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    印制板工廠凈化車間應該如何節(jié)能

    2014-07-31 07:19:52歐陽焰嘯
    印制電路信息 2014年7期
    關鍵詞:冷器電費熱泵

    歐陽焰嘯

    (廣東正業(yè)科技股份有限公司,廣東 東莞 523808)

    在剛剛發(fā)布的《節(jié)能減排十二五規(guī)劃》中,國家特別強調要提高新建項目節(jié)能、環(huán)保、土地、安全等準入門檻,嚴格固定資產投資項目節(jié)能評估與審查、環(huán)境影響評價和建設項目用地預審,以抑制高耗能、高排放行業(yè)過快增長。這就意味節(jié)能評估與環(huán)評在法律上將會有同樣的地位。從另一個方面去理解,可以認為節(jié)能工作在企業(yè)中將會和環(huán)保一樣重要,一樣要化大力氣去抓。印制板企業(yè)是能耗大戶,如何開展節(jié)能工作,這是值得每間工廠去探索的一個重大課題。

    線路板工廠可以從管理和技術兩個層面去摸索節(jié)能的方法,不能放過任何一個可以節(jié)能的環(huán)節(jié)。本文想通過本人的實際經驗介紹一下:線路板工廠凈化車間應該如何節(jié)能。

    1 凈化系統(tǒng)的原理

    線路板廠凈化車間的工藝要求:(1)溫度21 ℃ ±2 ℃,(2)濕度55±5%。潔凈度:干膜車間、內層車間1萬級;阻焊車間10萬級,正壓5 Pa。要保證實現(xiàn)這些要求,靠的是以中央空調為主體的凈化系統(tǒng)。下面簡要介紹一下凈化系統(tǒng)的原理,如圖1所示。

    1.1 凈化原理

    組合式空氣處理機(簡稱風柜,下同)中的風機抽出車間空氣→初效過濾器→中效過濾器(濾除較大顆粒的塵埃粒子)→保溫風管道→高效過濾器(濾除0.5μm以下的塵埃粒子)→車間→回風口→組合式空氣處理機。這是個循環(huán)過程,通過循環(huán),車間內的塵埃粒子就逐漸被吸附在初、中、高效過濾器的迎風面,從而達到潔凈度要求。

    1.2 控制溫度原理

    (1)當車間內的溫度高于21 ℃時,空調壓縮機開啟,處于制冷狀態(tài)(如果是風柜,則是打開閥門,讓冷凍水進入冷水熱交換器,也稱表冷器),風機把從車間抽來的溫度較高的空氣吹向表冷器,透過表冷器而被降溫。通過循環(huán),車間溫度被逐步降低,達到設定溫度。

    (2)當車間溫度低于21 ℃時,空調機關閉制冷狀態(tài),加熱管組啟動(如果是風柜,則是打開閥門,讓熱水進入熱水熱交換器中),風機把從車間抽來的空氣吹到加熱管上,空氣因此被加熱,送到車間內,通過循環(huán),車間的溫度得以升高。

    (3)控制濕度原理:

    在這里首先要引進一個概念:露點溫度。我們知道空氣中含有水蒸汽,也可理解成空氣中溶解了水蒸汽。在一定的溫度下,干空氣溶解的水蒸汽達到飽和狀態(tài)時的溫度就是露點溫度。除濕就是通過對空氣進行冷卻,使空氣溫度達到露點溫度以下,空氣中所溶解的水蒸汽凝結成水而析出[1]。我們在夏天的早晨看到凝結在草尖上的露水,就是這種現(xiàn)象。因此,要除去車間空氣中多余的水分,必須將表冷器的溫度控制在露點溫度以下。通常通以制冷劑的表冷器的溫度為3 ℃ ~ 5 ℃ ,而通以冷凍水的表冷器溫度則取決于中央冷水機組產出的冷水溫度,一般為7 ℃ ~ 13 ℃。

    2 凈化車間浪費能源方面

    那么,在線路板工廠凈化車間節(jié)能應該從哪些方面著手呢?首先我們要弄清存在哪些浪費能源的地方:

    (1)在設計上存在的問題:換氣次數(shù)過大。有些承建商擔心凈化車間的潔凈等級達不到要求而難以驗收,因而在設計時,留有的余地過大,把車間換氣次數(shù)搞得比有關標準的上限還要高。換氣次數(shù)大了風機每小時的風量就要增大,耗電量也就要相應增加。

    (2)在工藝上存在的問題:刻意把車間正壓提高,國家標準值是5 Pa,而一部分工廠的工藝則要求提高到10 Pa以上。正壓提高,從車間的門、傳遞窗和設備的抽風機處損失的風量就會增大,這部分損失必須由室外的新鮮空氣從空調的風柜機的新風口補充。新鮮空氣的溫度和濕度都會使系統(tǒng)要降溫除濕或加熱加濕,這些都是要增加能源損耗的。

    (3)在現(xiàn)場管理方面存在的問題:不關好傳遞門窗,泄漏量太大;進入潔凈車間的設備口開得太大,沒有遮攔,任由冷氣往外跑。

    (4)在濕度高的季節(jié),我們發(fā)現(xiàn),即使車間內的溫度到了設定值,但濕度仍然較高,超出設定值的上限。要降到設定值的范圍內,空調一方面要不斷制冷,以使表冷器的溫度降到空氣露點溫度以下來除去空氣中的水蒸汽;同時,另一方面,又要通過空調風柜中的加熱管加熱來保證車間的設定溫度,這是一個極耗電能的地方。

