1、概述
現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)對(duì)空氣濕度的重視程度日益提高,要求也越來越高,對(duì)于電子芯片廠房,如果濕度不能滿足要求,將會(huì)靜電增高,使產(chǎn)品的成品率下降、芯片受損,嚴(yán)重影響企業(yè)生產(chǎn)。
本工程為集成電路產(chǎn)品的生產(chǎn)項(xiàng)目,潔凈區(qū)平面為島型布置,操作區(qū)潔凈度為4,5級(jí), 由于生產(chǎn)工藝的要求,對(duì)溫、濕度的要求很高:溫度21℃ ±0.5℃ ,相對(duì)濕度40% ± 3% ;設(shè)備區(qū)潔凈度為5.5級(jí),無特定溫、濕度要求。凈化空調(diào)系統(tǒng)采用風(fēng)機(jī)過濾單元(FFU)+干表冷器+新風(fēng)處理機(jī)組的型式。操作區(qū)為送風(fēng)區(qū),設(shè)備區(qū)為回風(fēng)區(qū)。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(jī)組提供。潔凈區(qū)的溫度由干表冷器控制,相對(duì)濕度由新風(fēng)處理機(jī)組控制。
2、加濕方案選擇
由于熱源使用熱水,沒有蒸汽系統(tǒng), 出于減少系統(tǒng)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(fēng),部分去除新風(fēng)中的灰塵;還可以使新風(fēng)中的一部分化學(xué)物質(zhì)溶解于水, 降低新風(fēng)中的化學(xué)物質(zhì)的含量。淋水室全年運(yùn)行,冬季用于加濕、清潔新風(fēng),夏季則起到清潔新風(fēng)的作用。淋水室的缺點(diǎn)是占用空間大,在新風(fēng)處理機(jī)組中最小長(zhǎng)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(fēng)處理機(jī)組由初效過濾器、中效過濾器、一級(jí)加熱盤管、一級(jí)冷卻盤管(使用12℃~16℃ 中溫冷凍水)、淋水室、二級(jí)冷卻盤管(使用0℃~5℃低溫溫冷凍水)、送風(fēng)機(jī)、二級(jí)加熱盤管、高效過濾器組成。新風(fēng)處理機(jī)組的組段方式見圖1。
淋水室加濕方式,根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)確控制的精度為±5%,所以對(duì)于本工程加濕不能單一由淋水室控制房間相對(duì)濕度,還需要通過表冷器對(duì)濕度進(jìn)行精確控制,在冬季會(huì)產(chǎn)生加濕一再除濕的情況出現(xiàn), 即新風(fēng)的加濕量要先超過計(jì)算值一部分,再通過冷卻盤管進(jìn)行除濕,以達(dá)到房間相對(duì)濕度±3%的要求。
房間狀態(tài)點(diǎn)N, 可露點(diǎn)溫度L, 室外新風(fēng)點(diǎn)w ;新風(fēng)量為144 000m3/h,設(shè)計(jì)3臺(tái)新風(fēng)處理機(jī)組,單臺(tái)機(jī)組加濕量為240 kg/h。
新風(fēng)加濕過程:新風(fēng)先由一級(jí)加熱器從點(diǎn)w加熱至點(diǎn)S’,再通過淋水室進(jìn)行等焓加濕至點(diǎn)L’,然后由二級(jí)冷卻盤管進(jìn)行除濕,由點(diǎn)L’處理至房間露點(diǎn)溫度點(diǎn)L。處理過程見圖2。
低溫冷凍水的最大負(fù)荷出現(xiàn)在夏季,二級(jí)冷卻盤管夏季用于除濕的冷量為1200 kW;而冬季除濕的冷量?jī)H為60kW , 占總能量的5%。根據(jù)冷凍機(jī)的啟動(dòng)要求,啟動(dòng)負(fù)荷必須要超過總制冷量的10%左右,所以在這種冷量負(fù)荷條件下,低溫冷凍機(jī)無法正常啟動(dòng)。若要使低溫冷凍機(jī)在冬季正常啟動(dòng),需要冬季低溫冷凍水最小負(fù)荷≥ 120 kW,這就需要提高新風(fēng)的加濕溫度,增大加濕量,然后通過冷卻盤管進(jìn)行除濕。由于該方案冷、熱能量抵消比較多,不利于節(jié)能,所以淋水室的加濕方式不適合本項(xiàng)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(diào)節(jié);電熱加濕器用于精調(diào)節(jié),選擇適當(dāng)?shù)目刂苾x表,其精度調(diào)節(jié)能夠滿足相對(duì)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(duì)空間進(jìn)行直接加濕。