印制電路板工廠化學(xué)鍍鎳金車(chē)間通風(fēng)設(shè)計(jì)案例

王志軍 殷小濤

（無(wú)錫深南電路有限公司，江蘇 無(wú)錫 214000）

0 引言

印制電路板（PCB）廣泛應(yīng)用于通訊電子、消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、汽車(chē)電子、國(guó)防及航空航天等領(lǐng)域，是現(xiàn)代電子信息產(chǎn)品不可或缺的電子元器件。為滿足市場(chǎng)的需求，新建、擴(kuò)建PCB生產(chǎn)廠房越來(lái)越多。對(duì)于新建、擴(kuò)建印制電路板廠房的通風(fēng)設(shè)計(jì)，應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，在滿足生產(chǎn)環(huán)境要求的前提下，還需充分考慮運(yùn)行的能耗，以達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的目的。

PCB生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，生產(chǎn)過(guò)程工序較多，各工序使用化學(xué)品種類(lèi)也多，在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中會(huì)有有害廢氣產(chǎn)生。尤其濕制程車(chē)間的環(huán)境影響因素較多，在正常生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)配藥、設(shè)備維修、設(shè)備保養(yǎng)等過(guò)程中，均會(huì)出現(xiàn)化學(xué)物質(zhì)揮發(fā)導(dǎo)致的環(huán)境污染。因此正確選用化學(xué)品、加強(qiáng)設(shè)備密封、全面使用中央加藥、合理設(shè)計(jì)通風(fēng)、高效管理現(xiàn)場(chǎng)等，是濕制程車(chē)間環(huán)境改善的有效措施。對(duì)于濕制程車(chē)間的通風(fēng)設(shè)計(jì)，應(yīng)合理的設(shè)計(jì)氣流組織，正確的選用送風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)，有效利用自動(dòng)控制技術(shù)。本文以化學(xué)鍍鎳金車(chē)間為案例，主要從以下幾方面進(jìn)行分析：

（1）氣流組織的設(shè)計(jì)；

（2）環(huán)境與設(shè)備排風(fēng)系統(tǒng)的選用與設(shè)計(jì)；

（3）環(huán)境補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的選用與設(shè)計(jì)；

（4）通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)控制的應(yīng)用。

1 化學(xué)鍍鎳金車(chē)間項(xiàng)目概況

以華東某印制電路板廠房化學(xué)鍍鎳金車(chē)間通風(fēng)設(shè)計(jì)為案例。圖1是車(chē)間通風(fēng)平面圖，此車(chē)間內(nèi)設(shè)置兩臺(tái)龍門(mén)式化學(xué)鎳金設(shè)備，設(shè)備采用外罩封閉，車(chē)間總面積約800 m2，樓層高6 m，隔墻材料為巖棉夾心彩鋼板。車(chē)間溫濕度要求范圍較大，冬季溫度不低于10 ℃，夏季溫度不高于30 ℃，濕度不超過(guò)80%。設(shè)備廢氣分含氰、酸性兩類(lèi)分別進(jìn)行處理排放，廢氣處理采用立式填料塔，設(shè)置在屋頂。含氰廢氣排放量為9 852 m3/h，廢氣處理設(shè)備設(shè)計(jì)風(fēng)量為10 000 m3/h；酸性廢氣排放量為25 588 m3/h，廢氣處理設(shè)備設(shè)計(jì)風(fēng)量為55000 m3/h。

車(chē)間空調(diào)采用全新風(fēng)系統(tǒng)，分環(huán)境補(bǔ)風(fēng)、崗位送風(fēng)兩路送風(fēng)，崗位送風(fēng)量為10 000 CMH，環(huán)境補(bǔ)風(fēng)為45000 m3/h，空調(diào)箱（AHU）總風(fēng)量為55 000 m3/h。

2 通風(fēng)氣流組織的設(shè)計(jì)

