冷卻塔之節(jié)水策略

1、冷卻塔之節(jié)水策略研究冷卻塔之節(jié)水策略研究 在高科技電子產(chǎn)業(yè)包括晶圓代工， ic半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)， tft-lcd等產(chǎn)業(yè)廠中用水量大小除了取決于制程產(chǎn)量及產(chǎn)能利用率之外，在公用空調(diào)系統(tǒng)中占全廠用水量的5%20%，主要耗水點(diǎn)則在scrubber及cooling tower水損失補(bǔ)水上，因此空調(diào)用水為電子廠業(yè)之主要節(jié)水潛力。前言auo proprietary & confidential簡(jiǎn)介 1.冷卻水塔簡(jiǎn)介探討 2.水塔耗水分析 3.冷卻水塔節(jié)水方法 4.實(shí)際案例比較 5.結(jié)與建議冷冷 卻卻 水水 塔塔 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 介介 探探 討討冷卻水塔原理 冷卻水塔是將系統(tǒng)所熱交換后回之高溫冷卻水，經(jīng)由分配管噴嘴

2、灑在鰭片(fin)表面上，同時(shí)與風(fēng)扇(fan)所產(chǎn)生的強(qiáng)制對(duì)冷空氣相互接觸，此時(shí)，熱水與冷空氣之間即產(chǎn)生顯熱熱交換作用。少部份的熱水被蒸發(fā)成氣態(tài)水蒸氣，而吸收蒸發(fā)潛熱再低冷卻水之溫而形成低溫之冷卻水回至系統(tǒng)。然而，大部分冷卻塔中，皆有一或多個(gè)旋槳或心式風(fēng)扇使空氣鉛直或水平地通過冷卻塔，而以噴嘴噴水或使水沿冷卻塔由一阻板向下灑到另一阻板，即造成很大的水面積。 冷卻水塔冷卻后之低溫(32)冷卻水冷卻水泵浦配管至各制程系統(tǒng)顯熱之熱交換(高溫冷卻水)回至冷卻水塔之分配管/噴嘴形成小水滴經(jīng)散熱材與風(fēng)扇所吸入之冷空氣進(jìn)顯熱及潛熱之熱交換(低溫冷卻水) 冷卻水水池冷卻水泵浦再泵送至各制程系統(tǒng)形成一循環(huán)回。冷

3、卻水塔的程冷卻水塔的程冷卻水塔在應(yīng)用上約有以下幾種型式分類： 1.依通風(fēng)方式可分: 自然通風(fēng)式(natural draft type) 強(qiáng)制通風(fēng)式(mechanical draft type) 2.依風(fēng)扇位置可分: 吹入式(forced draft type) 吸入式(induced draft type) 3.依空氣與水相對(duì)方向可分: 交錯(cuò)(cross flow type) 逆型(counter flow type)冷卻水塔種冷卻水塔種各型式分類示意圖各型式分類示意圖冷卻水塔， 理論上可將循環(huán)水冷卻到接近入塔空氣的濕球溫，但它也是為循環(huán)水能夠被冷卻的溫最低下限,所以水塔的approach越小

4、代表冷確能力越高，初制成本也提升。 range and approach選擇冷卻水塔大小之考慮因素水塔耗水分析 冷卻水塔在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中耗水可以分四個(gè)部份，分別為蒸發(fā)損失(evaporation loss)、飛散損失(drift loss)、濺灑損失(splash loss)、排放損失(blow-down loss) 。冷卻水塔耗水途徑冷卻水塔耗水途徑 冷卻水塔的冷卻過程中，大部份的水蒸發(fā)至大氣當(dāng)中，同時(shí)也以汽化潛熱方式，達(dá)到冷卻效果低水溫，此即為蒸發(fā)損失。水的蒸發(fā)，對(duì)于水塔水損而言，是在所難免的，因?yàn)樗娘@熱 (sensible heat)遠(yuǎn)小于潛熱 (latent heat)。也是能將熱量排除

5、的主因。然而，蒸發(fā)損失的多寡完全取決于水塔四周的空氣含水量的重要因素，但外氣因素?zé)o法由人為控制，故只能任由外氣蒸發(fā)其散失量。注:(蒸發(fā)潛熱597.3卡/克 )蒸發(fā)損失蒸發(fā)損失(evaporation loss)(evaporation loss) 尚未經(jīng)過冷卻，溫較高的循環(huán)水，由pump加壓送至水塔頂端灑水器后，被灑落至填充材上進(jìn)冷卻。由灑水器落至填充材這段過程中，部份體積較細(xì)小水滴，可能會(huì)被塔內(nèi)向上過空氣攜帶出塔，形成飛散損失。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般習(xí)用之冷卻水塔因采用灑水結(jié)構(gòu)方式，其損失量約為總用水量之0.2%0.3% 。飛濺損失飛濺損失(drift loss)(drift loss) 冷卻水塔的

