某电子厂房洁净空调加湿方式的选择

2018-04-17

1 概述

    现代化的工业生产对空气湿度的重视程度日益提高,要求也越来越高,对于电子芯片厂房,如果湿度不能满足要求,将会静电增高,使产品的成品率下降、芯片受损,严重影响企业生产。

    本工程为集成电路产品的生产项目,洁净区平面为岛型布置,操作区洁净度为4,5级, 由于生产工艺的要求,对温、湿度的要求很高:温度21℃ ±0.5℃ ,相对湿度40% ± 3% ;设备区洁净度为5.5级,无特定温、湿度要求。净化空调系统采用风机过滤单元(FFU)+干表冷器+新风处理机组的型式。操作区为送风区,设备区为回风区。冷源分为两种:低温冷冻水(0℃~5 oC), 中温冷冻水(12℃~16℃);热源为38℃~32℃ 的热水, 由热水锅炉和带热回收的冷冻机组提供。洁净区的温度由干表冷器控制,相对湿度由新风处理机组控制。

2 加湿方案选择

    由于热源使用热水,没有蒸汽系统, 出于减少系统种类的考虑,首先选择非蒸气的加湿方式。淋水室加湿为等焓加湿,在加湿过程中不仅可以清洁新风,部分去除新风中的灰尘;还可以使新风中的一部分化学物质溶解于水, 降低新风中的化学物质的含量。淋水室全年运行,冬季用于加湿、清洁新风,夏季则起到清洁新风的作用。淋水室的缺点是占用空间大,在新风处理机组中*小长度为1.9 m;与空气直接接触,易受污染变脏,需要定期排污。新风处理机组由初效过滤器、中效过滤器、一级加热盘管、一级冷却盘管(使用12℃~16℃ 中温冷冻水)、淋水室、二级冷却盘管(使用0℃~5℃低温温冷冻水)、送风机、二级加热盘管、**过滤器组成。新风处理机组的组段方式见图1。

    淋水室加湿方式,根据工程经验准确控制的精度为±5%,所以对于本工程加湿不能单一由淋水室控制房间相对湿度,还需要通过表冷器对湿度进行精确控制,在冬季会产生加湿一再除湿的情况出现, 即新风的加湿量要先超过计算值一部分,再通过冷却盘管进行除湿,以达到房间相对湿度±3%的要求。

    房间状态点N, 可露点温度L, 室外新风点w ;新风量为144 000m3/h,设计3台新风处理机组,单台机组加湿量为240 kg/h。

    新风加湿过程:新风先由一级加热器从点w加热至点S’,再通过淋水室进行等焓加湿至点L’,然后由二级冷却盘管进行除湿,由点L’处理至房间露点温度点L。处理过程见图2。

    低温冷冻水的**负荷出现在夏季,二级冷却盘管夏季用于除湿的冷量为1200 kW;而冬季除湿的冷量仅为60kW , 占总能量的5%。根据冷冻机的启动要求,启动负荷必须要超过总制冷量的10%左右,所以在这种冷量负荷条件下,低温冷冻机无法正常启动。若要使低温冷冻机在冬季正常启动,需要冬季低温冷冻水*小负荷≥ 120 kW,这就需要提高新风的加湿温度,增大加湿量,然后通过冷却盘管进行除湿。由于该方案冷、热能量抵消比较多,不利于节能,所以淋水室的加湿方式不适合本项目。

    第二种加湿方案采用高压喷雾加湿器+电热加湿器的方式。高压喷雾加湿器用于粗调节;电热加湿器用于精调节,选择适当的控制仪表,其精度调节能够满足相对湿度± 3% 的要求。高压喷雾加湿是利用压缩空气与水混合喷雾将水破碎成微小水滴,对空间进行直接加湿。优点:微雾效果,加湿量大,安装简单方便,免清洗,使用寿命长,设备价格低;缺点:需配压缩空气源,加湿精度低。电热加湿是用发热体将水加热至沸点,产生水蒸汽并释放到空气中进行加湿。优点:加湿均匀、稳定、不带水滴、不带细菌,加湿精度高;缺点:易结垢,耗电量大,运行费用高。新风和醋栗机组由初效过滤器、中效过滤器、一级加热盘管、一级冷却盘管、高压喷雾加湿器、电热加湿器、二级冷却盘管、送风机、二级加热盘管、**过滤器组成、新风处理机组的阻段方式见图3.

    冬季加湿过程:新风先由一级加热器从点W加热至点S,再通过高压喷雾加湿器焓加湿至点P,然后由电热式加湿器加湿至点Q。点P设定干球温度Tdb=15度,是因为对于蒸汽加湿,能够正常加湿的**温度为Tdb=14度左右。处理过程见图4。

    对于高压喷雾工业加湿器存在一个问题,该加湿器由几个水泵组成,通过启停水泵的数量来调节加湿量,所以加湿量会呈现脉动波动。设置电热式加湿器进行精调节,无法在短时间内弥补该加湿量的波动对房间相对湿度的影响。例如本项目单台新风机组的加湿量为240 kg/h,高压喷雾加湿器的加湿量为180 kg/h,电热式加湿器的加湿量为60 kg/h。如果高压喷雾加湿器设置5个水泵,单台水泵的流量为36 kg/h, 电热式加湿器是无法瞬间调节36 kg/h加湿量的变化,这样房间的相对湿度就会在一段时间内发生波动。同时电热加湿器需要耗费大量的电能,运行费用高。所以该方案也不能满足本项目的要求。

    高压微雾加湿器可采用可控硅控制,实现比例调节,与电热式加湿器组合满足本项目的要求,但由于高压微雾加湿器的价格较高,所以也没有采用该方案。

    以上均出于无蒸汽的条件下所设计的方案,通过以上两个加湿方案的分析,从技术成熟、运行经济性、可靠性角度考虑,*终确定采用饱和干蒸气的加湿方式,增设一台蒸汽锅炉提供饱和干蒸汽。饱和干蒸汽加湿为等温加湿,直接将空气加入到空气中,加湿迅速、均匀、稳定、不带水滴、不带细菌、设备简单、安装灵便、运行费用低,选择适当的控制仪表,能够满足工艺对室内相对湿度波动范围小于±3% 的要求。新风处理机组由初效过滤器、中效过滤器、一级加热盘管、一级冷却盘管、蒸汽加湿器、二级冷却盘管、送风机、二级加热盘管、**过滤器组成。新风处理机组的组段方式见图5。

    饱和干蒸汽加湿是等温加湿:新风先由一级加热器从点w加热至点S,再通过干蒸汽加湿器等温加湿至点Q。选择精度高的控制阀门,其调节精度能满足相对湿度±3% 的要求。处理过程见图6。

3 结论

    加湿方式有多种多样,但是不可能每一种加湿形式都能满足所有的加湿需求,所以要根据实际工程的具体要求合理选择适合的加湿器!合理选择加湿器要从加湿效果、设备成本、运行费用、维护费用、安全性、控制精度、动力条件(冷源、热源、水源、汽源等)等几方面综合考虑, 这样既能满足加湿需求又不至于造成浪费,符合现代生产的基本理念。


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孙先生

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