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洁净室、洁净车间节能十大技巧,一年能省十万元,你知道吗?
点击次数:279 发布时间:2018-07-10

洁净室、洁净车间节能十大技巧,一年能省十万元,你知道吗?

洁净室存在着大量能节约能源的地方,例如:暖气、通风和空调(HVAC)、工艺冷却、亚索空气等等设施。

HVAC系统消耗的电超过了整座晶片制造厂用电量的一般。为什么HVAC系统会消耗那么多的电量呢?

很多工厂在设计和建造工程时走捷径,只是一味的压缩前期的投入,根本不知道后期运行的费用的高昂。率的设计和设备在前期需要很大的投入,“小处节约,大处浪费”的捷径,削减成本,会造成工厂运行性能降低和能耗增加。

已经建成的工厂改建通常会陷入无意义的经济旋涡中,升级投资回收率一般比直接购买新设备要高很多。大部分工程设备翻新的投资回收期不会超过两年——也就是说,通常投资回收率至少是50%,对照投资新的固定资产,则只有10%到15%(即投资回收期需要七年时间)。这些情况降低了企业的竞争力和投资股东的兴趣。

率利用能源的例子有很多,挖掘浪费的能源比卖产品更能增加利润,节约下来的钱能在效益中马上体现出来。

下面是为新建和现有工厂提供减低能效的十个技巧,不仅能提供可靠的技术,奉献也不小,而且费用低或不需花钱,投资回收期非常吸引人。

一、低断面风速设计

大部分工程师根据“经验”把空气处理器设计成500英寸/分钟。这样的设计虽然节省时间,但增加了运作费用。在低断面风速(LFV)设计中,使用更大的空气处理器和更小的风机,从而降低空气的流速,降低能耗。

压降决定了风机的能量损耗。由“平方定则”可知压降与速度下降的平方成正比。如果断面风速降低50%,压降将下降四分之三。根据“立方定则”,风机能耗的变化与流量变化的立方成正比。如果空气流量降低50%,风机能耗将下降88%。

LFV设计减少了空气和水的压降,减小冷却盘管的带水量。流线型设计,从而使压降减少10%到15%。 

LFV设计也可以把压降降低四分之一。目标是使能量损耗降低至少25%,减小变速风机的大小。优的断面风速范围是250-450英尺/分钟,具体取决于使用情况和能量消耗。

二、换气次数

洁净室维持一定的空气流量来保持清洁度和颗粒数,流量根据每小时的换气次数来确定,同时也决定了风机的尺寸、建筑结构和能量消耗。在保持洁净度的前提条件下,空气流速的降低能降低建造及能耗成本。

关于更换次数还没有达成共识,调查显示,ISO第5级标准的洁净室推荐的换气次数变化范围是从250—700以上。

美国的一所国家实验室正在确定ISO第5级洁净室的标准。研究显示,实际换气次数范围是90到250——比操作规程标准低很多,而且不会影响生产和洁净度。因此建议ISO第5级洁净室的换气次数大约是200,保守的上限是300。 

三、马达效率

连续运转的马达每月消耗大量的电力。 适当地提率、适当地调节尺寸,在翻新后,经济效果是不错的。效率增加几个百分点,利润就可增加。 

使用的马达,不一定会花费太多。率意味着小,在改变马达的尺寸之前尽量减小负荷。在输出量变化时,利用变速驱动(VSD)可以提高操作效率。

四、变速驱动的冷冻机

变速驱动冷冻机能节省大量的能量和金钱。许多洁净室的设计人员和操作人员认为,没有必要使用变速驱动冷冻机,因为负荷通常是恒定的。多级冷冻机机组通常控制为高负荷运转。但是负荷恒定的冷冻机通常工作在满负荷以下,变速驱动冷冻机通常工作在全负荷的90%-95%以节省能量。一台1000吨的冷冻机稳定工作在满负荷的70%,如果使用了变速驱动,每年就可节省两万到三万美元。根据生产商的数据,电能的价格是0.7元/千瓦时,大约一年就能回收成本。

五、离心式压缩机

空气压缩机的改进节约了大量能源。离心式压缩机是无油的,比螺杆式压缩机的效率高很多。但是离心式压缩机不能空转,这使得他们在负载低的情况下效率很低。有效和经济的办法是离心式和螺杆式压缩机两者结合使用。选用离心机组满足基本负荷,再用小一些的螺杆式机组满足峰值负荷。压缩机组应该配有热回收系统。 

