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某電子廠房潔凈空調加濕方式的選擇

   日期:2019-06-18     來源:現代實驗室裝備網    瀏覽:747    
核心提示:現代化的工業生產對空氣濕度的重視程度日益提高,要求也越來越高,對于電子芯片廠房,如果濕度不能滿足要求,將會靜電增高,使產品的成品率下降、芯片受損,嚴重影響企業生產。
 

 

1、概述

現代化的工業生產對空氣濕度的重視程度日益提高,要求也越來越高,對于電子芯片廠房,如果濕度不能滿足要求,將會靜電增高,使產品的成品率下降、芯片受損,嚴重影響企業生產。


本工程為集成電路產品的生產項目,潔凈區平面為島型布置,操作區潔凈度為4,5級, 由于生產工藝的要求,對溫、濕度的要求很高:溫度21℃ ±0.5℃ ,相對濕度40% ± 3% ;設備區潔凈度為5.5級,無特定溫、濕度要求。凈化空調系統采用風機過濾單元(FFU)+干表冷器+新風處理機組的型式。操作區為送風區,設備區為回風區。冷源分為兩種:低溫冷凍水(0℃~5 oC), 中溫冷凍水(12℃~16℃);熱源為38℃~32℃ 的熱水, 由熱水鍋爐和帶熱回收的冷凍機組提供。潔凈區的溫度由干表冷器控制,相對濕度由新風處理機組控制。

 

2、加濕方案選擇

由于熱源使用熱水,沒有蒸汽系統, 出于減少系統種類的考慮,首先選擇非蒸氣的加濕方式。淋水室加濕為等焓加濕,在加濕過程中不僅可以清潔新風,部分去除新風中的灰塵;還可以使新風中的一部分化學物質溶解于水, 降低新風中的化學物質的含量。淋水室全年運行,冬季用于加濕、清潔新風,夏季則起到清潔新風的作用。淋水室的缺點是占用空間大,在新風處理機組中最小長度為1.9 m;與空氣直接接觸,易受污染變臟,需要定期排污。新風處理機組由初效過濾器、中效過濾器、一級加熱盤管、一級冷卻盤管(使用12℃~16℃ 中溫冷凍水)、淋水室、二級冷卻盤管(使用0℃~5℃低溫溫冷凍水)、送風機、二級加熱盤管、高效過濾器組成。新風處理機組的組段方式見圖1。

淋水室加濕方式,根據工程經驗準確控制的精度為±5%,所以對于本工程加濕不能單一由淋水室控制房間相對濕度,還需要通過表冷器對濕度進行精確控制,在冬季會產生加濕一再除濕的情況出現, 即新風的加濕量要先超過計算值一部分,再通過冷卻盤管進行除濕,以達到房間相對濕度±3%的要求。

 

房間狀態點N, 可露點溫度L, 室外新風點w ;新風量為144 000m3/h,設計3臺新風處理機組,單臺機組加濕量為240 kg/h。


新風加濕過程:新風先由一級加熱器從點w加熱至點S’,再通過淋水室進行等焓加濕至點L’,然后由二級冷卻盤管進行除濕,由點L’處理至房間露點溫度點L。處理過程見圖2。

低溫冷凍水的最大負荷出現在夏季,二級冷卻盤管夏季用于除濕的冷量為1200 kW;而冬季除濕的冷量僅為60kW , 占總能量的5%。根據冷凍機的啟動要求,啟動負荷必須要超過總制冷量的10%左右,所以在這種冷量負荷條件下,低溫冷凍機無法正常啟動。若要使低溫冷凍機在冬季正常啟動,需要冬季低溫冷凍水最小負荷≥ 120 kW,這就需要提高新風的加濕溫度,增大加濕量,然后通過冷卻盤管進行除濕。由于該方案冷、熱能量抵消比較多,不利于節能,所以淋水室的加濕方式不適合本項目。


 

