硅之纯 技所长 业之巅 才先行

硅之纯 技所长 业之巅 才先行

—— 来自西宁(国家级)经济技术开发区蹲点报告(二)

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工作人员转运出炉的高纯多晶硅。 

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亚洲硅业厂区。

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技术人员对颗粒多晶硅产品进行检测。

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出炉的高纯多晶硅。

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产品检验。

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工艺培训。

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数字化研发。图片均为本报记者 黄灵燕 摄

亚洲硅业: 光伏行业创新发展的领军者

作为落户我省的首家光伏设备制造企业,亚洲硅业坚持不懈开展的技术创新及工艺改造,在国内外首次规模化应用单体生产能力最大和能效最高的48对棒大型加压还原炉等多项关键核心工艺技术,并于2018年生产出青藏地区首批颗粒多晶硅,标志着亚洲硅业低消耗多晶硅生产工艺技术研究取得重大突破。亚洲硅业不仅成为我国先进多晶硅制造业的代表,同时跻身全球多晶硅材料制造商行列领先地位。 本报记者 黄灵燕 摄

“硅是大自然对人类的恩赐,是地壳中仅次于氧的第二丰富的元素。”亚洲硅业(青海)有限公司总经理王体虎说:“而我们的工作就是将纯度为2个9(99%)的金属硅加工成纯度为10个9(99.99999999%)的多晶硅。”

这就是诞生在青海高原的亚洲硅业。在产品质量上精诚所至、金石为开,在技术创新中上下求索、推陈出新。

追求硅之纯,亚洲硅业披荆斩棘勇开拓,建立中国第一个自主设计的千吨级现代化多晶硅工厂;探索技之长,亚洲硅业劈风斩浪再发力,先后攻克48对棒大型加压还原炉、第三代还原炉余热利用等核心关键技术。

这里是亚洲硅业,既可在行业方兴未艾时积跬步以至千里,又能在山重水复时找到会当凌绝顶之路。

站在行业之巅,亚洲硅业居安思危抓发展,大力推进多晶硅智能制造技术研发,以智能制造促绿色发展。聚天下英才,亚洲硅业凝心聚力齐奋进,金字塔式结构人才梯队保证技术创新从每个层面发起。

千里之行,亚硅决断果敢、步履稳健。

积跬步以至千里

“亚硅自成立以来,经历了三个发展阶段。在2007年起的起步阶段,用自我设计的工艺流程,助推行业实现了我国现代化多晶硅制造的从无到有。2011-2012年我们与全行业一起经受了欧美对我国兴起的光伏产业整体打压。2013年后,步入从有到好的发展阶段。”王体虎言简意赅地概括出亚洲硅业的发展历程。

2006年12月,亚洲硅业在青海省注册成立并进入设计施工阶段。2008年末,亚洲硅业千吨级多晶硅项目顺利实现投产并生产出青藏高原第一炉多晶硅产品。亚洲硅业(青海)有限公司总工程师宗冰用最简洁的语言介绍了多晶硅的诞生过程:“纯度为2个9的金属硅要通过化学过程变成液体即三氯氢硅,通过精馏塔提纯后,在还原炉内与氢气反应,在筷子粗的硅芯上不断沉积生长为纯度10个9的多晶硅硅棒。”

这是人类大规模生产纯度最高的材料,具有极高的技术含量,技术长期被国外封锁。当时,国内普遍采用整体购买生产技术和厂房设计的方式建厂。但亚洲硅业要建的,是中国第一个自主设计的千吨级现代化多晶硅工厂。

为此,在王体虎带领下,宗冰、肖建忠、郑连基、尹东林等核心团队成员全程进行一期工程的设计与施工管理,在行业内率先完成了自主设计的全封闭闭路循环工厂。同时建立起第一代余热利用系统,余热利用率达到30%。

宗冰说:“我们是当时唯一一家自主设计的封闭式多晶硅工厂,虽然与当时国外技术相比还存在一定的差距,但却为我们自主创新奠定了基础。”

在质量技术部高级经理蔡延国看来,2008年的五分钟就是一期建设和试车爬坡近两年努力的缩影。当时正在洗澡的蔡延国听到身边的对讲机里传来的现场汇报,一处电极冷却水管发生异常,急需处理。来不及冲洗,他擦干头发穿上衣服便冲去现场,边跑边用对讲机协调检测人员前往现场。五分钟的时间里,他从宿舍浴室来到现场,并在现场与王体虎等人共同解决问题。蔡延国说:“那时站着都能睡着,但是对于生产,我们毫不马虎。”

在一期的基础上,年产3000吨的二期工程拥有了更多的自主创新。在一期的还原厂房内,原来有多国生产型号不同的还原炉互相“比拼”。但在二期建设中,亚洲硅业顺利实现了核心设备24对棒还原炉的国产化,并采用了当时世界上处理能力最大、自主研发的热氢化炉。

