晶體硅太陽能電池生產合肥無塵車間廠房設計施工方案
來源：m.goldchem.com.cn 作者：空氣好凈化
發布時間:2021-07-20 14:01:45點擊:次
太陽能電池生產廠房建設和普通的電子類廠房建設既有相同點又因為工藝的不同有其獨特性。
一、太陽能電池廠房設計必須符合《硅太陽能工廠設計規范》。
1、廠房設計布局及配套設施
晶體硅太陽能電池無塵廠房的生產工藝的工序多，設備占地面積大。所以尤其需要注意的是設備布局要緊湊合理。工藝布置除滿足生產要求外，還應滿足生裝、維修的要求，且設置必要的運輸通道、安裝口、檢修口及凈化設施，做到布置合理、緊湊、有利于生產操作，這樣工藝流程更加順暢，結構也更加緊湊廠房的面積，提高了建筑的使用系數。可大大節省初期投資。此外，由于太陽能電池的收益情況，根據實際的需要，還要考慮預留出擴產和擴線所需要的空間
2、空調、電力和動力管道要接近負荷中心
由于太陽能電池生產廠房占地面積大，就使得空調、電力和動力系統的布置比較空難。通常如果我們把空調系統集中布置于一個位置，會使得送風管道、動管路過長，這樣既浪費了初期投資成本，又加大了傳輸損失。故此，廠房的設計中要綜合比較，統籌兼顧。
3、有機廢氣、堿性廢氣及有害氣體排風要布置在廠房主要風向的下風側
在生產太陽能電池的過程中，產生大量的有毒、有害的氣體，故此應當考慮當地的季風風向及其他氣象條件，避免新風口和排風口距離過近，避免排風口位側。
4、爆炸性氣體或有害氣體的房間的設置
硅烷間、氨氣間、三氯氧磷間等可能突然放散大量爆炸性氣體或有害氣體的房間應設置事故通風系統。事故通風的換氣次數每小時不應小于12次。事故通風動、手動控制開關，手動開關應設置在室內外便于操作的地方。
5、換鞋間的氣流組織設計
目前很多電池廠房的換鞋室有大量的臭味，嚴重的話，臭味會漂進生產車間內部，很難去除。因些在設計時可考慮采用帶抽風系統的鞋柜，使鞋柜內保持負應考慮機械通風措施，并加大換氣次數。
6、配套用房的要齊備
廠房建設初期沒有設置緊鄰車間的辦公室和庫房，后期改造只能在車間臨時增加隔墻圍護，形成現場辦公室和庫房，浪費了寶貴的生產車間的空間。理想的域和生產區域分開，單獨設計綜合辦公樓。這樣就會使得廠區的功能得到強化。并且在以后廠房改造時，不會影響的辦公。有利于企業的長期發展。
7、人流、物流及設備搬入口設置
晶體硅太陽電池廠房的生產車間為凈化車間，人流、物流宜分開設置，避免人流、物流線路的交叉干擾。潔凈室宜設計用于搬運設備的可拆卸金屬壁板和預于搭設的臨時緩沖間，設置位置應保證潔凈室不受污染和設備運輸線路的方便。
8、生產廢水排水管溝的設置.