另一种方案是整个现场用的离心式压缩机作为一个大的压缩空气装置,外加大的储气罐和连接管道作为缓冲器。这样可以保证整个工厂维持一个恒定载荷,减轻加载与卸载对设备的损耗,并且降低能量浪费。 

六、热量回收

很多厂都要消耗大量的能量来制热,同时又消耗更多的能量从工艺过程中移除“废”热,却没有把这两个过程结合起来。回收的热量可以用来预热新风,送风再热,以及其他用途。AHU预热盘管可以用废水预热外来的空气(在炎热的天气下可以预冷)。

再热盘管可以从空气压缩机或者冷冻机的冷凝器回水中回收废热,同时节省了冷冻机能量和锅炉燃料。热交换器可以是不能混合或者直接接触的不同介质进行热量交换。

七、变频泵

过去配置变频驱动的设备经常出现故障,而且控制复杂,所以很多工程师和管理员不愿意使用变频驱动。近十年中,变频驱动可靠性提高了,价格降低。现在许多关键系统都使用变频驱动。

在洁净室中许多系统和各类的泵上使用变频驱动是安全且划算的。实际上,证明考虑投资回收率不适用变频驱动是不负责任的,因为其投资回收期不满一年。

冷冻水和冷凝水的泵系统流量变化比较大,冷冻水和冷凝水系统有zui小流量要求,基本在50%-75%之间。根据“立方定则”,流量减少很小,就会产生可观的能量节约。流量减少20%,就会产生50%的泵功率下降。

新建工厂时,使用变流量一级泵系统,不再需要二级泵,节省了工程费用。运行适当,这套简单可靠的系统可以通过冷冻机中的冷冻水流量变化而节约大量能源。这项技术被冷冻机供应商和各专业协会所广泛宣扬。

八、冷却塔的优化

冷却塔通过降低冷凝水的供给给温度来提高冷冻机效率。

从冷冻机中每输出一吨冷冻水,一般的冷却塔需要100瓦的能量。效率提高可到达十倍,例如采用更为接近入口、出口温差、有效的气流设计、的配有变速驱动马达的风机、减少高度以限制泵的扬程以及增加填充面积(选择大尺寸的塔)等等。

不同的外界空气的湿温度和冷却水的供给温度,这个温差有所不同,应该控制在30F到50F之间。

所有的冷却塔应该并行工作,在表面积增加的情况下蒸发冷却达到zui佳。如果更多的塔在低速状态下工作,使用变速驱动调节风机的速度,随负载变化而调整,根据“立方定律”,在较低的速度下风机可以节省能量。

九、自由冷却

使用外面的空气进行冷却是经济的,在商业大楼得到广泛应用。另外一种“自由冷却”方案适用于需要恒定的冷冻水以及风机盘管的系统,比如洁净室。

自由冷却技术直接利用处在低温或低湿度环境中的冷却塔制造冷冻水,减少或取代冷冻机的适用。根据天气的变化,适用自由冷却系统可以把冷却系统的耗能减少到十分之一(从0.5千瓦/冷吨减少到0.05千瓦/冷吨)。

直接与工艺负荷进行热交换,可以使自由冷却技术利用外面温度较高的大气,要比用在二级或者三级热交换系统的时间长出若干个小时。由板式热交换器来分割开来的冷却水和冷凝水之间的温差很接近。当温度和湿度相当低时,冷却塔可以独立运营,无需分级。根据温湿图,很多地方每年有很多的时间都可以进行自由冷却。

十、双温度冷冻循环

冷冻系统通常设计成可以承受zui大负荷,不管zui大负荷是否频繁。流程中处于冷冻循环的冷冻水温度,是由所有负荷中只占一小部分的极端热负荷来确定,这只是许多情况中的一两种。这会造成冷冻能力过剩。在负荷不足的情况下效率低下。当供给的冷冻水的温度较低时,冷冻机的工作效率也会很低。平均来说,冷冻水的供给温度每增加一华氏度,冷冻期效率就提高一个百分点以上。如果划分负荷,供给两个不同温度的冷冻水,那么工作效率将会更高。

设计人员可以使用并联循环管路,将他们成两个子系统,这样可以在需要zui大冷量的时候,冷冻机可以工作在相对不很苛刻的条件下。用专用冷冻机进行中等温度的循环(例如55oF到65oF),它的运作是针对冷冻水的温度进行优化的,可以满足工厂的大部分需要。另一个较小的冷冻机提供温度较低的循环(例如:39oF到43oF),可以满足负荷中要求苛刻的部分。 

这个方案可以迅速增加整个冷冻机机组的效率提高百分之二十五或更多。对于相同容量的冷冻机,高温工作要比低温工作花费小得多。

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