拥有全国产能最大、技术最先进的还原炉,亚硅将余热利用系统再升级。第二代余热利用系统,利用溴化锂机组技术,将还原炉的热水变成蒸汽供精馏塔使用。升级后,余热利用效率提高到48%,成为当时最先进的余热利用系统。

就这样,在多晶硅行业迅猛发展的时期,亚洲硅业完成了多晶硅制造技术的点滴积累,走过了自主创新的第一程。

会当水击三千里

走进亚洲硅业人引以为傲的三期还原厂房,16台48对棒还原炉宛若巨人分两列整齐地排列在厂房内。透过小小的视镜口,芯棒在内部1000摄氏度的高温下呈现出鲜艳的红色。随着还原炉的钟罩开启,还原炉的底盘上,银灰色、整齐排布的48对多晶硅硅棒高高挺立。

这里本该与二期还原厂房一样,全部采用24对棒还原炉。但是,2011年美国“双反”调查和2013年欧盟“双反”调查,让国内多晶硅行业进入整体低迷期,产品现货价格低至每吨1.8万美元,亚洲硅业也停下脚步思索企业的未来。

一期建成,而亚洲硅业每吨产能投资成本仅为60万元,低于同行业企业40万元;二期建成,投资成本已低至每吨33万元。拥有当时最先进工厂的亚洲硅业,即使在低迷期也能够保持80%的产能利用率。但是,面对市场的当头棒喝,亚洲硅业决定大跨步技改扩能。

“当时,36对棒还原炉还处在研发和小规模试用阶段,但公司却大胆提出,直接开展48对棒还原炉的研发工作。”站在三期还原厂房,宗冰骄傲地说:“从2015年7月投产到现在,这里依旧是行业内可以大规模稳定投产的最先进的生产线,足见公司决策的高瞻远瞩。”

2007年成立时,亚洲硅业即聘请了国内首屈一指的模拟仿真工程师,并积累了大量的技术基础。在三期技改扩能的过程中,亚洲硅业采用数字化研发技术,通过计算机进行还原炉设计的模拟仿真。同时,用数字化3D建模技术进行厂房设计,在相同面积的还原厂房内,实现产能从3000吨提升到10000吨,空间利用达到最优化。

在产能提升的同时,投资成本与能源消耗也在大幅减少。亚洲硅业将提纯工艺提升改造为热耦合精馏技术,与传统精馏提纯工艺相比,在处理量相同的情况下可降低能耗约50%。同时,将余热利用系统进一步提高至第三代,余热利用率也从48%提高到了83%。

三氯氢硅进入还原炉后,只有部分通过还原反应变成多晶硅,除了没有反应的三氯氢硅可直接回收使用,大量的四氯化硅、二氯二氢硅和氯化氢等中间产物必须重新转化为三氯氢硅,再循环利用。为此,亚洲硅业完成了22万吨三氯氢硅流化床冷氢化技术改造,对中间产物进行重新转化,相较于二期的热氢化装置处理能力更大,电耗更低。

“这样的技术改造,尤其是还原炉余热高效利用,带来了‘神奇效果’。”宗冰笑着说:“一期二期5000吨产能的天然气总耗量,与三期建成后15000吨产能的耗量相同,电耗也大幅度降低。”

2018年底,亚洲硅业完成了对一期和二期项目的升级改造。先后将12/18对棒还原炉、热氢化炉全部更换为36对棒还原炉,同时对还原炉冷却水工艺系统进行优化升级,采用高效的第三代余热利用系统。

如今,亚洲硅业产能已提升至2万吨。但他们的击水之行并未止步,宗冰说:“我们正在探索将中间产物开发成高附加值产品,四氯化硅就是其中的成功案例之一。将物料系统内不到总量1%的四氯化硅再进一步提纯后,由管道直接供给一墙之隔的中利光纤,成为光纤预制棒的生产原料。同时进行的还有颗粒硅生产工艺及还原炉改进等技术创新的研发工作。”

人才驱动决胜千里

随着国内光伏市场的开拓和发展,多晶硅行业告别寒冬迎来新的春天。在多年的技术改造过程中,亚洲硅业也积累了丰富的技术力量和人才资源。

先后建立国家特聘专家王体虎专家工作站、浙江大学硅材料国家重点实验室杨德仁院士工作站;累计申请专利242项,获中国专利优秀奖2项,其中48对棒还原炉项目获国际领先成果;2018年获国家知识产权优势企业称号、青海省科学技术进步一等奖、青海省人才工作“伯乐奖”,2019年获“全国五一劳动奖状”……

这样的荣誉属于亚洲硅业,更属于亚洲硅业人。宗冰说:“亚洲硅业的人才梯队包括国际领军人才、工程师和基层技术人员,这构成了金字塔式结构稳固的人才团队。使得公司的创新既有高层直接发起的大型项目,也有来自工程师和基层技术人员提出的各种技改项目。”