有潔凈要求的生產區域內管溝宜設計成暗溝，溝內宜做防腐處理。明溝易積塵，且易造成一般生產區域對潔凈生產區域的空氣污染；另外明溝蓋板的設置易度，不利于室內運輸；考慮管道可能發生泄漏，地溝內宜做防腐處理。
二、空調系統及動力設計
1、空調系統及空氣處理方式
生產廠房的空調系統是產品質量的重要保障，也是廠房的耗能大項。合理的選擇空調處理方式既能滿足生產的實際需求，又能有效的節省能源，為企業創造的空氣處理方式一般視廠房的具體位置和總圖布局情況而言，可以采取組合式空氣處理機組集中處理，也可以采用干盤管進行分散處理。生產車間內，溫濕體舒適性即可，建議冬夏能有一定變化，這樣既可節能，又讓人能適應室內外溫度變化，不易感冒。
2、Cure Furnaces（燒結爐）的排風
Cure Furnaces（燒結爐）的工作溫度很高（400℃左右）由于對潔凈度要求較高，需要設計獨立的排風系統，而且其風管的材質支管（即和設備相連接部sus304）外加保溫層、主管部分采用鍍鋅鋼板（這樣既可以滿足生產要求又可以節省投資）。熱風直排是最節省初期投資的方法，也最簡便易行。如果從備的散熱量較大，條件允許的情況下，建議采用熱回收機組，冬季用于預熱新風，可以節省運行費用；缺點是初期投資較高。
3、純水（PW）系統
太陽能電池的工藝流程中純水主要應用在幾組設備中的cleaner環節。為避免管路中出現死水，從而影響的純水品質，設計中通常設計一定量的回水，保持樣和生產設備相連接處，設置三通。實際在設備試運行期間，經常出現“設備進口水量和水壓下降過快的情況發生”這就造成設備供水不足，不利于電池基此，在設計的時候建議適當增大和設備接管的管徑（建議是設備入口預留管徑的1.5倍），并在設備入口的進回管段都加裝調節閥門。
三、晶體硅太陽能電池生產廠房的施工要點
1、太陽能電池生產廠房施工的空間管理
主廠房多為鋼結構，所以我們進行通風、管道、電氣、動力、設備的吊架結構（也就是吊架如何在鋼構梁上生根）是第一個難題。考慮到廠房內是一個綜合眾多（制冷、供熱、純水、壓空、真空、空調、工藝冷卻水、氮氣、氧氣、消防、變配電、自控、通訊、凈化裝修等），各個專業不能各自為政，必須統一由總承包方（或建設方）技術總負責制訂綜合支架方案，合理布置。此外，因管線眾多，層高不宜少于7米，以8－10米為宜。
2、生產廠房的頂板、壁板施工要點
2.1、彩鋼板吊頂孔洞的預留及加固
為了保證凈化車間的整體美觀，必須對金屬彩鋼吊頂板進行詳細的二次排版，風口、燈具、噴淋頭等二次排版順序是：風口排版、燈具排版、噴淋頭排版。量將所有的風口開孔位置都放到板內，避免將開孔位置放在頂板的長向或短向筋條上，所以排版時均需保證柱邊的風口距離柱邊的距離大于100mm。而金版時需結合強電及弱電的開關插座位置進行內部預埋線管；如果動力配電柜集中放置，而又沒有隱藏到回風夾道內，則需采用金屬壁板將其集中封閉起來柱固定敷設的，則在包柱的同時將消火栓箱也包裝隱蔽起來；這樣做的好處是即美觀又有利于潔凈度的保證。由于空調風口、電氣橋架、燈具，工藝管道等各種二次配管線均在頂板上現場開孔，如果不進行加固，導致開孔較多的一排頂板整體向下變形。甚至彩鋼分在彩鋼板生產的過程中預留洞口，并在孔口設置局部加強筋，這樣可以大大增強彩鋼板強度，有效的避免彩鋼板吊頂在施工及使用中掉皮、脫落等現象發生
2.2、彩鋼板吊頂的龍骨水平度控制
由于太陽能電池生產車間的寬度和縱深都比較大，對吊頂的平整度就提出了更高的要求。而吊頂板龍骨的水平度直接決定了頂板的安裝效果。金屬頂板在安條吊筋都是垂直均勻受力，如吊筋遇風管等障礙物阻擋無法安裝的話，則需采用C型鋼做龍門架，在非受力邊兩塊頂板的板縫中間需加裝中字鋁插條以增加和平整度，頂板板縫大小需一致且保證在一條直線上，四塊頂板的交點必須平整，不允許出現高低差。
