变废为宝，TFT—LCD行业空调系统“废物”综合利用技术研究
【摘要】电子厂房作为耗能大户，日益受到行业的关注。电子厂房在生产过程产生大量的废热、废冷，该部分“废物”的直接排放不仅对环境产生了不利影响还增加了厂房的能耗。本文通过分析介绍如何挖掘电子厂房可利用的“废物”并加以利用最大限度地实现经济效益。
【关键词】废热;废冷;经济效益
一 引言
随着国家对碳排放目标的落实，企业节能减排的压力日益增大，而电子厂房作为耗能大户越来越受到行业的关注。電子厂房中动力能耗约占工厂总能耗的40～60%，电子厂房高能耗的同时必然产生着大量废热、废冷、废水和废气，对以上“废弃物”的综合利用将对电子厂房动力能耗的降低具有重要意义。本文以某TFT-LCD 6G工厂（以下简称A工厂）为例探讨电子厂房对废热、废冷的利用。
二 废热
废热是电子厂房主要副产品之一，这些热量主要由于机械做功、电加热处理等过程产生，为了保证机械设备、工艺设备的正常运行往往需要冷冻水或大量的空气进行冷却，这不仅造成生产的冷源的大量浪费还增加了维护成本。
（一） CDA余热
电子厂房空气压缩机（以下简称CDA）压缩空气做功产生大量的热量，传统做法是用冷冻水为其冷却，某LFT-LCD 5G工厂（以下简称B工厂）即为该种模式。B工厂共有9台空压机（7台离心机，2台螺杆机），离心机单台10000M3/H，功率1120Kw，运行6台，平均负载约90%。空压机运行效率一般为50%～75%，以75%计算，空压机产生的热量为：
Q=（1-75%）PN90%=25%×1120×6×90%=1512Kw/h
每天产生的热量Q’=1512×24×3600=1.31×108KJ
低温冷冻水参数：供水7℃、回水14℃，每吨水冷量2.94×104KJ，单价1.27元/M3。
每年冷冻水费用为365（天）×1.27（元/M3）×1.31×108 /2.94×104= 206万元 。
电子厂房冬季需要使用大量的热处理室外新鲜空气，在北方冬季室外温度较低，为处理到需要的温湿度需要使用更多的热源，B工厂冬季全部使用蒸汽加热，年蒸汽用量为6万吨，由此产生的直接费用 1880万元。由此可见CDA做功产生的大量余热若能回收利用将对冬季蒸汽费用的降低具有重要意义。A工厂通过冷却水把CDA余热回收至热水系统用来为MAU（新风机组）、AHU（一般空气处理机组）和FCU（风机盘管）等空调末端设备进行加热。该工厂共有12台CDA（其中10台离心机、2台螺杆机），离心机单台风量15000CMH，功率1850Kw;螺杆机单台风量5000CMH，功率630Kw。运行过程中月产生的余热为7.6×109KJ，该部分热量夏季排至室外空气中， 冬季用来为末端设备加热。冬季工况下不仅不使用冷冻水冷却还输出热量，达到了双重的经济收益。以年冬季工况6个月为例，CDA余热利用的年收益可达570万元。
图2 A工厂CDA余热利用系统图
（二）洁净间废热
电子厂房存在大量发热设备，这些设备产生的热量最终一部分通过PCW（工艺冷却水）和工艺排风带走、一部分散到洁净间内部。冬季工况模式下该部分热量有很大的回收空间。
洁净间内工艺设备和管线内部的热量通过导热传到洁净间内部，该部分热量需要通过专门的降温设备进行处理。A工厂使用的DCC（干盘管）。DCC使用14℃供水、21℃回水的中温冷冻水进行冷却，冬季工况下21℃的回水直接回到冷机必然增大设备的负荷，造成电能的浪费。该工厂使用了该热量回收的方式为MAU预热盘管进行加热，取得了理想的效果。原理如图3。
图3 DCC（干盘管）
冬季工况打开阀门2、3，关闭阀门1 ，经过DCC加热的21℃冷冻水流经MAU预热段再流回冷水机组。夏季工况关闭阀门2、3，打开阀门1，DCC加热的冷冻水直接流回冷水机组。
（三）冷水机组冷凝器热回收
冷水机组在制冷过程中从低温热源搬运到高温热源的热量通过Cooling Tower释放到大气中。冬季工况下该部分热量可以进行回收到热水系统为末端设备供热。A工厂使用4台中温带热回收冷水机组进行回收低温热源的热量。热回收冷机工作原理如图4。
图 4 热回收冷机工作原理
二 废冷
电子厂房再利用冷冻水为环境进行降温的过程中必然会产生一定的冷量的浪费，如何回收该部分冷量将对降低冷机能耗具有一定作用。
（一）冷凝水
夏季空调末端使用中、低温冷冻水冷却空气产生一定的冷凝水，这部分冷凝水具有较高的能量回收价值，该部分冷凝水可以回收到冷却塔内部用以降低冷却水温度。
该部分冷量回收因机房面积分布较大，改造施工比较困难，初期投资可考虑该部分节能措施的实施。
（二）工艺排风
工艺排风中有一部分热排风，排风温度高达200℃，该部分热量一般通过PCW进行冷却浪费一定的冷源，该部分的热量冬季仍然可以回收利用。
图 5 工艺设备热排风示意
工艺排风中有约30%～50%的一般排风是排设备的水蒸气和产生的粉尘，该部分无污染的空气排出后还需要MAU补充一部分经过处理的新风，这样增加了MAU的额外负荷。一般排风的这部分空气可以经过简单处理后重新送进洁净间。
图 6 改造前洁净间全面通风系统 图 7 改造后洁净间全面通风系统
该部分往往需要独立的动力源，风机的运行维护在洁净间进行，维修过程中可能会对洁净度产生一定的影响。
三 总结
电子厂房在生产过程中热量、冷量划分成不同等级，对有价值的废弃物分类回收，将很大程度降低厂房“废物”回收成本，最大限度地实现其带来的经济效益。A工厂从以上废冷、废热的产生及利用方面进行分析，先后投入了CDA余热回收、冷水机组余热回收、洁净间产热回收不仅满足厂房供热需求，还实现了冬季停用蒸汽的目的，年节约运行成本约2000万元。对废冷的回收在洁净间内实施排风回收利用改造，年节约效益可达300万以上。
由此可见，综合利用电子厂房产生的废弃物不仅减少了对环境的污染，还实现了良好的经济效益。
参考资料
1、《空气调节设计手册》，中国建筑工业出版社，1983.5，第四机械工业部第十设计研究院 主编
2、《暖通空调设备工程师实务手册》，机械工业出版社，2006.4，《暖通空调设备工程师实务手册》编写组 编
3、《传热学》第四版，高等教育出版社，杨世铭 陶文铨 编著