析，三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅等遇水或空气能产生有氯化氢酸雾和盐酸，对建筑物、设备管道和操作人员造成腐蚀性危害；三氯氢硅、二氯二氢硅、氢气和油类是易燃易爆物质，一旦与空气接触，遇火源、静电和局部高温等，就会燃烧甚至爆炸，对企业生产造成重大影响，甚至危及职工生命安全。而三氯氢硅、二氯二氢硅燃烧产生氯、氯化氢等有毒物质，可能造成严重污染事故；根据其毒理性分析，三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅、氢氟酸、硝酸为有毒物质，一旦发生泄漏、火灾等异常情况大量外排时，会造成急性中毒及环境污染事故，严重时甚至危及人身安全。
        2、工艺危险性。因多晶硅生产涉及的危险有害物质种类繁多，数量大，危害性高，工艺条件复杂，流程长，许多装置管道在高温、高压、带电等条件下运行，因此，固有的潜在危险源数量多、分布密度大，能量和有害物质有失控的可能，从而导致事故发生，应引起高度重视。其中危险性最大的是火灾爆炸及有害化学品泄漏，此外，还有可能导致严重腐蚀、电气伤害、机械伤害等事故的危险源。
        三、多晶硅企业环境风险防范措施
        1、技术措施。多晶硅生产企业要始终坚持“本质安全环保”的理念，结合国际多晶硅生产企业的先进设计和管理经验，根据企业自身生产特点和区域周边敏感点，严格遵守各项设计规范，完善环保风险防范措施，从而从基础设施设计建设方面创造安全环保的运行条件。
        1）设备本质安全。关键设备、管道、阀门的材料根据工艺介质的性质和工况进行选择，并偏向较高等级的设计和选型。考虑选用耐腐蚀材料，确保生产安全可靠。储存和使用腐蚀性氯硅烷材料、酸碱液体设备、管道选用耐腐蚀材料或加装防腐蚀衬里，以减少及防止设备和管道腐蚀引起的物料泄漏，确保设备本质安全。
        含有氯硅烷、氢气、混合酸等有毒或易燃易爆介质的设备管口法兰采用凹凸面的密封形式，以保证其密封有效。高速旋转或往复运动的机械部件应安装可靠的防护器、防护罩、挡板或安全围栏。
        2）防火、防爆、防静电设计。

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根据各生产装置危险区域划分，有火灾危险场所的电气设备和线路应采用防火防爆型，采取防火防爆措施，并按规范要求选用防火、防腐等级的防爆设备。正常不带电机械、设备和输送易燃、易爆介质的金属管道应防静电接地，并安装避雷器或过电压吸收装置及可靠的防雷措施。另外，易燃易爆场所和储罐区的出入口应设置消除人体静电的措施。
        3）自动控制及监测系统。采用先进的自动控制及监测系统，对可能造成有毒有害物质泄漏事故的工序进行全面监控，预防和减少事故性排放。在氢氧站、储罐区、四氯化硅氢化、多晶硅还原等工序中，安装有害气体监测报警装置，进行24h实时监测，及时发现事故，实现有效控制与及时处理。氢氧站设计采用PLC可编程控制器对系统进行自动控制，对氢氧易泄漏处浓度、电解槽、储罐压力、液位等参数进行在线监测，并设计报警装置，实现系统稳定可靠运行和可视化人机界面。
        4）有毒介质的储存和输送。每个盛装氯硅烷的储罐应配备液位计、压力表、温度计、安全阀、紧急切断装置、高低液位、超温报警装置，并在DCS上显示监控；有毒介质输送泵采用屏蔽泵，彻底消除泵密封部位的泄漏问题；有毒或易燃易爆介质设备管口法兰采用凹凸面密封形式，保证其密封有效，所有密封垫均选用有资质、质量好的厂家产品；采用氮气压送氯硅烷物料时，氮源、罐车、储罐应有稳压措施，氮气压力由调压阀精确控制，可有效防止压力过高和装卸物料流速过快。与槽车连接的管道应采用金属编织柔性软管，并在相接时设置静电导流装置。
        5）氢化装置安全设计。针对氢化装置间歇运行中过滤器检修可能发生事故的特点，制定安全措施及严格的氢化操作规程，多次、少量通入压缩空气，缓慢、充分氧化，用氮气置换至无料味、可燃气体含量满足要求后再作业；已建成的氢化装置应改进设计，增加连续运行时间，减少检修次数；可使用不燃、耐高温、耐腐蚀的陶瓷滤芯替代布袋滤芯；检修前应严格限制氮气置换后设备内氢气含量和温度，确保其在安全范围内。
        2、管理措施
        1）领导重视、完善制度、重视培训。企业领导对全公司的安全环保负全责，各级领导除在参加生产调度会安排安全工作、研究解决生产中的不安全问题外，还要深入基层和生产现场，根据实际情况解决设备设施、工艺系统、工作环境、员工行为等问题；建立健全工艺、设备、安全、环保、消防等管理制度及严格的岗位操作规程，用制度约束人的行为往往比口头约束更有说服力及向心力。同时，还应通过系统的培训及宣传落实制度及规程的实施，并在日常生产操作中按章办事；通过厂、车间、班组三级安全教育考核入职的高素质化工人才，还应通过工艺理论和操作实践等考核合格后，方可上岗操作，每年要有计划的再培训考核，要求有相应的管理人员培训证书及特种人员操作证。
        2）开展风险辨识及持续安全检查隐患整改。通过全员、全系统风险辨识活动，使基层员工能深入分析本岗位存在的事故隐患，并在生产操作中自觉采取有效措施，预防、减少或避免生产不稳定和安全事故的发生；安全检查应分层次、分专业，随时随地不分时间地点形成交叉检查模式，对发现的隐患指定专人限期组织整改，不能放过任何一个可能危及到安全生产的隐患。
        3）加强操作参数控制及考核。通过编制关键岗位生产工艺卡，确定各项关键工艺参数的控制指标，技术部对关键参数控制情况进行考核，形成规范化考核机制。同时在生产现场的主要设备及系统部件上张贴关键装置的关键控制指标及工艺系统图，使操作、巡检人员可随时观察和提醒，实现对危险工艺环节中关键工艺变量的有效控制，确保工艺运行的安全性。
        综上所述，在多晶硅生产中，伴随着高温、高压、加氢等高风险的生产工业，所使用的主要原料及中间产品氯硅烷、氯化氢等也是高风险危险化学品，存在一定的安全及环境风险。
        参考文献：
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        [2]周学双.多品硅产业存在的环保问题及对策建议[J].环境污染与防治，2015（06）．
        [3]刘德杰.多晶硅企业环境风险防范措施浅议[J].中国人口•资源与环境，2015（05）．