明基能源攜手世界先進達到冷熱雙重節能

  • 公司名稱

    世界先進積體電路股份有限公司

  • 導入解決方案

    智慧能源

  • 面臨挑戰

    晶圓三廠因製程熱水加熱及空調加熱及加溼,蒸氣用量大且空壓機產生大量須用冰水(冰機耗能)降溫的廢熱。

  • 導入成效

    能源績效指標包含:蒸氣、冰水耗電、泵浦耗電、乾燥機耗電、空壓機耗電平均節能率達到近50%。

1994年12月5日成立至今,世界先進積體電路股份有限公司製程技術及生產效能上不斷精進,成為特殊積體電路製造服務的領導廠商。世界先進目前擁有三座八吋晶圓廠,其中晶圓三廠因製程熱水加熱及空調加熱及加溼,蒸氣用量大且空壓機產生大量須用冰水(冰機耗能)降溫的廢熱,在大量生產的同時,如何將廢熱及蒸汽減降到最低,抑或轉換成可利用能源,達到熱能及冷能雙重節省之效果,成了世界先進最主要的課題。

一分鐘瞭解問題與效益呈現

問題核心:

如何將空壓機產出之廢熱當熱源,提供給製程熱水及空調加熱使用,一方面降低蒸汽之使用(熱能節省),另一方面則減少廢熱降溫過程之冰水耗能(冷能節省),達到熱能及冷能雙重節省之效果

導入系統:智慧能源

產品效益:

1. 能源績效指標1(蒸汽):改善前31,865噸/年,改善後14,326噸/年,節能量17,539噸/年,節能率55%。
2. 能源績效指標2(冰水耗電):改善前4,669,581度/年,改善後3,032,343度/年,節能量1,637,237度/年,節能率35%。
3. 能源績效指標3(泵浦耗電):改善前837,907度/年,改善後515,635度/年,節能量322,272度/年,節能率38%。
4. 能源績效指標4(乾燥機耗電):改善前518,400度/年,改善後259,200度/年,節能量259,200度/年,節能率50%。
5. 能源績效指標5(空壓機耗電):改善後增加276,480度/年。

蒸氣能源改善17,539頓/年

透過特別設計,讓空壓機廢熱回收最大化,減少製程熱水及空調加熱使用的蒸汽量。因空調需求量會隨季節變化,當夏季空調需求量變小時,熱回收系統的空調回水溫可能高於25℃,於進入空壓機前會經強制冷卻器(以5℃冰水做冷卻)將熱回收水溫降至20℃,以避免空壓機耗電增加。為提供使用端足夠之溫度及熱量,空壓機需做高溫熱回收改造,對螺桿機而言,需更改機器內部冷卻水迴路,對離心機而言,目前市場上普遍是只做第三級壓縮後之高溫氣體則做熱回收,第一級壓縮級第二級壓縮後之高溫氣體則不做熱回收,因為改造不能造成離心式空壓機運轉喘震而當機。

冰水電能耗電率改善1,637,237度/年

空壓機廢熱要透過冰水冷卻(冰水系統耗電),因為回收了大部分的熱能,以至於冰水冷卻之需求減少,進而節省冰水系統耗電。回收廢熱量等於冰水減少之冷量。

泵浦耗電率改善322,335度/年

因為原本之空壓機冷卻水系統,是透過小溫差、大流量來完成,所以,循環泵浦之耗電較大,空壓機做熱回收改造後,為達成回收熱能最大化,循環泵浦是採用大溫差、低流量設計,因此,循環泵浦之耗電減少。

空壓機-吸乾機耗電改善後增加276,480度/年

空壓機實施熱回收改造後,為避免空壓機氣側出口溫度過告連帶影響到含水率,而使吸乾機的耗電增加,本專案在空壓機出口側增加後部冷卻器(After Cooler),此冷卻器在熱交換器的冷側設計上,會以5℃冰水來冷卻,因此,壓縮空氣經過後部冷卻器後,溫度較低 (例如10℃),此時之含水率變低,對吸乾機之負荷變輕,吸乾機耗電因而變少。
本案為達到最佳廢熱回收效果,將離心機之三段壓縮熱都做高溫熱回收,而配套條件即是熱回收熱交換器之空壓側壓損需很小(例如<0.1Bar),空壓機之供應壓力需提高以補償新增之熱回收熱交換器壓損,因為既有離心式空壓機(A-103)壓力無法補償新增壓損,所以,需購買新的空壓機來做三段壓縮熱回收,以提供較多之高溫廢熱,同時,為達成廢熱最有效之利用,除透過新增熱交換器做高溫(95℃)熱回收外,既有之第一級與第二級殼管熱交換器仍可提供低溫(35℃)廢熱源。

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