2.3、高效過濾器（或FFU）的安裝
頂板上高效過濾器（或FFU）及風口較多，在開孔安裝之前需要根據排版圖進行重新確認，高效過濾器及風口的安裝位置需注意避開下方的工藝設備，以便次配管和高效過濾器濾芯的更換。頂接式高效過濾器箱體的高度為250mm，側接式高效過濾器箱體高度為450mm，蝶閥的高度為300mm，金屬壁板厚度保證一次配管，高效箱體風口的上方700mm內不宜有管線穿越，如實在無法避免，可采用側接式高效過濾器箱體，但也需保證高效過濾器箱體上方500m穿越。
四、施工的潔凈控制措施
1、潔凈施工管理制度
太陽能電池生產車間的潔凈度，也是制約產品質量的一個大問題，在廠房的施工建設中也要有足夠的重視，我院通過多年的設計和施工經驗，總結了一些措的人流通道和物流通道。所有的人流通道、和物流通道在入口處設安保人員進行值班，實行進出登記制度；物流通道借助設備搬入口，搭建臨時鋼平臺作為的轉運平臺。所有人流通道、和物流通道在入口處設置緩沖間；②潔凈室施工前首先采取措施對潔凈室進行封閉，減少灰塵進入；③潔凈室施工先進行地面免后續施工中地面產塵；④潔凈室內的所有打孔作業要灌注密封膠，再塞入膨脹螺栓，以免產塵。采用塑料薄膜包裹潔凈室內施工的管線，減少后續清潔工凈室的管線采取適當的密封措施；⑤現場保護材料采用不產塵的潔凈材料。如高架地板應先滿鋪塑料薄膜，再滿鋪地板革保護，墻板應采用PVC板保護；⑥盡可能在潔凈區外預制，減少電弧焊對潔凈室的污染。
2、正壓送風措施
優先進行臨時新風管道的施工，盡早實現正壓送風，既便于盡早樹立潔凈意識，有利于保持潔凈室的清潔，又利于排出潔凈室內的水氣及其它有毒有害物質
五、動力設施和管道施工要點
1、工藝廢氣排放管道材質選擇
由于生產設備的特殊性，需要用到酸性氣體、堿性氣體及有機廢氣的排放。對配管材料材質的選擇：一般酸性、堿性氣體用UPVC材質，特別值得注意的是如果尺寸較大，在太陽暴曬下用UPVC容易變形扭曲，建議采用玻璃鋼風管；但玻璃鋼的閥門損壞或老化后，難以更換，室外閥門采用UPVC材質會更好一最好全部用不銹鋼，不然，時間稍長，管道材質顏色會特別灰暗，與明亮的車間格格不入，影響整體裝修效果。這一點在廠房二次配管中要特別注意。
2、動力氣體管道的安裝
以50MW的單晶硅生產線為例，壓縮空氣用量在400 NM3/H左右，如果空氣品質要求較高，如需要達到壓縮空氣質量等級的1級甚至更高要求，建議使用露點溫度要求苛刻，干燥機建議使用組合式干燥機。特別注意的是壓縮空氣系統的過濾器是最容易出問題的地方，有三方面的原因：一是過濾器本身的質效率差；二是安裝施工的時候，沒有把管道沖洗干凈，碎渣堵塞過濾孔，油過濾器過濾不干凈的話還會影響到產品的成品率，且污染干燥機；三是過濾器和向的，進出氣口容易裝反。
3、加壓給水水泵和消防水泵的控制柜處于地下室時應當適當提高基礎支架的高度。.
為節省地面以上的空間，通常情況下生產加壓給水水泵和消防水泵的控制柜，都布置在水泵附近，以便于就近控制。但是要充分考慮當地的氣候條件，比如雨，空氣濕度較大。布置于地下室的電氣元件極易受潮，造成短路，從而影響到設備的正常使用，甚至會發生事故。故此，建議在地下室設計夾層，水泵放氣動力柜和控制柜放置在上層。這樣既便于運行管理，又有效的避免了電氣元件受潮。如果空間有限，不能避免放置在下層，那么在安裝時候，一定要注意元件的支架加高處理。如果局部濕度仍然過大，可以考慮設計增加通風換氣扇，換氣次數可以適當考慮大一點（換氣次數5－15 n/h為宜）。
4、多臺冷卻塔并聯時，注意安裝的溢流管及平衡管安裝高度.