分析化學(xué)鎳金生產(chǎn)工藝、設(shè)備結(jié)構(gòu)及廠房的特點(diǎn)，合理進(jìn)行氣流組織設(shè)計(jì)，以便迅速排除有害氣體，有效防止有害氣體向外擴(kuò)散。從化學(xué)鎳金生產(chǎn)工藝可知，主要污染源是化學(xué)金、化學(xué)鎳、活化、微蝕、酸洗及除油等工序中使用的化學(xué)物質(zhì)，其中化學(xué)金中使用的化學(xué)物質(zhì)毒性極強(qiáng)，需重點(diǎn)控制。化學(xué)鎳金設(shè)備廢氣排風(fēng)量較大，環(huán)境換氣超過(guò)了12次/h，因此合理利用此排風(fēng)即可滿足該區(qū)域通風(fēng)要求，車(chē)間內(nèi)不用額外設(shè)置環(huán)境排風(fēng)?？紤]到車(chē)間內(nèi)所有污染源均來(lái)自化學(xué)鎳金設(shè)備，通過(guò)有效的設(shè)計(jì)送、排風(fēng)系統(tǒng)，分兩級(jí)對(duì)廢氣進(jìn)行控制。第一級(jí)控制是避免設(shè)備內(nèi)廢氣向車(chē)間擴(kuò)散，主要是通過(guò)補(bǔ)、排風(fēng)口安裝位置來(lái)控制氣流的走向，圖2是空氣氣流流型圖。排風(fēng)口安裝在槽邊，位于設(shè)備外罩內(nèi)側(cè)，補(bǔ)風(fēng)口安裝在棧板上方，位于設(shè)備外罩外側(cè)，從而使得空氣氣流由設(shè)備外向內(nèi)流動(dòng)，避免了廢氣向車(chē)間擴(kuò)散。第二級(jí)控制是避免車(chē)間內(nèi)的廢氣向室外擴(kuò)散，主要是通過(guò)維持車(chē)間環(huán)境微負(fù)壓，使空氣氣流以一定速度由車(chē)間外向內(nèi)有組織的流動(dòng)。

3 環(huán)境與設(shè)備排風(fēng)系統(tǒng)的選用與設(shè)計(jì)

圖1 化學(xué)鎳金車(chē)間通風(fēng)平面圖

圖2 第一級(jí)控制的空氣氣流流型

上文已說(shuō)明，該化學(xué)鎳金車(chē)間不需設(shè)置環(huán)境排風(fēng)，現(xiàn)在需要根據(jù)化學(xué)物質(zhì)的特性與設(shè)備結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)設(shè)備排風(fēng)罩進(jìn)行選型與風(fēng)量計(jì)算。按槽邊排風(fēng)罩的設(shè)計(jì)原則，槽寬小于700 mm，宜采用高截面單側(cè)排風(fēng)罩；槽寬大于700 mm，宜采用高截面雙側(cè)排風(fēng)罩；長(zhǎng)寬差異不大時(shí)，可采用高截面周邊形排風(fēng)罩。計(jì)算公式如下：

（1）高截面單側(cè)排風(fēng)量L=2VxAB(B/A)0.2

（2）高截面雙側(cè)排風(fēng)量L=2VxAB(B/2A)0.2

（3）高截面周邊式排風(fēng)量L=1.57VxD2

根據(jù)化學(xué)鎳金設(shè)備特點(diǎn)，控制點(diǎn)的控制風(fēng)速Vx為0.25 m/s～0.5 m/s，具體取值需根據(jù)生產(chǎn)藥液特性，以及生產(chǎn)過(guò)程特點(diǎn)而定，一般毒性大、揮發(fā)性強(qiáng)的取上限。表1是單臺(tái)化學(xué)鎳金設(shè)備每個(gè)槽體的排風(fēng)罩選用型式及風(fēng)量的計(jì)算數(shù)值，由此可知，該車(chē)間兩臺(tái)設(shè)備含氰廢氣排放總量為9852 m3/h，酸性廢氣排放總量為51176 m3/h，總廢氣排量為61028 CMH。

4 環(huán)境補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的選用與設(shè)計(jì)