優(yōu)點(diǎn):微霧效果,加濕量大,安裝簡(jiǎn)單方便,免清洗,使用壽命長(zhǎng),設(shè)備價(jià)格低;缺點(diǎn):需配壓縮空氣源,加濕精度低。電熱加濕是用發(fā)熱體將水加熱至沸點(diǎn),產(chǎn)生水蒸汽并釋放到空氣中進(jìn)行加濕。優(yōu)點(diǎn):加濕均勻、穩(wěn)定、不帶水滴、不帶細(xì)菌,加濕精度高;缺點(diǎn):易結(jié)垢,耗電量大,運(yùn)行費(fèi)用高。新風(fēng)和醋栗機(jī)組由初效過濾器、中效過濾器、一級(jí)加熱盤管、一級(jí)冷卻盤管、高壓噴霧加濕器、電熱加濕器、二級(jí)冷卻盤管、送風(fēng)機(jī)、二級(jí)加熱盤管、高效過濾器組成、新風(fēng)處理機(jī)組的阻段方式見圖3.
冬季加濕過程:新風(fēng)先由一級(jí)加熱器從點(diǎn)W加熱至點(diǎn)S,再通過高壓噴霧加濕器焓加濕至點(diǎn)P,然后由電熱式加濕器加濕至點(diǎn)Q。點(diǎn)P設(shè)定干球溫度Tdb=15度,是因?yàn)閷?duì)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(duì)于高壓噴霧加濕器存在一個(gè)問題,該加濕器由幾個(gè)水泵組成,通過啟停水泵的數(shù)量來調(diào)節(jié)加濕量,所以加濕量會(huì)呈現(xiàn)脈動(dòng)波動(dòng)。設(shè)置電熱式加濕器進(jìn)行精調(diào)節(jié),無法在短時(shí)間內(nèi)彌補(bǔ)該加濕量的波動(dòng)對(duì)房間相對(duì)濕度的影響。例如本項(xiàng)目單臺(tái)新風(fēng)機(jī)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(shè)置5個(gè)水泵,單臺(tái)水泵的流量為36 kg/h, 電熱式加濕器是無法瞬間調(diào)節(jié)36 kg/h加濕量的變化,這樣房間的相對(duì)濕度就會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生波動(dòng)。同時(shí)電熱加濕器需要耗費(fèi)大量的電能,運(yùn)行費(fèi)用高。所以該方案也不能滿足本項(xiàng)目的要求。
高壓微霧加濕器可采用可控硅控制,實(shí)現(xiàn)比例調(diào)節(jié),與電熱式加濕器組合滿足本項(xiàng)目的要求,但由于高壓微霧加濕器的價(jià)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(shè)計(jì)的方案,通過以上兩個(gè)加濕方案的分析,從技術(shù)成熟、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)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(shè)一臺(tái)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(wěn)定、不帶水滴、不帶細(xì)菌、設(shè)備簡(jiǎn)單、安裝靈便、運(yùn)行費(fèi)用低,選擇適當(dāng)?shù)目刂苾x表,能夠滿足工藝對(duì)室內(nèi)相對(duì)濕度波動(dòng)范圍小于±3% 的要求。新風(fēng)處理機(jī)組由初效過濾器、中效過濾器、一級(jí)加熱盤管、一級(jí)冷卻盤管、蒸汽加濕器、二級(jí)冷卻盤管、送風(fēng)機(jī)、二級(jí)加熱盤管、高效過濾器組成。新風(fēng)處理機(jī)組的組段方式見圖5。
飽和干蒸汽加濕是等溫加濕:新風(fēng)先由一級(jí)加熱器從點(diǎn)w加熱至點(diǎn)S,再通過干蒸汽加濕器等溫加濕至點(diǎn)Q。選擇精度高的控制閥門,其調(diào)節(jié)精度能滿足相對(duì)濕度±3% 的要求。處理過程見圖6。
3、結(jié)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(jù)實(shí)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(shè)備成本、運(yùn)行費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用、安全性、控制精度、動(dòng)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(fèi),符合現(xiàn)代生產(chǎn)的基本理念。