多臺冷卻塔并聯安裝時，由于基礎高度或冷卻塔型號不一等原因，造成溢流管及平衡管接口的安裝高度不一。如此產生的后果是很嚴重的，在調試運行的過面的高度有落差，致使部分冷卻塔缺水而部分冷卻塔卻大量水外流，造成系統缺水。所以在安裝前，要對設備的參數做詳細的了解，適當的調整安裝高度運行機電專業與土建專業施工配合要點——機電專業設備訂貨要與土建基礎施工的配合：機電的設備安裝需要土建專業的緊密配合，例如，一般設計圖的設備基礎，是根據某一特定產品樣本，做的參考圖。在機電設備確定品牌和廠家后，要對照數，對設備基礎圖進行修正，以免發生設備基礎過大或過小的情況發生；室外風口及設備安裝：建筑外立面的所有風口及百葉的安裝形式、顏色、高度等必須進行整合，統一規劃，以保持建筑的整體外觀協調一致。室外設備的安裝需安全和美觀，必須措施，由于室外設備容易積灰影響美觀，所以有條件的話，宜在設備的附近做一路自來水系統進行設備的外表面清洗。
六、機電安裝調試階段要點
1、管道嚴密性試驗及吹掃
施工完成后的調試過程中，特別要注意的是水，氣通入設備之前必需做好管道強度嚴密性試驗，確保無滲漏外泄尤其是一些易燃、易爆等危險氣體；特別注吹掃或調試的工程中要注意安全，因為吊頂內空氣不流通，當氮氣泄露時可能造成局部含氧量過低，使得調試人員窒息而出現意外傷亡。
2、管道保溫
風管和水管如果保溫措施不好，容易產生結露，產生的水滴滴落到工藝設備或者配電設備后會產生嚴重后果，所以在進行保溫時，需先將風管或管道表面的涂膠，膠水涂抹要均勻適量，防止保溫板材脫膠，保溫板材放樣下料要準確，保溫板材之間的拼縫處需密閉死。水管在進行保溫時，保溫板材的施工要求與采用保溫管材進行保溫時，保溫管材與管道的型號規格必須匹配，防止中間有空隙，造成冷凝水的產生。
3、自控系統的安裝和調試
自控原件的安裝位置直接影響廠房的運行和設計意圖的實現。現在工程設計和施工中比較普遍的現象是暖通專業提出自控要求，由電氣專業設計自控施工圖自控設計和施工人員對暖通專業的原理掌握的不夠深入，不能夠很好的理解暖通專業的控制意圖，造成自控原件的安裝似是而非，大大影響了空調系統的運比如，房間溫、濕度探頭的安裝位置，有的安裝在吊頂、有的安裝在墻壁、有的安裝在門口、有的安裝在設備區、有的安裝在回風口處等等。實際上要真確頭就必須理解檢測數據在空調系統中的用途：如果房間的控溫是為了生產工藝要求，就必須安裝在該設備附近；如果是為滿足操作人員的舒適性要求就必須面高度；如果是為了控制房間的整體狀態，就必須安裝在緊靠該房間的回風主干管處等等。這些細節必須要清楚明白，因為他直接影響廠房動力設施的運行著產品的質量。
七、工藝設備二次配管施工要點
1、二次配管之基本原則
工藝設備二次配管必須以滿足工藝設備的生產為前提，在此基礎之上力求實用、簡介、美觀。在進行二次配管之前必須先要將相關的工藝設備的動力參數重進行材料的采購和預制。二次配的末端均需要增加一只閥門進行調節，在二次配管安裝完畢后工藝設備調試之前，需要進行二次吹掃，務必保證清洗、吹掃底，否則，制成設備一旦被污染，再次清洗不但代價昂貴，甚至會造成重大損失。
2、二次配管之擴散爐
擴散爐的排風分為熱排風和酸排風兩個系統，酸排風溫度高、腐蝕性強，所以二次配管采用內襯特氟龍的不銹鋼風管，且二次配管吊頂上方的長度要足夠長酸堿排風的UPVC主支管。有的進口擴散爐對酸排風有嚴格的真空度要求，所以需要在此二次配管上再單獨加一臺管道穩壓風機。
3、二次配管之真空泵排風