根據(jù)化學(xué)鎳金車(chē)間環(huán)境溫濕度要求及工藝特點(diǎn)，空調(diào)送風(fēng)采用崗位送風(fēng)與環(huán)境補(bǔ)風(fēng)兩套系統(tǒng)，圖3車(chē)間空調(diào)送風(fēng)平面圖?；瘜W(xué)鎳金車(chē)間外圍均為車(chē)間或走道，其溫度與之相近，因此冷熱負(fù)荷計(jì)算時(shí)不需考慮結(jié)構(gòu)傳熱，該車(chē)間主要冷負(fù)荷來(lái)源于設(shè)備、照明及人員，設(shè)備發(fā)熱綜合系數(shù)取0.3，照明燈具發(fā)熱量為10 W/M2，人員數(shù)量按10人計(jì)，合計(jì)總冷負(fù)荷為81 kW，由此計(jì)算夏季工況送風(fēng)溫度應(yīng)為30－（81×3600/55000/1.2）=25.6 ℃，實(shí)際設(shè)計(jì)送風(fēng)溫度為25 ℃。在正常生產(chǎn)時(shí)，車(chē)間需常年制冷，但考慮到冬季有停產(chǎn)的時(shí)候，因此車(chē)間冬季送風(fēng)溫度按10 ℃計(jì)算，即車(chē)間冬季送風(fēng)溫度取控制要求的下限值。

根據(jù)以上計(jì)算，環(huán)境補(bǔ)風(fēng)出風(fēng)口夏季溫度不超過(guò)25 ℃，冬季溫度不低于10 ℃，設(shè)置于設(shè)備兩側(cè)人行棧板上方，即操作人員間歇工作的崗位，采用百葉風(fēng)口下送風(fēng),每臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備環(huán)境補(bǔ)風(fēng)量為22 500 m3/h。崗位送風(fēng)出風(fēng)口溫度可在18～25 ℃之間調(diào)節(jié)，設(shè)置于生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)出料處，即操作人員固定工作的崗位，采用球噴側(cè)送風(fēng)，每臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備崗位送風(fēng)量為5000 m3/h?？照{(diào)箱（AHU）為全新風(fēng)組合式機(jī)組，主要由粗中效過(guò)濾段、加熱段、冷卻段及風(fēng)機(jī)段等組成，粗、中效分別為G4、F8，加熱段加熱量為250 kW，冷卻段為295 kW，風(fēng)機(jī)風(fēng)量為55 000 m3/h。環(huán)境補(bǔ)風(fēng)采用空調(diào)箱直接送風(fēng)，崗位送風(fēng)為空調(diào)箱出風(fēng)經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)盤(pán)管（FCU）再次冷卻或加熱后送出。每臺(tái)風(fēng)機(jī)盤(pán)管風(fēng)量為250 m3/h，設(shè)計(jì)制冷量為21 kW加熱量為13 kW。

5 通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)控制的應(yīng)用

廢氣處理系統(tǒng)與生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)控，風(fēng)機(jī)采用變頻驅(qū)動(dòng)，通過(guò)監(jiān)控廢氣處理系統(tǒng)管道的壓力，自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率，合理控制生產(chǎn)設(shè)備的廢氣排放量。

車(chē)間環(huán)境采用微負(fù)壓自動(dòng)控制，圖4是控制原理圖，通過(guò)監(jiān)控化學(xué)鎳金車(chē)間與室外的壓差，一般控制壓差約為-5 Pa，自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)箱（AHU）的運(yùn)行頻率，使得空氣氣流由車(chē)間外向內(nèi)流動(dòng)，避免了污染物向室外擴(kuò)散。為了有效防止污染物對(duì)外擴(kuò)散，一般在正常使用中，要求車(chē)間外向內(nèi)的滲透風(fēng)速不低于0.5 m/s。

表1 化學(xué)鎳金設(shè)備排風(fēng)型式及風(fēng)量

圖3 化學(xué)鎳金設(shè)備空調(diào)送風(fēng)平面圖

圖4 車(chē)間環(huán)境微負(fù)壓控制原理

6 總結(jié)

本文根據(jù)印制電路板生產(chǎn)工藝及設(shè)備的特點(diǎn)，對(duì)車(chē)間污染源進(jìn)行了分析，并且結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)印制電路板廠房濕制程車(chē)間通風(fēng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)，希望能為同類(lèi)廠房建設(shè)提供參考。在印制電路板行業(yè)中，由于生產(chǎn)產(chǎn)品的不同，相同工藝所使用的化學(xué)藥水及設(shè)備可能會(huì)有較大差異，對(duì)于本文所介紹的通風(fēng)設(shè)計(jì)方案，應(yīng)綜合評(píng)估后選用。