浅谈光伏产业中工艺废气成分与处理方案[1]

浅谈光伏产业中工艺废气成分与处理方案作者：夏润二〇一一年四月目录一、背景................................................................................................................4二、工艺废气成分及产生原因................................................................41．光伏产业链分类...............................................................................................42．废气种类............................................................................................................43．废气产生原因...................................................................................................44．废气危害............................................................................................................5三、废气处理方案...........................................................................................51．酸碱废气处理方案..........................................................................................51．1原理........................................................................................................51．2主要设备................................................................................................61．3处理效果................................................................................................62．有机气体处理方案..........................................................................................72．1原理........................................................................................................72．2主要设备................................................................................................72．3处理效果................................................................................................73．热排及普通气体处理方案............................................................................83．1原理........................................................................................................83．2主要设备................................................................................................83．3处理效果................................................................................................84．含粉尘气体处理方案.....................................................................................84．1原理........................................................................................................84．2主要设备................................................................................................84．3处理效果................................................................................................85．易燃易爆气体处理方案.................................................................................85．1原理........................................................................................................85．2主要设备................................................................................................95．3处理效果................................................................................................9四、结语................................................................................................................9一、背景国家“十二五”规划明确提出重点发展的新能源产业，而光伏产业作为新能源中的重要组成部分更是得到大力扶持。在此背景下，很多企业都将投资光伏领域作为取得新增长点的重要手段，一时之间众多光伏相关项目纷纷上马，但是由于很多企业对光伏产业的工艺流程不熟悉，在项目建设阶段没有充分考虑生产过程中废水、废气的处理，导致很多项目建成后无法通过国家的环保验收，不能正式生产，白白浪费了宝贵资金。本人依据自己的专业知识，结合多个光伏行业的项目施工经验，完成了本文，通过对光伏产业中工艺废气的成分、产生原因和处理方案的阐述，希望能给光伏行业的项目建设提供参考，规范设计，节约资金。二、工艺废气成分及产生原因1．光伏产业链定义利用光伏效应，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。2．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。3．废气产生原因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。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。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。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。易燃易爆气体产生于电池片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。4．废气危害酸碱气体会对人体造成直接伤害，遇水形成腐蚀性液体，破坏水源、土地，腐蚀设备。有机废气对人体造成慢性伤害，长期吸入有机废气，容易造成白血病、癌症等。热排和普通气体有异味，容易污染工作环境，同时热排风还会影响空调系统温度，破坏生产环境，降低生产效率。含粉尘气体污染车间环境，人员吸入后将造成纤维肺，影响健康。易燃易爆气体与空气混合后容易发生爆炸、燃烧，造成安全隐患。三、废气处理方案由于工艺废气具有以上危害，因此正确合理的废气处理方案，就是项目建设中不可缺少的一部分。1．酸碱废气处理方案1．1原理采用“水溶法”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，水平流过填料床，洗涤液垂直流过填料床。这种气液错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，净化过的气体流过人字型刀片式的除雾器，清除99%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。通过洗涤塔内部随意放置的填充物，使这一转化的效率大大的提高；填充物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。系统流程图如下：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。2．有机废气处理方案2．1原理有机废气的处理一般采用“燃烧法”和“吸附法”。“燃烧法”是将有机气体浓缩，之后通过高温分解为水和二氧化碳。处理流程如下图：“吸附法”是利用活性炭的吸附能力，将有机废气吸附于设备内，定期更换活性碳，达到处理效果。2．2主要设备“燃烧法”主要设备包含浓缩转轮和RTO（蓄热式热氧化器）。“吸附法”主要设备为活性炭吸附塔。2．3处理效果“燃烧法”通过浓缩转轮的吸附区,将废气中的有机物去除（吸附效率在90%以上），之后通过脱附区,将转轮上吸附的有机物浓缩，导入燃烧室；在高温下（850℃）使有机废气氧化生成CO2和H2O，从而予以去除。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。“吸附法”通过吸附塔中的活性炭吸附有机废气，其中的填料采用圆柱型椰壳活性炭（粒径：3-4mm，总表面积1200m2/g，二甲