32岁的董海涛2008年来到亚洲硅业,是这里的第一批大学应届毕业生。10年的努力,他已经从一名操作工成为提纯车间工艺主任、工艺设计室主要成员,并参与到了公司的多项技改项目之中。

“在拿到大学毕业证的第二天,我就正式在亚洲硅业报到上班了。”董海涛笑着说:“当时,我为自己定了个小目标:三年内当上班长。但是还不到3个月,我的目标就实现了。随着生产的开展,我对自己的职业规划出现了一些迷茫。”

坚信不能在日复一日的生活中虚度光阴的董海涛,给自己制定了多项学习计划,利用业余时间自学多种制图软件、工艺模拟软件。机会总是留给有准备的人,但董海涛没想到机会来的如此之快。

2010年5月,正在车间进行生产的董海涛接到一个电话。“你会不会制图软件,二期工厂的设计工作正在进行,你能胜任吗?”面对公司领导的询问,董海涛坚定地说:“能!”

第二天,他被抽调至二期工厂的设计工作中。而在2013年开始的三期技改扩能项目中,董海涛已经独立负责精馏装置的设计工作。此装置采用的热耦合精馏技术,前期的工艺计算量极大。回忆起那时攻坚克难的情形,董海涛伸出自己的右手食指说:“长期使用鼠标使得食指疼痛,回到家后只有在闪现设计灵感时,才会打开电脑并工作到深夜。”

董海涛说:“公司给予的发展平台超出了自己的想象。”而在质量技术部分析中心工段长曹岩德的讲述中,则可以看到,员工也为企业带来了超出预期的技改红利。

今年,公司用来检测原料金属与非金属元素的设备因为长期使用及相关设计缺陷,发生器运行温度过高导致中间部分零件脱焊。这是一台进口设备,返回厂家修理需要费用15万元。于是,曹岩德找来机修车间的同事一起商量,希望对脱焊点进行重新焊接。他们将设备原有的普通焊接技术改为无铅焊锡,可承受温度提升到400℃,远高于设备运行的220℃,成功避免了脱焊现象的再次发生。

而星盛煜、冯占辉、毛建伟研发的蒸汽凝液回收利用装置每年可节约生产成本约200万元。这一设备采用双级深层过滤,一级为主处理设备,采用钛烧结滤芯,精度高,可以通过超声波清洗反复利用。二级为保障处理设备,防止微量铁的泄漏,采用超微深层过滤。如此,可以有效地去除流体中的悬浮物、微粒、铁锈等杂物。通过两级过滤后的蒸汽凝液可直接作为锅炉上水进行使用。

目前,亚洲硅业已初步形成“行业绿色关键点突破+全产线优化集成+标准化引领全面提升”的“绿色制造点线面集成”模式。2018年,通过国家级“绿色工厂”评价。宗冰说:“未来,我们的目标是利用智能制造技术促进绿色发展。进一步提升品质、降低消耗,赶超国际一流竞争对手,为人类提供清洁能源,为我国半导体行业崛起添砖助力!”

记者感言

天生我材 必有用

贾 泓

在亚洲硅业的两天采访中,无论采访对象身居哪种岗位,脸上无不写满了对公司和自身能力的自信。昂首阔步、言语铿锵,走在他们身边,我的脑海里不时浮现出诗仙李白的名句:“人生得意须尽欢,莫使金樽空对月。天生我材必有用,千金散尽还复来。”

“发展是第一要务,人才是第一资源,创新是第一动力。”亚洲硅业将人才这第一资源的作用发挥得淋漓尽致,成功建立了良好的选才、育才、用才机制。在实现“不拘一格降人才”之后,他们给予人才“天生我材必有用”的合适平台与满满自信,真正实现高质量发展“还看今朝”。

“凡用人之道,采之欲博,辨之欲精,使之欲适,任之欲专”,早在北宋,司马光便在人才选拔和管理方面提出了4条标准:要用人之长处,不求全责备;要仔细分辨,听其言、观其行;要量才适用,让人各得其所、发挥特长;对看准了的人才要大胆使用。

坚持事业为上,以事择人、人岗相适。对标亚洲硅业,这样的标准同样适用于新时代市场环境下的中国企业。这样的人才选用机制,使得集体中的每个人都能获得自身发展的平台和机会,使每一个有才华、有特长、肯努力的人都能找到实现自身价值的方式,使每个岗位的人员都能够参与到科技创新进程之中,而这正是现代企业无论在顺境还是逆境都能决胜市场的关键所在。

“天生我材必有用”的亚洲硅业人,用自己的智慧凝聚起企业技改扩能的蓬勃生机,用每一点的创新集聚起企业创新发展的惊涛骇浪,用每一份自信搭建企业在行业内昂首前行的底蕴,用每一次努力迈出企业高质量发展的铿锵脚步。

我们期待,看到更多灿烂的面庞上写着“天生我材必有用”骄傲的新时代科技人员和企业员工,最期待他们为青海经济高质量发展带来更多惊喜。

责编:刘海钧