6、冷卻在送水管及水塔之間重復(fù)著吸收廢熱釋放廢熱的動(dòng)作，過程中由于水塔為開放結(jié)構(gòu)，難免會(huì)有雜質(zhì)溶入，影響水質(zhì)，往往維持散熱所需，也必需以蒸發(fā)其冷卻水，所以導(dǎo)至水中溶鹽濃上升，亦導(dǎo)致微生物及藻類滋生，故冷卻水須做一定的排放，有時(shí)并須清洗水塔及管，補(bǔ)充干凈的水而被排放掉的廢水稱排放損失。 排放損失排放損失(blow-down loss(blow-down loss)冷卻水塔節(jié)水方法冷卻水塔節(jié)水方法 本文針對(duì)開放式冷卻水塔，歸納出其耗水途徑分別為蒸發(fā)、飛散、濺灑與排放，發(fā)現(xiàn)耗水量之大小依序?yàn)檎舭l(fā)、排放、濺灑與飛散。而從最少的投資花費(fèi)之觀點(diǎn)來看，由排放方面著手是最快的。各項(xiàng)水各項(xiàng)水損損比較比較 冷卻水塔中

7、，還有另外一種重要單元叫做擋水器。當(dāng)空氣入塔內(nèi)時(shí)，部份小水滴會(huì)隨著空氣被帶出塔外，而擋水器的目的，乃是減少這部份的損失。制式的擋水器包括一組有角的片(a set of blades angled)，利用重力(inertia)或沖擊，將空氣中之水滴抓下。加裝5折式檔水板做液氣分離， 除了防塵之外,水飛濺損 可由0.2%0.3%至0.001%0.009%(視噴灑壓力) 。較傳統(tǒng)水塔減少90% 。冷卻水塔風(fēng)車轉(zhuǎn)速變慢，亦可減少飛濺損失。 飛散損失量減少之方法飛散損失量減少之方法影響濺灑損失多寡因素如下: 1.填充材底部至水面高差 2.水面槽距緣高集水巣周長(zhǎng) 3.水落在水面位置是否接近巣緣 4.入風(fēng)口

8、網(wǎng)形狀濺灑減少的方法濺灑減少的方法 為了滿足影響濺灑損失因素可于冷卻水塔之空氣入口處加裝入風(fēng)口網(wǎng)，其本意在防止落夜灰塵，垃圾等雜物進(jìn)入塔內(nèi)影響冷卻水循環(huán)，同時(shí)也可減少水滴濺灑出塔外，但在常其缺乏維修，保養(yǎng)之下會(huì)大大低冷卻水塔的使用效能，所以在除了入風(fēng)口網(wǎng)所擁有阻文件水滴濺出之功能外，也必須考慮空氣所過之波浪間隙大小，風(fēng)扇馬達(dá)之馬力等之調(diào)配。冷卻水塔入風(fēng)口網(wǎng)圖示冷卻水塔入風(fēng)口網(wǎng)圖示結(jié)與建議砂濾設(shè)備之反沖洗水，改用系統(tǒng)之排放水取代原水。 排放水進(jìn)廢水再利用，節(jié)省用水低廢水量。 工程、清潔、消防之公用站及非人身用水，改由排放之冷卻水供應(yīng)，達(dá)到廢水回收再利用。 冷卻水濃縮倍數(shù)由倍提升至倍，以低排放量。排放量減少之方法排放量減少之方法由于高科技廠冷卻水塔之補(bǔ)水水源部份為純水系統(tǒng)之中膜處理設(shè)備之濃縮水，因此補(bǔ)水的導(dǎo)電值約為3050us/cm，在blow down 導(dǎo)電控制1000us/cm的情況下，濃縮倍數(shù)就已經(jīng)高達(dá)20倍，雖已達(dá)成節(jié)水控制之45倍要求，但實(shí)紀(jì)上仍有往上提升空間。根據(jù)國(guó)內(nèi)各高科技廠94年調(diào)查， blow down大部份皆控制在10001600us/cm甚至有些廠未做控制。一般建議 blow down 導(dǎo)電可控制在18002400us/cm左右。除了控制濃縮倍數(shù)外，仍應(yīng)考慮控制blow down適當(dāng)之節(jié)水操作標(biāo)準(zhǔn)。建議 冷卻水塔是利用蒸