1. 多晶硅行业发展概况
我国是全球最主要的光伏生产国。在光伏产业链的四大环节中，我国在硅片、电池片、组件环节的产量规模处于世界领先水平，多晶硅料是光伏主产业链中唯一需要进口的环节。多晶硅按照产品纯度的不同，可分为工业硅、冶金级多晶硅、太阳能级多晶硅及电子级多晶硅。多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池。太阳能级多晶硅主要用于太阳能电池的生产制造，太阳能电池对多晶硅的需求增长速度远高于半导体多晶硅的发展。
目前全球 90%以上多晶硅产能都集中在我国，我国有效产能在万吨以上的企业有 12 家，包括：江苏协鑫、永祥股份、新特能源、新疆大全、东方希望、亚洲硅业、洛阳中硅、天宏瑞科、鄂尔多斯多晶硅业、内蒙古东立、江苏康博和内蒙古盾安。国外有效产能在万吨以上的企业有 OCI、德国瓦克、美国 HEMLOCK 等。2018年—2022 年世界多晶硅产能排名前十的企业变化情况见表 1。
2. 多晶硅主要生产工艺
多晶硅的生产实际上就是较低纯度冶金级硅不断提纯的过程，目前国内外多晶硅有两种生产方法：
三氯氢硅西门子法和硅烷流化床法。国内多晶硅生产以三氯氢硅西门子法为主，硅烷流化床法为辅。三氯氢硅西门子法是利用盐酸和冶金硅粉在一定温度下合成三氯氢硅，经过分离、精馏、氢气还原、尾气回收和四氯化硅氢化分离等工序生产高纯多晶硅。
硅烷流化床法是将细小的硅颗粒晶种铺在有气孔的流化床床层上，然后从下面通入四氯化硅气体和其他反应气体，在加热等反应条件下，四氯化硅气体分解，生成硅单质不断沉积在硅颗粒种子上，最终形成直径 2 mm~4 mm 的颗粒状多晶硅产品。
3. 多晶硅行业安全形势
3.1行业风险
2019 年 7 月前，多晶硅生产企业少，企业基本无利润，国家对其安全风险关注度低。随着国家“双碳”战略实施，国内光伏发电市场需求激增，相关多晶硅产能得到释放，市场迅速回暖，2020 年开始行业大幅盈利，尤其是 2020 年下半年到 2023 年，各企业利润十分可观。
多晶硅生产线设计产能从之前的 1 500 t/a 扩大到如今的 5 万 t/a~10 万 t/a，甚至更大的生产线陆续上线，单是中间各类危险物料储量用量提升就达30~60 倍，安全风险急剧上升。为了保障市场需求、降低成本，企业多保持满负荷生产，新建和扩建项目也在快马加鞭进行，但企业对产能增加带来的风险认识不足，加之工艺、设备不断更新变化，技术力量不足、操作人员基础差等问题，使安全隐患和事故层出不穷。随着产业跨越式发展，2022 年以来，已经有 20 多家企业宣布进军多晶硅产业或者扩大产能，未来多晶硅生产的安全问题将会更加突出。新入局者的安全隐患或许比头部企业更为严峻，如果企业只顾产量和效益而罔顾安全生产，风险管控不好，将会给国家和人民带来巨大财产损失和生命危险。
3.2国内外多晶硅行业安全事故案例
德国瓦克公司一直是国际上多晶硅龙头企业之一，曾多次发生过安全生产事故，其位于美国田纳西州查尔斯顿的多晶硅生产基地就事故频发。该基地耗资 25 亿美元于 2016 年建成投入运营，多晶硅产能超过 2 万 t/a，自运行以来，已经多次发生事故。2017 年9 月，该生产基地因技术故障发生一起物质泄漏和爆炸事故，工厂管道在爆炸中遭受损坏，导致氯硅烷发生泄漏。该事故不仅让工厂停产 8 个月，而且还直接影响到全球多晶硅的市场供应，也让来自我国的竞争对手协鑫、通威提升了不少市场份额。2020 年 7 月，承包商员工对该生产基地非运行的设备进行维护时4 人受伤。2020 年 11 月，该生产基地再次发生事故，当场造成 5 人受伤，1 人不治身亡。据统计，该生产基地在 4 年内合计发生了 5 起安全事故。