    3 尋找節(jié)能的辦法

    針對上述問題,我們要尋找解決的辦法:

    (1)要控制換氣次數(shù),使之達到合理的程度即可??梢栽诳照{風柜上安裝變頻器,然后用試驗的方法找出合適的風量即可。

    (2)第2個問題實際上是個認識問題。大顆粒的塵埃粒子往往是通過人流和物流帶到潔凈室的,這些塵埃即使在10 Pa的正壓,也不能被拒之門外的。這需要加強對潔凈室的管理。

    (3)第3個問題是管理問題。傳遞窗一般只能打開一扇門,如果損壞了,要及時修理,要盡量減少冷氣的泄漏量。

    (4)第4個問題可以采取下面的方法予以解決。這是一個具有創(chuàng)造意義的作法。

    上文提到在除濕過程空調機組又要制冷,又要加熱,是一個相當矛盾過程,但卻必須同時存在。要解決能耗高的問題,可以從加熱方面去做文章。

    第一步,要取消電加熱管,把空調中或風柜機組內部的電加熱更換成熱水熱交換器。這樣做,不僅是為了節(jié)能,還有一個很好的用途,就是安全。風柜機組的加熱管引起火災的消息時有耳聞,而通以熱水熱交換器則可以從根本上消除了這個隱患。在南方一些工廠中已有了應用的案例。

    中央冷水機組回收熱量。如何回收,請參看本人撰寫的《冷水機組熱能回收比空壓機熱能回收具有更大的優(yōu)勢》(《印制電路信息》2014年第2期)。

    第二步,如果冷水機組和空壓機的回收熱水不足,我們還有一個途徑,就是利用太陽能和熱泵來生產熱水。

    4 太陽能和熱泵的節(jié)能案例

    我們用一個案例來說明太陽能和熱泵的節(jié)能效果。南方一軟板廠(FPC),月產1500平方米,它把9臺風柜中的加熱管全部改為熱水熱交換器,然后采用75 kW的空壓機進行熱能回收,再把熱水通過變頻水泵管道系統(tǒng)送入其中。但是回收的熱水不夠,就用150 kW的加熱管對熱水桶中的水加熱,因為水溫要達到50 ℃,所以150 kW的加熱管24 h不停地加熱(在濕度較高的季節(jié),水溫經常達不到50 ℃)。每天耗電為3600度,數(shù)據驚人?,F(xiàn)在擬投資太陽能和熱泵,用以取代加熱管。

    方案如下:

    原空壓機余熱+太陽能+空氣能組成;熱水優(yōu)先由余熱、太陽能加熱,在兩者不足情況下(如陰雨天或晚上)由熱泵加熱,電加熱停用(可保留備用)。熱水溫度為50 ℃ ~ 60 ℃。

    太陽能熱水器:400平方米。 1 m2太陽能熱水器制熱量為0.375 kW,每天日照平均為10小時。

    空氣能熱泵(陰雨天或晚上用):4臺,考慮到每臺熱泵日工作時間不應大于16 h,故安裝10 HP(匹)熱泵6臺,輪流工作。每臺熱泵制熱量大于37.5 kW ,熱泵的效率為370%,也即在熱泵上消耗1度電等于電加熱消耗3.7度電所產生的熱量。

    另外,熱泵所排出的冷氣通過樓頂上的引風機送到電鍍車間或熱壓車間,以改善車間工作環(huán)境。

    工程總報價:44.655萬元(這個價格不是最終價,企業(yè)還可以與承建商談)。

    通過對比計算,這種方案的投資回報和節(jié)能改造前后經濟效益對比請參見表1。

    表1 未計引冷風到車間而收到的效果

    投資回報的計算過程,假設車間年需熱水供暖天數(shù)為320天,市電價格為0.63元/度。

    (1)原電熱管能耗計算(150 kW電熱管)

    日耗電:150kW×24小時=3600度,日電費:3600度×0.63元/度=2,268元。

    年電費:1152000度×0.63元/度=725,760元。(2)改造后,太陽能熱水器配熱泵能耗計算

    每年按320天時間計,按近幾年廣東地區(qū)天氣跡象,其中有240天白天10小時可有效地利用太陽能加熱,不用熱泵。熱泵不耗電。

    晚上采用熱泵加熱14小時。6臺熱泵不需全部投入工作,只是其中的4臺輪流工作。熱泵耗電:日耗電:4臺×14小時×12度/臺·小時=672度,672度×0.63元/度=424元。

    年耗電:424度/天×240天=101760度,年電費64,108元。

    80天(陰雨天)全天需熱泵輔助加熱。熱泵耗電情況:

    日耗電: 4臺×24小時×12度/臺·小時=1152度,1152度×0.63元/度=726元。

    年耗電:1152度/天×80天=92160度,年電費58,060元。

    熱泵年合計耗電費:64108+58060=122,168元。

    年節(jié)約電費,把150 kW加熱管的電費減去熱泵的電費:725,760-122,168=603,592元。

    [1]彥啟森主編. 制冷技術及其應用[M]. 中國建筑工業(yè)出版社, 2008,8:492-494.

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