利用光伏效应,使太阳光射到硅材料上产生电流,直接发电,以硅材料的应用开发形成的产业链,称之为“光伏产业”。其包括高纯单晶硅/多晶硅原材料生产、硅切片生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备的制造等。

在光伏产业中,工艺废气产生的主要阶段为硅切片生产、太阳能电池生产和太阳能电池组件生产。

废气种类

工艺废气的种类主要包括酸碱废气、有机废气、热排和普通气体、含粉尘气体和易燃易爆气体(硅烷废气等)。


一、酸碱废气处理系统

酸碱废气产生于硅切片清洗、切片阶段,电池片制绒、扩散和去PSG阶段,是由于这些阶段使用的化学药剂挥发、雾化生成;主要成分为盐酸,硫酸,氢氟酸,氢氧化钠等。

1.1原理

采用“洗涤法”处理,废气通过洗涤塔,与其中的洗涤夜发生中和反应得到净化;其中酸性气体通过碱性洗涤液,碱性气体通过酸性洗涤液。

具体流程:

废气由进风口流入,从下至上流过填料床,洗涤液从上至下流过填料床。这种气液逆流方式使废气与洗涤液充分作用,有效清除废气中的杂质。

洗涤液流入洗涤塔底部的污水槽,循环泵循环洗涤液,为了达到最大的去除效率,在洗涤塔顶部的非固定式螺旋喷嘴为填料床提供均匀而连续的洗涤液。

在洗涤塔的出口处,净化过的气体流过除雾层,清除99% 的10微米的水雾。

洗涤塔使气体从气态转化为液态的过程称为化学吸附。通过洗涤塔内部放置的填料,使这一转化的效率大大的提高;填料不但增大了气液混合物的接触面积,同时不断破坏水滴,使新形成的水滴表面总是暴露于空气中,极大的提高了吸附效率。

洗涤液的酸碱度通过加药设施精确控制,使得废气中可溶性部分被洗涤液吸附,转化成中性的液体最终排放出洗涤塔。

1.2主要设备

包含风机、塔体、水泵、螺旋喷头、除雾器填料等。

1.3处理效果

采用这种处理方案可以极好的除去酸碱废气,最终达标排放;并且还有低压力损失(节省电力),不易堵塞,维修简便等优点。是目前光伏产业中最常用的处理方案。


二、挥发性有机废气处理系统

挥发性有机废气产生于硅切片废线切割阶段,电池片丝网印刷、烧结阶段,是由于这些阶段高温高热使有机物挥发生成;主要成分为挥发性有机气体。

有机废气的处理一般采用“吸附法”、“燃烧法”或者“吸附+燃烧法”。

“吸附法”是利用活性炭等吸附剂的吸附能力,将有机废气吸附于设备内,定期更换吸附剂,达到处理效果。

“燃烧法”是将有机废气通过RTO(蓄热式氧化器)、RCO(蓄热式催化氧化器),高温分解为水和二氧化碳。

“吸附+燃烧法”分为“活性炭吸附+浓缩燃烧”和“浓缩转轮+燃烧”两种工艺。

(1)“活性炭吸附+浓缩燃烧”工艺。

吸附浓缩-催化燃烧有机废气处理工艺,采用阻力小的活性炭为VOCs吸附材料,将废气中的VOCs吸附达标排放。脱附浓缩的VOCs经催化低温燃烧,转化为洁净的CO2和H2O ,达标排放。吸附床一般配置两台以上,交替吸脱附,当一台吸附床吸附的VOCs达到饱和吸附量时,转入脱附再生工序;同时,另一台吸附床转入吸附净化工序。脱附是通过将小风量催化燃烧放热后的烟气(约吸附风量的1/10)引入待脱附的吸附床,使吸附的VOCs以高浓度脱附下来,随后进入催化燃烧室进行低温无焰式催化燃烧,燃烧产物为CO2和H2O。浓缩后的VOCs催化燃烧放热足以维持自身催化反应,运行以后不需额外提供能量,节能显著。蜂窝活性炭显著特点是阻力低,因此非常适合于大风量、低浓度有机废气的处理。

(2)“浓缩转轮+燃烧”工艺

技术原理沸石转轮浓缩吸附装置是用吸附-脱附-浓缩三项连续变温的吸、脱附程序,使低浓度、大风量有机废气浓缩为高浓浓缩气体。其装置特性适合处理大流量、低浓度、含多种有机成分的废气。通过转轮的旋转,可在转轮上同时完成气体的脱附和转轮的再生过程。进入浓缩转轮的有机废气在常温下被转轮吸附区吸附净化后直接排放至大气,接着因转轮的转动而进入脱附区,吸附了有机物质的转轮在此区内脱附,吸附在转轮上的有机物被分离、脱附、进入后续燃烧系统,最终被氧化分解成二氧化碳和水,如此循环工作。

燃烧室中的蓄热式陶瓷填充床可使热能得到最大限度的回收利用(热回收率大于95%),处理有机气体时不用或使用很少的燃料,节能效果好,运行费用低,不产生二次污染,但整体设备的造价很高,适用于有机废气量大项目。


三、易燃易爆废气处理系统

产生于电池片PECVD阶段,是生产过程中残余的气体;主要成分为硅烷气体和氨气等易燃易爆气体。

硅烷即硅与氢的化合物,是一系列化合物的总称,包括甲硅烷、乙硅烷和一些硅氢化合物,硅烷废气处理采用燃烧+洗涤法净化硅烷气体,系统内包含:硅烷废气燃烧设备+滤筒除尘器+喷淋塔。

工作原理:工作原理是硅烷与输入的压缩空气或新风补气口补入的空气接触而自燃或发生氧化反应,反应后生成大量的二氧化硅粉尘;氨气采用洗涤塔喷淋吸收形成氨水。内部燃烧室采用特殊的泄压装置,即使在内部压力突然增大的情况下仍能正常工作,同时配备了氮气入口,更加大了设备的安全性。

在粉尘收集方面采用静压沉积的方法,沉积下来的粉尘通过排渣口排出,这使粉尘收集处理变得更容易、更有效,后续工艺还配套了滤筒除尘技术,进一步去除氧化硅粉尘,提升粉尘的治理效率。


四、含粉尘气体处理系统

含粉尘气体产生于硅切片砂浆搅拌阶段,是由于搅拌过程中的粉尘造成;主要成分为可吸入颗粒物。采用“吸附法”去处粉尘后直接排放。

主要设备包含布袋除尘器,风机。

粉尘气体经过布袋除尘器,粉尘被吸附在过滤网上,气体直接排放。需要定期对滤网清洗,保证处理效果。

五、热排和普通气体处理系统

热排和普通气体产生于电池片丝网印刷、烧结阶段,组件层压、单焊和串焊阶段,以及更衣室的排风,是由于这些阶段热排风和普通排风造成;主要成分为热空气和异味气体。

成分为普通空气,采用高空直接排放方式处理,将风机放置于屋顶,直接排放,减少对车间环境的影响。