世源科技工程有限公司总设备工程师周向荣:六个节能措施助力面板厂降低能耗

10月22日-23日，由国家发展和改革委员会高技术产业司、工业和信息化部电子信息司、北京市发展和改革委员会、北京市经济和信息化委员会指导，中国光学光电子行业协会液晶分会、日经BP社主办的2019国际显示产业高峰论坛（DIC 2019）在北京举行。世源科技工程有限公司总设备工程师周向荣做了题为《高世代平板显示器工厂动力系统(Utility System)节能》的演讲。

周向荣介绍说，中国大陆90%以上的显示器面板工厂都是由世源科技完成的。这十几年来，世源科技和业界同仁共同见证了咱们国家显示技术的发展。液晶显示器面板是高投入高产出的技术，实际上也是高能耗的产品，为了符合国家的节能减排产业政策，在工厂中的节能降耗就是客户的很重要的诉求。他今天主要介绍显示器面板动力系统的节能措施。

周向荣表示，随着现在显示器面板技术的发展，面板的尺寸越来越大，玻璃基板尺寸越来越大，10.5代的玻璃基板基本是3米×3米，厂房面积越来越大。最近完成的大陆10.5代工厂里，厂区占地面积达到65万平米，接近一千亩，建筑面积120万平米，最高日用水量达到6万立方，电力是900兆伏安，十分巨大的数字。

在动力系统里，冷量达到65000冷吨，热量80000KW，压缩空气需求50万立方每小时。为了满足用能的需要，需要配置很大的动力系统，冷冻水、压缩空气占全厂能耗30%以上，根据面板工厂的特点，动力系统的能耗比这个只多不少。从高能耗的系统入手考虑节能措施，可以取得显著的节能效果。

世源科技在动力系统里采用的措施在工厂里已经被验证了，是切实可行的比较稳定的技术。

第一个节能措施是从冷冻水系统上区分分中低温系统还有大温差的方法。目前，世源科技在工厂里把低温冷水主要用来除湿，把温差做到7度，中温冷冻水系统满足工艺冷却水的需求，这样可以把水温提到14到21度。根据水泵功率的计算公式，密度×重力加速度乙烯流量×扬尘，如果把水量减少，水泵的出头大大降低，电力成本，装置成本都会降低，因为水量减少，水管的管径都可以减少，管道的出头资和建筑的层高上都可以有有效的降低。

第二个节能措施，采用热回收的方式，主要是针对冷冻机和空压机，把冷却塔的热量回收回来，用作空调。在北京做了8.5代TFT工厂，规划初期没有考虑热回收，整个蒸汽用量每小时140吨，政府配套建了这个锅炉房，计划项目后期的使用，但是世源科技在实施时候采用热回收冷机和空压机冷却水回收措施，针对一些特殊的高温需求做了改造以后，最后这个厂运行的时候实现的是零蒸汽需求，所有运行热量是自己解决，不但解决了购买蒸汽的费用，同时为当地节能减排环保做了巨大的贡献。

第三个措施，免费冷却，这个在商业里应用的比较多，面板工厂过去一直缺乏运行的稳定性，过去用的比较少，后来根据我们的经验在长江流域和华北地区，采用免费冷却的技术，基本上一年至少运行3.5个月以上，像北京，基本上可以运行到5个月，我们在北京做的一个项目的改造，基本上一个冬天已经把这个改造的费用回收了。

第四个措施，水蓄冷的措施，这是世源科技做的一个项目，用冷热量的需求，基本上冷量最大的需求在七万千瓦左右，世源科技在这个项目里用了四个九千立方的蓄冷管，释冷温度7度到13度，因为世源科技提供的是中温的冷冻水。这个项目增加了三台低温蓄冷冰机，世源科技这个项目实际的蓄冷时间大概8个小时，根据实际运行，放冷时间满足6个小时以上，在这6个小时里面，至少停七台冰机，大概1500冷吨的冰机，单台冰机的装机功率大概800KW。

世源科技用蓄冷罐的6个小时里可以停7台冰机，每一个放冷周期，每个小时可以节省用电3万度以上。在商业利用的冰蓄冷更多的原因是它具备以下几个好处，水蓄冷的造价，因为相对来说温度不是那么低，而且也不需要双工况的冰机，造价比较低。第二，冰机工作在低温工况，不需要在制冰工况，效率比较高，比蓄冷工况高35%到40%，如果场地许可，我们可以做到水蓄冷可以覆盖全场的冷复合，节省空间比较大。还有一个用电量，冷机效率高，冷机的蓄冷用电量并不增加很多。

第五个节能措施是压缩空气，分压力等级设计。在现在的面板工厂里，大部分的压缩空气的使用压力都在0.5兆帕，也有一部分是0.7兆帕左右。过去为了满足少部分高压需求，整个压缩空气系统按7公斤设置，这样它的能耗比较大，一个排气量250标立，每分钟的拖拉机，如果0.5兆帕，功率是1500KW，如果是0.65兆帕，公里1400KW，如果用气量40万，1：3比较，装机功率节省4000KW，目前世源科技的高低压之比，1：3到1：6都有，因为厂端并没有那么细致，没有考虑到节能的潜力，世源科技认为将来可以稳定在1：5以上。

第六个节能措施是在压缩空气里使用了一个高压储罐。因为场物用量越来越大，系统越大单台的空压机越来越大，目前空压机的排量600立方米每分钟，这样功率是3300KW，常规也是1400KW-1600KW，而且离心机的特点，启动速度慢，如果宕机了可能会影响压力波动甚至耽误生产，所以世源科技一般采用热备机的方式，但是比较浪费能源，我们的解决方案，增加了增压机和高压储气罐，我们从主系统里取气，进行加压送到高压储气罐，可以满足空压机的启动时间，系统出现宕机故障的时候，只要400阀门打开减压，把气回馈到主系统里，这样可以保证系统的压力稳定。

周向荣表示，前文介绍的措施都是在工程实践里切实验证可行的一些节能措施。随着业主技术的进步，可能将来会提出新的需求，比如半导体里面有一些温纯水等，目前在世源科技工厂里已经有这种设置，最高可以做到75度以上的热水用于制备纯水，因为温差不大，制热系数可以到2.5-3。

最后，周向荣总结说，由于动力系统在全厂的能耗很大，节能是多专业配合的结果，同时需要配合一次性的投资，因为业主在项目建设的时候，投资是很重要的考量，要平衡一次性投资和运行费用的关系，还有不能把所有的节能措施简单的堆砌，根据各地的政策包括环境资源的情况因地制宜，保证在可靠性的前提下操作便捷，经济比较以后才能实施，合适的才是最好的。