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华体会体育光伏板在生产过程中会对环境造成哪些污染?

2023-05-23 15:08:27
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  仅对晶硅电池而言(薄膜组件不了解),生产链主要有:多晶硅→铸锭/拉晶→切片→电池片→组件。

  @陈国文 回答了下游的生产污染源,我简单介绍上游生产的污染源,作为补充。

  多晶硅制造,主要工艺为改良西门子法,主要原料是工业硅粉、氯气、氢气。2012年之后各主要厂家基本都实现了闭环生产,基本没有废弃物排出。

  在此之前,有几家企业被爆出过违法排放,主要是四氯化硅,造成严重土壤污染。这是因为之前的尾气回收技术不完善,不能把尾气中的四氯化硅、三氯氢硅等全部回收使用,部分企业为了降低废物处理成本,违法排放。

  铸锭、拉晶,是用铸造法或者直拉法工艺,主要原料是石英坩埚、氮化硅粉、氩气。基本没有污染物产生。

  切片是把前道流程的产物切割成200um左右的薄片,工艺是线切割,主要原料有钢线、聚乙二醇类的切割液、碳化硅。基本没有污染废物产生,只是切割液的cod值很高,需要废水处理。

  先说题外话,“有污染物”和“造成污染”是完全不同的概念。污染物不处置,才会造成污染;反之,合法处置了,就不能称之为环境污染。当然,做到污染物的零排放,在实践上是非常困难甚至不可能的,通常只要做到达标排放(包括达到所谓“接管”标准,就是达到污水处理厂接收的标准),我们就认为“没有污染”。

  目前来说,环保总体上抓得比较紧,基本上在经济发达地区,工业企业严重污染环境的情况已经非常少了,出现一个都要上新闻的。光伏行业也是一样。

  下面说说光伏行业中,占据绝对主流的晶硅电池/组件生产的主要污染物和污染风险。

  1、最前端是硅料的提纯,严格来说属于冶金“。目前基本都采用”西门子法“,该方法虽然使用、产出大量化学品/危化品,但其工艺设计来说,化学品的使用和产生都是封闭循环的,因此污染相对不高。主要污染物,废液是四氯化硅,废气是氯化氢,处理起来都没有问题。

  这一段的主要风险是工厂停产后(这里指的是破产、废弃而造成的停产),环境风险比较大。因为设备废弃之后缺少维护,大量酸性化学品集聚在管道和容器内,日久天长,容易发生泄漏,而且理论上说,随着时间的推移也必然会泄漏。业内出现过相关事故。这种情形下,主要的污染物就是盐酸、硝酸、氢氟酸等酸液。

  1.1、后续的切片,即将一个长长的晶体硅棒子,切成一片一片的,总体污染很小。

  废气方面,主要污染物是非甲烷总烃,但是排放量极低(微量),通常不会产生污染。

  废水方面,主要是有机物和不溶解的胶合剂,一般通过凝絮沉淀、生化反应,水质可以得到净化,相关工艺也比较成熟,造成环境污染情况比较少见(当然后续仍需要有资质的单位进一步处理废污泥,后面的电池生产环节产生的污泥,也是一样)。

  2、产业中游是电池。电池环节,使用的化学品较多,主要是酸碱类。当然还有一些其他的危化品。

  废气方面,主要是氮氧化合物,就是一氧化氮、二氧化氮、五氧化二氮等等这类东西的混合物,有一定的臭味/刺激性气味。电池企业如果药剂投放不足,可能会有超标排放的情况,但总量较少,不会造成严重污染。不过周边居民可以闻到臭味/刺激性气味,所以光伏企业遭到举报的情况不少见。哈哈哈。

  废水方面,酸碱显然都不是问题,中和反应,初中化学就能解决。氟离子有点问题,一般的工艺是通过石灰,使之形成氟化钙污泥,对环境没有危害。但是早期部分电池厂,氟离子偷排情况严重,可能主要集中在河北地区(因为早期几家大的光伏电池企业,都是从河北出来的),这对环境的破坏非常严重。当然,近年来几乎已经没有了。也没这个胆。

  废水近年来新出现的一个情况,是“总氮”的达标非常困难。总氮的意思是废水中各种形态无机和有机氮的总量。电池行业,总氮的主要来源是硝酸根。初中化学就知道,一般的硝酸盐都溶于水,要通过沉淀的方法去处理硝酸根,难度极大。

  总氮以前对光伏电池企业是没有太多要求的,大概从14年开始对电池企业提出比较严格的要求。而近年来随着工艺的发展,硝酸的使用量还越来越大,这就造成了难题。我合理推测,目前全国排名靠前的大型光伏电池企业,总氮应该都无法达标排放(相比之下,小电池厂反而更可能达标,因为产品类型落后,硝酸使用量或许较少)。

