微電子行業工藝冷卻水的熱能回收

摘 要:對某微電子廠房的工藝冷卻水、純水的工藝現狀和運行數據進行分析，提出在冬季用工藝冷卻水回水余熱預熱純水原水，這樣即節省了冬季用于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。

關鍵詞:工藝冷卻水純水原水冷凍水蒸汽板式換熱器

中圖分類號:TN4文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2010)07(b)-0083-01

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，經過熱交換后加壓送至工藝設備，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)出于節能目的，冬季純水系統前處理部分的原水通過蒸汽加熱至20℃。

3 數據分析及總體設想

由以上數據可見，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。所以擬采用工藝冷卻水余熱加熱純水原水。

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后，再送至純水站作為前處理純水原水，冷卻水回水經過板換后依然回到冷卻水箱。

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后溫度控制在≥18℃的同時，將自來水經過板換后的溫度控制在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。