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以下是两个采用新技术全变频冷冻站项目的关键参数对比表,其中A项目使用变频离心冷水机组,B项目使用磁悬浮离心冷水机组。我们可以看到B项目的综合COP(8.04)明显高于A项目的4.23,尽管目前国内采购磁悬浮离心冷水机组的价格几乎是普通离心机的一倍,但针对像HJT这样大规模工厂,考虑到气温多变、生产负荷也多变的情况下,选择高效的磁悬浮机回报周期快,大幅降低暖通成本在综合成本(COO)中的比重。
四、PSA
变压吸附制氮(PSA)最早是由中国人在上个世纪70年代发明的一种简单有效的空分技术,美国最强大的F22战斗机也利用PSA装置小巧的优点,为其飞行员提供氧气(PSA也可制氧)。在HJT工厂,存在大量使用氮气用于驱动气缸、隔膜阀,或隔离氧气防止氧化如氮气柜等并不与生产介质(单晶硅片)直接接触的场合,而这些地方没必要使用传统液氮气化制出的99.999%氮气。通过统计细分我们可以发现,HJT工厂不需要5N氮气的场合高达60%以上,再加上自2018年初开始国内液氮市场价格节节攀升,使用PSA自行制氮成为降低HJT工厂气动成本的一种重要举措。
上表是常州比太科技有限公司为其某客户设计的对比表,我们可以看出,PSA节约43%的综合成本,降本效果明显。
PSA的缺点是出气质量不像液氮气化那样稳定,因此采购中一般采用4N规格,从而能确保99.95%以上的出气质量。如果需要更加稳定的出气质量,甚至全替代液氮气化装置,可使用国产钯管纯化器,一般可提升进气1~3个数量级,这种做法在相近的LED行业早已普及。需要注意的是,HJT生产工艺对碳污染敏感,可能会跟硅片直接接触的氮气,比如PECVD腔内吹扫,不使用加碳纯化的纯化器或活性炭过滤器。
五、背压阀和倍压阀
背压阀使用一种弹簧结构,对水管线进行恒压控制,当水压超过设定压力时,水流径扩大,反之缩小,从而机械性保持供水压力均衡。实践表明,HJT生产线所使用的纯水站向多台化学台供应纯水时,某一台化学台开始用水,供水主管线压力因水不可压缩造成压力剧减,影响其它化学台用水。在一般使用等程设计和变频控制的基础上,在各化学台纯水供水管的hookup点增加一个背压阀,有利于主管线水压稳定,变相减少回流,减轻纯水站负担。
倍压阀,又叫增压阀,是一种机械阀,用于气体管线上,比如CDA和氮气,在总流量守恒的前提下,可实现对输入气压增倍2倍、4倍或更多偶数倍增压,因此特别适宜用于具备需要高压的使用点,比如气缸驱动开腔。如果CDA系统主管道5kgf/cm2,使用2倍倍压阀,出口即可实现10kgf/cm2压力,生产实践中一般在倍压阀后增加小型缓冲气罐和稳压阀实现可靠的高压CDA供应。因此局部的、少量的需要高压CDA的场合,仍然可以使用标准规格6.9kgf/cm2的空压机。行业经验统计表明每降低CDA系统主管压力1kgf/cm2,节能7%。要知道,在空压系统的全部成本里面,空压机采购成本仅占5%,而运行成本(电力消耗)高达90%以上,其它2-3%是维修成本,节能7%意味着每年可新买一台高排气量的空压机。
六、总结
厂务系统的节能降本范围非常广阔,比如有工厂使用液氮汽化器的冷凝水回流至冷却塔降低其水温,废水热回收、CDA热回收、地源热泵、能源塔(一般适合南方地区)、废气风管热管热回收、热回收新风空调等等成熟方案和技术,在HJT工厂建设过程中,需要经验丰富的厂务人员,与设计院、机电安装施工单位相结合,依据项目现场的实际情况,进行精心设计、优化,从而确保HJT工厂自设计之始就处于行业内领先地位,达到有利降低产品生产运营成本的目的。
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