在我国，通威、协鑫、大全、东方希望等都是国内多晶硅产能排名靠前的企业，他们也不时有安全事故发生，这说明多晶硅产业在高速发展的特殊期，由于其生产过程和物料特有的危险性，大企业并不比其他的小厂更安全。国内外多晶硅行业典型安全生产事故统计见表 2。
3.3多晶硅生产危险性分析
以三氯氢硅西门子法为例分析多晶硅生产的危险性。三氯氢硅西门子法是氯化氢、氢气与工业硅粉在一定的温度下生成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离和精馏提纯。提纯后的三氯氢硅在还原炉内进行化学气相沉积反应生产高纯多晶硅。在多晶硅的生产过程中会涉及氢气、氯化氢、三氯氢硅、四氯化硅等易燃易爆、腐蚀性物料。氯化氢无色、有刺激气味，一遇到水就成了强腐蚀性的盐酸。氯硅烷出现泄漏时不会爆炸，会产生白色烟雾，遇水会水解生成氯化氢，有很强的腐蚀性，对人和动物、植物都有很大的伤害。此外，多晶硅生产过程中还涉及氢气和硅粉粉尘。氢气与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热或者明火则会发生爆炸。硅粉本身是很安全的物质，它的爆炸原理和面粉类似，工业硅块被磨成硅粉，表面积大大增加，与空气接触时很容易发生粉尘爆炸。
除行业特性外，其工艺流程和管控也是问题。多晶硅行业在国内发展始于 2007 年前后，各家企业技术来源于美国或者欧洲的途径不同，对于工艺的理解也不一样，工厂罐区和仪表设置也不一样。因此，多晶硅产业没有统一的生产流程标准，国家对多晶硅工厂的设计规范和监管也不够精细。国内许多多晶硅生产企业集中在中西部地区，随着规范、标准相关条款的日益严格，部分早期建设的企业存在不满足现行规范、标准的情况。多晶硅行业的安全风险还有行业急速扩张，企业内部对生产流程管理不够严格；硅料市场利润大，硅料厂忙于满负荷生产或超设计能力生产、延长检修时间间隔或缩短检修时间；新建项目位于西部偏远地区，技术人才匮乏，操作人员素质不高；缺少政府专业部门和专家指导等。
4. 多晶硅企业生产事故原因分析
4.1企业对氯硅烷类物质的本质危险性认识不足
氯硅烷泄漏后与空气中的水分迅速反应，生成氢气和氯化氢，有着火爆炸的风险；大量泄漏后迅速汽化，到达爆炸范围内，有气相燃爆的风险。二氢二氯硅烷危险性极高，易燃易爆，且爆炸性极强，空气中爆炸极限(体积分数)为 4.1%~98.8%，加热至 100 ℃以上时会自行分解而生成氯化氢、氯、氢和不定性硅，施以强烈撞击时也会自行分解[2]。在正常生产过程中，四氯化硅过量，通过反歧化反应控制二氢二氯硅的浓度在较低的水平；但是在停车或者异常工况下，四氯化硅较少时，二氯二氢硅可能发生爆炸。
4.2企业对生产过程的主要风险识别不足，风险管控措施落实不到位
多晶硅行业在国内发展初期，技术都是从国外购买的，工厂建设标准一部分来源于欧洲，一部分来源于美国。虽然经过消化吸收，大部分技术已基本掌握，但对工艺过程的反应机理及反应危险性了解程度较低，部分风险未能辨识，管控措施无法有效落实。在设备检修和停工期间，树脂与吸附的少量氯硅烷会发生反应，不稳定的二氯二氢硅也会发生其他反应，导致爆炸事故的发生。