第二種加濕方案采用高壓噴霧加濕器+電熱加濕器的方式。高壓噴霧加濕器用于粗調節;電熱加濕器用于精調節,選擇適當的控制儀表,其精度調節能夠滿足相對濕度± 3% 的要求。高壓噴霧加濕是利用壓縮空氣與水混合噴霧將水破碎成微小水滴,對空間進行直接加濕。優點:微霧效果,加濕量大,安裝簡單方便,免清洗,使用壽命長,設備價格低;缺點:需配壓縮空氣源,加濕精度低。電熱加濕是用發熱體將水加熱至沸點,產生水蒸汽并釋放到空氣中進行加濕。優點:加濕均勻、穩定、不帶水滴、不帶細菌,加濕精度高;缺點:易結垢,耗電量大,運行費用高。新風和醋栗機組由初效過濾器、中效過濾器、一級加熱盤管、一級冷卻盤管、高壓噴霧加濕器、電熱加濕器、二級冷卻盤管、送風機、二級加熱盤管、高效過濾器組成、新風處理機組的阻段方式見圖3.

冬季加濕過程:新風先由一級加熱器從點W加熱至點S,再通過高壓噴霧加濕器焓加濕至點P,然后由電熱式加濕器加濕至點Q。點P設定干球溫度Tdb=15度,是因為對于蒸汽加濕,能夠正常加濕的最低溫度為Tdb=14度左右。處理過程見圖4。

 

對于高壓噴霧加濕器存在一個問題,該加濕器由幾個水泵組成,通過啟停水泵的數量來調節加濕量,所以加濕量會呈現脈動波動。設置電熱式加濕器進行精調節,無法在短時間內彌補該加濕量的波動對房間相對濕度的影響。例如本項目單臺新風機組的加濕量為240 kg/h,高壓噴霧加濕器的加濕量為180 kg/h,電熱式加濕器的加濕量為60 kg/h。如果高壓噴霧加濕器設置5個水泵,單臺水泵的流量為36 kg/h, 電熱式加濕器是無法瞬間調節36 kg/h加濕量的變化,這樣房間的相對濕度就會在一段時間內發生波動。同時電熱加濕器需要耗費大量的電能,運行費用高。所以該方案也不能滿足本項目的要求。


高壓微霧加濕器可采用可控硅控制,實現比例調節,與電熱式加濕器組合滿足本項目的要求,但由于高壓微霧加濕器的價格較高,所以也沒有采用該方案。

 


以上均出于無蒸汽的條件下所設計的方案,通過以上兩個加濕方案的分析,從技術成熟、運行經濟性、可靠性角度考慮,最終確定采用飽和干蒸氣的加濕方式,增設一臺蒸汽鍋爐提供飽和干蒸汽。飽和干蒸汽加濕為等溫加濕,直接將空氣加入到空氣中,加濕迅速、均勻、穩定、不帶水滴、不帶細菌、設備簡單、安裝靈便、運行費用低,選擇適當的控制儀表,能夠滿足工藝對室內相對濕度波動范圍小于±3% 的要求。新風處理機組由初效過濾器、中效過濾器、一級加熱盤管、一級冷卻盤管、蒸汽加濕器、二級冷卻盤管、送風機、二級加熱盤管、高效過濾器組成。新風處理機組的組段方式見圖5。

 

飽和干蒸汽加濕是等溫加濕:新風先由一級加熱器從點w加熱至點S,再通過干蒸汽加濕器等溫加濕至點Q。選擇精度高的控制閥門,其調節精度能滿足相對濕度±3% 的要求。處理過程見圖6。

 

3、結論

加濕方式有多種多樣,但是不可能每一種加濕形式都能滿足所有的加濕需求,所以要根據實際工程的具體要求合理選擇適合的加濕器!合理選擇加濕器要從加濕效果、設備成本、運行費用、維護費用、安全性、控制精度、動力條件(冷源、熱源、水源、汽源等)等幾方面綜合考慮, 這樣既能滿足加濕需求又不至于造成浪費,符合現代生產的基本理念。

 
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