微电子行业工艺冷却水的热能回收

　　对某微电子厂房的工艺冷却水、纯水的工艺现状和运行数据进行分析,提出在冬季用工艺冷却水回水余热预热纯水原水,这样即节省了冬季用于预热纯水原水的蒸汽,又减少工艺冷却水系统的冷冻水用量,取得一举两得的节能效益。

　　微电子行业水电气的用量较大,近年来随着水、电价格的增涨,其生产成本也骤增,利率下降。优化生产工艺、提高产品品质及节能减排成为微电子行业首要任务。

　　1某微电子厂工艺冷却水站的现状

　　(1)某微电子厂工艺冷却水站用软化水作为补水,冷冻水作为冷源,经过热交换后加压送至工艺设备,温度要求是20℃±2℃。

　　(2)某微电子厂工艺冷却水使用量统计如下:某微电子厂工艺冷却水站:流量:570m3/h,送水温度:19℃,回水温度:22℃,热量171万kcal。

　　2 某微电子厂纯水站的现状

　　(1)某微电子厂纯水站纯水原水设计量约为120m3/h。

　　(2)出于节能目的,冬季纯水系统前处理部分的原水通过蒸汽加热至20℃。

　　3 数据分析及总体设想

　　由以上数据可见,某微电子厂纯水站前处理预热在1月份时所需热量最多,(168万kcal/h),同期工艺冷却水量为570m3/h,送回水温差3℃,产生热能为171万kcal/h,在天气最冷时也能满足纯水站前处理预热所需的热量。所以拟采用工艺冷却水余热加热纯水原水。

　　4 方案流程设计计算

　　4.1 流程设想

　　在某微电子厂纯水站内自来水总管上引新管道,通过新增加的板换和冷却水站冷却水回水经过热交换后,再送至纯水站作为前处理纯水原水,冷却水回水经过板换后依然回到冷却水箱。

　　4.2工艺流程图

　　4.3 热交换器选型

　　冬季某微电子厂工艺冷却水出水温度设定为19℃,回水温度为22℃。充分利用冷却水热量171万kcal/h,纯水原水量120m3/h,温度从6℃上升至20℃(理想)。

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

　　则:ΔTmax=(19-6)℃=13℃,ΔTmin=(22-20)℃=2℃

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

　　换热面积F=Q/(k×ΔTm)=171×10000(kcaL/h)/(2000(kcaL/m2·℃)×5.9℃)=144.92m2

　　最终换热面积F=144.92×1.2≈174m2

　　5 经济性分析

　　5.1 投资费用

　　管道阀门费用:6万元;

　　电动阀费用(包括电线):7万;

　　板式换热器(一台):5万元;

　　施工费等:5万元;

　　合计:23万元。

　　5.2 节约费用

　　现将每月节约费用及总费用列表如下:

　　从表1可以看出一年节约费用约为145.81万元,当年就可收回投资。

　　6 结论及存在的问题

　　将冷却水回水经过板换后温度控制在≥18℃的同时,将自来水经过板换后的温度控制在20℃,自动控制会无法实现。现在自来水侧根据工艺冷却水出水温度加装调节阀,确保冷却水温度控制在≥18℃,根据室外气温的变化,送至纯水站前处理的原水温度可能出现波动。

　　作者：周志辉 王丽雅 来源：科技创新导报 2011年20期