4.3人员流动率高，人才缺乏情况严重
由于政策红利，多晶硅产能向西部集中，西部地区企业面临招人难、留人难的问题。西部许多企业的人员流失率基本在 25%左右，给企业员工管理各方面工作带来压力，影响人员专业水平提升。此外，由于近年来多晶硅行业发展扩张较快，人才需求量陡然增加，形成了人才缺口，普遍存在人才紧缺的问题[3]。
4.4监控、报警、联锁等自动安全控制措施不完善或未有效投用
部分企业的工艺安全自动化控制水平较低，未建立合理的保护措施，尤其是缺少对关键参数的监测、自动调节控制、自动报警和合理的安全联锁系统，装置运行过于依赖现场人员的操作，一旦发生异常，既不能及时发现，也做不到迅速响应，最终演变为事故。也有部分企业虽然安装了安全仪表系统，因担心联锁会导致异常停车，经常处于摘除状态。
4.5企业满负荷生产，变更管控不到位
为了保障市场需求、降低成本，多数企业保持满负荷生产，对产能增加带来的风险认识不足，企业在技术引进后大多进行了增产和节能改造，三氯氢硅西门子法生产工艺一直在优化，在变更的过程中未及时进行资料更新，未识别改造后带来的安全风险。
4.6检、维修风险管控不力
氯硅烷行业中检、维修事故多发，主要体现在未能有效执行动火、受限空间作业管理制度，作业前安全措施不落实，未对设备进行彻底吹扫置换、未加设盲板即进行动火作业，最终导致氯硅烷发生火灾爆炸事故。
5. 预防事故发生的措施和建议
5.1加快风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制建设
按照应急管理部《多晶硅企业安全风险隐患排查指南》，结合企业自身情况，制订企业的安全风险分级管控措施和安全风险隐患排查内容并固化下来，使企业员工掌握风险辨识方法，发动全员参与风险辨识和隐患排查治理，不断发现问题、解决问题，及时消除安全隐患，落实企业安全生产主体责任[4]。
5.2强化生产过程管理控制
加强对有关中间产品、副产品危险特性和工艺过程风险的认识，完善防泄漏、防爆、防静电措施，严格变更、检维修、特殊作业安全、重大危险源的管理。在生产过程中，需要重点关注开停车过程管理，在运行过程中的生产精馏、冷氢化工艺自动化控制，氯硅烷储存管控，氯硅烷、氯气、氢气防泄漏，硅粉防爆管理。而对多晶硅产业快速发展的中西部地区，要严把多晶硅生产企业新、改、扩建项目安全审查关，委托有资质的设计单位进行设计，从源头提升本质安全水平，防范遏制安全生产事故。
5.3不断完善制度和操作规范并有效执行
国内尚无针对多晶硅行业的安全技术规范，过去因企业生产规模小、影响力低，多晶硅生产工艺并没有列入国家 18 种监管危险化工工艺，但其生产过程中使用的原料和中间产物均涉及高毒和易燃、易爆物质，危险性丝毫不比被监管工艺低，企业应按照监管危险化工工艺的要求，制定完善各项管理制度和操作规程，并严格执行到位。
5.4全面提高工艺装置的安全自动化和智能化水平
企业要加大投入，进行自动化和智能化改造，完善自动化控制系统，基于工艺风险分析增加控制联锁，确保实现对关键安全参数的实时监控、实时调节、实时报警，设置合理的安全联锁系统，同时实现通过自动化和智能化，减少人力投入，提升效率，减少安全生产隐患，实现操作本地化、生产自动化、智能化。
5.5加强岗位技术和安全管理人才培养
积极采取企业内培和外培相结合、线上线下相结合、与大专院校联合培养等多种方式，提升从业人员素质水平。