  3、产业下游是组件。电池尺寸不大,差不多相当于手机的那么大,不过是方的。把几十片电池拼成一块大的电池板,这种电池板就叫组件。

  这一段几乎没有任何工业污染。主要污染物是COD、氨氮和粉尘,本身量就不大,处置起来也毫无问题。

  这个就是做电站,跟普通建筑业一样,而且比盖房子简单得多,没有环境污染风险。

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  以上回答中没有提及光伏组件中面板玻璃生产过程中可能出现的排废情况。我是从事光伏玻璃相关制造,在这里做玻璃方面的部分补充。

  1.明确一点,玻璃工业生产过程中都会产生废气、废水等,但污染环境则指的是未经任何处理,或者处理不达标即排放才可能造成的污染。

  2.光伏组件用光伏玻璃,系超白压花玻璃,是一种一面绒面、一面花纹面的超白玻璃,如上图(当然现在2021年了也有出现单镜单绒,双绒等,也有超白浮法玻璃,在这里不展开赘述)。光伏玻璃生产主要排放物有:二氧化硫,氮氧化物,烟尘,VOC有机挥发物,废水。对此展开:

  二氧化硫:主要来源有玻璃熔制过程原料芒硝(即硫酸钠Na2SO4)分解反应产物,燃料(如重油、石油焦粉)。

  → 其中现有光伏玻璃设计组分一般要求芒硝含率在2%~3%左右,以650吨窑炉计算,每天芒硝使用量近3吨。Na2SO4==高温==Na2O+SO2↑,当然也有部分硫是溶解在玻璃里面,约0.2-0.3%比例,所以可以较为清晰的了解,绝大部分的芒硝是分解成二氧化硫排放的,相关资料显示:

  →另一部分就是重油等燃料带来的硫排放,如现在大部分光伏玻璃厂使用的重油,一般要求含硫量要低于1%,以650吨窑炉计算,一天用油量约104吨左右,也就是一天接近1.04吨的排放量。

  氮氧化物:主要来源有玻璃熔制过程原料硝酸钠分解反应产物及空气中氮气在高温下反应生产氮氧化物,但在全氧窑炉中,该氮氧化物排放量较低。

  烟尘:主要来源有原料中的超细粉,燃料未完全燃烧的碳颗粒,烟气处理添加剂,耐火材料崩落灰等。

  VOC有机挥发物:这个则主要来源于光伏玻璃特有的镀膜工艺,及光伏背板丝网印刷工艺。镀膜工艺主要有镀膜液挥发,溶剂溶质挥发(如乙醇,异丙醇等),丝网印刷工艺主要有油墨挥发,及溶剂溶质等挥发。

  废水:玻璃厂基本都是耗水大户,废水主要产生的工艺段有:磨边、清洗、纯水制备等,废水主要含玻璃粉。华体会体育

  二氧化硫处理手段有双碱法脱硫→石灰石膏法脱硫→半干法脱硫→陶瓷综合滤管脱硫

  氮氧化物处理手段主要为SCR反应(通过烟气调质,在氨水参与下,由钒的化合物催化,使得氮氧化物反应为氮气等)→陶瓷综合滤管脱氮

  废水一般则通过PAC\片碱\斜板\压泥,将废水中的玻璃粉去除,再二次回用。

  题主问的光伏板,应该主要是指硅基的吧,所谓的污染(废水废料废气)在生产加工的过程中是一直伴随着的,主要在硅提纯加工时产生,我国对于这块的要求还是蛮严的,不会有什么污染。

  之前那位答主说的时间节点的区分法,我觉得是说的电池片的封装这块的,具体的节点差不多就是那会,国内光伏井喷,各种小厂家庭作坊四处开花,在封装过程中产生的各种污染加剧。经历了双反,各种小厂倒闭关门大厂也是元气大伤,活下来的日子是苦了点,会不会偷排我不知道,我是没看到也没听到,就算有,和那些违法偷排的化工厂造纸厂水泥厂火电厂比起来,也是没法比的。

  还有就是薄膜的话,主要是各种有毒的物质了,三五族还有重金属这些,很多本身就是有剧毒的,所以在生产过程中都是格外小心的,对于泄露的把控极为严格,所以不必担心污染的问题。

  如果题主是想问,在生产过程中的耗能能否在日后填补回来的话,答案也是肯定的,就以我国平均日照条件来说吧,基本一两年的发电就可以抵消生产所需的能源啦。整套的寿命(平均25年)产生的能量是其生产消耗的15倍以上。

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