等離子刻蝕機的排風中含有臭氧成分，臭氧具有強氧化性，故等離子刻蝕機的臭氧排風管不宜采用鍍鋅或不銹鋼材質的風管，而宜采用UPVC風管，等離子如采用油泵，則油泵的排風為有機排風，在做二次配管時需增加一個緩沖集油箱，如采用干泵，則干泵的排風為一般熱排風。在對PECVD的真空泵進行二次配管的時候，需要考慮真空泵在運行過程中的震動對二次配管道的影響，所以真空泵的排氣口需要增加一只金屬軟接，還需修更換，所以在真空泵排氣口的上部二次配管上合適的位置做一對法蘭連接。此外，真空泵的噪聲非常高，對車間生產工人的健康有害，故此，建議為真空泵建隔聲泵房，將真空泵放置其中，能大大降低車間噪聲，提高車間的作業環
4、二次配管之有機排風
絲網印刷機及燒結爐的有機排風溫度高，有機物質多，絲網印刷機三道印刷段的排風可接入有機排風也可接入熱排風，因為此處的有機物揮發甚微，第一道二道烘干段的有機物揮發量很大，在做二次配管時需在設備的出風口處安裝一套易拆洗的集油裝置。此集油裝置可以是成套的旋風集油器也可以是h彎。為中的有機物質遇冷凝結在管道內壁并滴落下來，有機排風的二次配管道宜進行保溫并加保護層。酸排風二次配管、有機排風二次配管在與一次風管對接時必式，嚴禁采用底接。
八、施工管理及運行維護
1、工程總承包管理
考慮到廠房內是一個綜合性的施工，專業眾多（制冷、供熱、純水、壓空、真空、空調、工藝冷卻水、氮氣、氧氣、消防、變配電、自控、通訊、凈化裝修不能各自為政，必須統一協調，建議采用EPC總承包方式進行施工。因為太陽能項目的施工工期都比較短，且工藝復雜，靠建設單位的單方面管理，費時費建筑或機電安裝經驗的欠缺導致施工專業安排順序沖突或交叉，導致工程返工和工期拖延的現象時有發生。而總承包為專業公司，熟悉工藝流程和施工流程工程建設經驗，故此推薦采用EPC總承包方式進行施工。太陽能電池車間在施工過程中及施工完畢后務必做好成品保護，防止壁板劃傷、擦傷，如已形成傷害，需要對劃傷、擦傷部位進行修理，修理的噴漆品質、一致，避免產生色差。物流通道兩邊的金屬壁板在1.2m以下的位置需做保護處理，防止物流過程中劃傷金屬壁板。
2、建設單位的指令統一
晶硅太陽能電池廠房建設工藝性強、專業繁瑣，使用的設備多為進口設備，施工單位可能對設備的參數和性能了解不是特別深刻，這就有賴于和建設單位工溝通。所以建設單位的指令對工程的施工影響很大，要特別慎重。
3、動力維護人員全程參與廠房建設
建設單位動力維護人員，應當全程參與廠房機電安裝。因為廠房動力系統是非常復雜的。在工程建設中，維護人員參與進來，能夠增強其對整個系統的直觀解，這樣才能更好的服務于生產。工廠建成以后，最重要的就是運行維護。太陽能電池廠房動力保障是一個復雜的系統，各專業都需要數名理論功底扎實，動手能力強、富有高度責任感的工經常對各動力系統進行巡察，及時分析和解決出現的問題，甚至適時提出改造方案；否則不能及時發現隱患，很可能等問題出現時導致停產，給生產企業造失。
隨著太陽能產業化進程和技術開發的深化，科學家正在開發光電轉換率更高、成本更低的太陽能電池，可以預見太陽能電池很有可能成為替代煤和石油的重人們的生產、生活中占有越來越重要的位置。同時，隨著太陽能電池的生產工藝的不斷創新與進步，生產無塵廠房設計與施工建設也需要總結經驗和提升施服務于生產，服務于工藝要求，要跟隨生產工藝的調整而相應的調整。要特別指出是，在廠房的設計與施工中要運用技術措施實現節能減排，建設更綠色的。
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