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半导体净化工程中公用动力系统能源互补再利用
冷冻机房节能改造
 
节能技改主要从四个方面进行改进,以减少制冷空调系统的整体能耗,一是增大冷冻机冷冻水进出水温差,降低冷冻水流量,在维持供冷量不变的前提下降低冷冻泵的能耗;二是增大制冷机冷却水进出水温差(夏季工况不适用),降低冷却水流量,在维持冷却性能不变的前提下降低冷却水泵和风机的能耗;三是变频调节二次冷冻泵,消除旁通流量的能耗,同时采用开启现有全部水泵低频运转的方式,取代以往由旁通量控制二次泵启停,少数水泵全频运行的方式;四是新增 UPPC 控制系统,采用冷冻机房综合优化算法,跟踪冷冻机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔的运行曲线,实时调控各设备的运转参数,实现冷冻机房综合能耗最低的目标。
 
节能效果:上海属于夏热冬冷地区,夏季温度高,湿度大;冬季气温低,空气干燥。图6为上海室外湿球温度时频数。根据华虹NEC冷冻机房系统运行特点,计算全年实际运行共8760 h。为了比较冷冻机房改造前后的节能效果,我们运用控制仿真程序分别模拟了这两种运行策略下的冷冻机房全年能耗。同时为了直观地比较节能改造前后效率的提升,我们采用“冷冻机房全年综合平均能耗(包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵以及冷却塔)”进行比较。
  
改造前为手动运行,其具体运行策略为:所有水泵和冷却塔风机均工频运转,二次泵采用压力旁通控制运行台数,根据制冷负荷确定冷水机组运行台数。由于制冷机与冷却水泵一一对应,所以冷却水泵运行台数与制冷机运行台数相同;制冷机对应使用一台一次冷冻水泵和冷却塔,所以冷却塔和冷冻水泵的台数由实际运行的制冷机的情况来确定。在这种运行策略下,改造前的冷冻机房全年综合平均能耗为 0.823 kW/t。采用 UPPC 控制系统改造后的冷冻机房全年综合平均能耗为 0.704 kW/t。根据对冷冻机房内各组设备在优化前后的分项能耗数据进行对比分析,UPPC 系统能够比改造前系统全年节能 14.4%。
 
结语:
 
以上节能改造陆续实施后,不但成功地把CDA冷却水/PCW/冷冻机冷却水携带的热量通过热交换器转移给OAC 和纯水原水预热用,达到节省蒸汽费和冷冻机电量的目的,而且充分利用冬季室外的自然冷量和变频运行的节能效果,降低冷冻机的负荷,减少冷冻机的耗电量。表10是节能改造效益汇总表,节能改造总共投资费用为1502.06万元。截止到 2011 年11月,这些项目已累计节约蒸汽量91449.38t,节电量 443.06 万 kWh,折算成标煤10235.61t,相当于减排二氧化碳 26817.3t,获得经济效益为 2322.46 万元。
 
回顾这些改造,都是围绕着能源互补充分利用低位能的新的节能理念实施的,其关键首先是将低位热能充分予以回收利用;二是在回收中实现能源的互补使用,达到了“双倍”的节能效果。能源互补综合利用节能理念的提出,是传统的余热回收技术在节能方面的进一步拓展,我们有理由相信这一创新概念和技术也会在工业领域得到更广泛的应用和发展。