分析微電子行業工藝冷卻水的熱能回收論文

對某微電子廠房的工藝冷卻水、純水的工藝現狀和執行資料進行分析,提出在冬季用工藝冷卻水回水餘熱預熱純水原水,這樣即節省了冬季用於預熱純水原水的蒸汽,又減少工藝冷卻水系統的冷凍水用量,取得一舉兩得的節能效益。

微電子行業水電氣的用量較大,近年來隨著水、電價格的增漲,其生產成本也驟增,利率下降。優化生產工藝、提高產品品質及節能減排成為微電子行業首要任務。

1某微電子廠工藝冷卻水站的現狀

(1)某微電子廠工藝冷卻水站用軟化水作為補水,冷凍水作為冷源,經過熱交換後加壓送至工藝裝置,溫度要求是20℃±2℃。

(2)某微電子廠工藝冷卻水使用量統計如下:某微電子廠工藝冷卻水站:流量:570m3/h,送水溫度:19℃,回水溫度:22℃,熱量171萬kcal。

2 某微電子廠純水站的現狀

(1)某微電子廠純水站純水原水設計量約為120m3/h。

(2)出於節能目的.,冬季純水系統前處理部分的原水通過蒸汽加熱至20℃。

3 資料分析及總體設想

由以上資料可見,某微電子廠純水站前處理預熱在1月份時所需熱量最多,(168萬kcal/h),同期工藝冷卻水量為570m3/h,送回水溫差3℃,產生熱能為171萬kcal/h,在天氣最冷時也能滿足純水站前處理預熱所需的熱量。所以擬採用工藝冷卻水餘熱加熱純水原水。

4 方案流程設計計算

4.1 流程設想

在某微電子廠純水站內自來水總管上引新管道,通過新增加的板換和冷卻水站冷卻水回水經過熱交換後,再送至純水站作為前處理純水原水,冷卻水回水經過板換後依然回到冷卻水箱。

4.2工藝流程圖

4.3 熱交換器選型

冬季某微電子廠工藝冷卻水出水溫度設定為19℃,回水溫度為22℃。充分利用冷卻水熱量171萬kcal/h,純水原水量120m3/h,溫度從6℃上升至20℃(理想)。

熱側t1’=22℃,t1”=19℃;冷側:t2’=6℃,t2”=20℃(理想)

則:ΔTmax=(19-6)℃=13℃,ΔTmin=(22-20)℃=2℃

ΔTm=(Δtmax-Δtmin)/ln(Δtmax/Δtmin)=5.9℃

換熱面積F=Q/(k×ΔTm)=171×10000(kcaL/h)/(2000(kcaL/m2·℃)×5.9℃)=144.92m2

最終換熱面積F=144.92×1.2≈174m2

5 經濟性分析

5.1 投資費用

管道閥門費用:6萬元;

電動閥費用(包括電線):7萬;

板式換熱器(一臺):5萬元;

施工費等:5萬元;

合計:23萬元。

5.2 節約費用

現將每月節約費用及總費用列表如下:

從表1可以看出一年節約費用約為145.81萬元,當年就可收回投資。

6 結論及存在的問題

將冷卻水回水經過板換後溫度控制在≥18℃的同時,將自來水經過板換後的溫度控制在20℃,自動控制會無法實現。現在自來水側根據工藝冷卻水出水溫度加裝調節閥,確保冷卻水溫度控制在≥18℃,根據室外氣溫的變化,送至純水站前處理的原水溫度可能出現波動。