電解銅箔潔凈廠房的設(shè)計(jì)與說明

別良偉

（金川集團(tuán)銅業(yè)有限公司 銅箔分廠，甘肅 金昌 737100）

1 引言

電解銅箔是我國電子信息產(chǎn)業(yè)重要的基礎(chǔ)材料之一，主要應(yīng)用在新能源汽車、3C數(shù)碼產(chǎn)品、儲能系統(tǒng)、通訊設(shè)備、汽車電子等終端應(yīng)用領(lǐng)域，主要用于導(dǎo)電和信號傳輸，有“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”之美譽(yù)［1］。隨著電子產(chǎn)品向微型化、尖端化高速發(fā)展，對電子材料性能的要求也越來越高，對其品質(zhì)的要求也逐步增加，對銅箔表觀質(zhì)量、物理性能、穩(wěn)定性、均勻性也提出了更高的要求［2］。

生產(chǎn)環(huán)境是影響電解銅箔質(zhì)量的主要因素，若電解銅箔的生產(chǎn)區(qū)域、表面處理工序、分切成品包裝區(qū)域密封不好，潔凈等級不高，廠房內(nèi)懸浮的塵埃物較多，容易在銅箔表面形成壓坑、凸點(diǎn)、針孔等問題，濕度過大容易造成銅箔表面氧化，最終影響銅箔產(chǎn)品品質(zhì)［3］。國內(nèi)某公司新建銅箔項(xiàng)目，其中生箔、分切主廠房屬于潔凈車間，總凈化面積約為1000m2，廠房凈高為8m，其中生箔區(qū)域面積約為600m2，溫度要求18~26℃，濕度≤50%，正壓≥5Pa，凈化等級按照30萬級設(shè)計(jì)。分切區(qū)域面積約為400m2，溫度要求18~26℃，濕度≤45%，正壓≥10Pa，凈化等級按照十萬級設(shè)計(jì)。本文根據(jù)生箔、分切成品包裝區(qū)域的凈化等級、溫度、濕度等要求，分別從空調(diào)送風(fēng)形式、空調(diào)箱機(jī)組配置、自控系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)與說明，并給出了主要設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)備選擇，確保滿足電解銅箔的生產(chǎn)對空氣潔凈度的需求。

2 潔凈空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)方式

潔凈空調(diào)系統(tǒng)氣流組織方式分為頂送側(cè)回和側(cè)送側(cè)回，如圖1。

圖1 潔凈空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)形式

頂送側(cè)回氣流組織較為均勻，紊流狀態(tài)和潔凈死角區(qū)域比側(cè)送側(cè)回好一些，整個車間空氣均勻，潔凈度完全保證，溫濕度均勻，容易達(dá)到設(shè)定指標(biāo)，各個區(qū)域均滿足生產(chǎn)要求［4］。而側(cè)送側(cè)回在送風(fēng)口以上空間無法凈化處理，在廠房高度方向會形成溫度梯度，造成車間溫濕度的不均勻性，難以保證工藝要求，但是運(yùn)行方式換氣次數(shù)小，較為節(jié)能。

綜合考慮，空調(diào)的送風(fēng)形式采取頂送側(cè)回。

3 潔凈室圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

（1） 頂部：在原有車間行車上部架設(shè)潔凈頂板，采用單玻鎂彩鋼巖棉夾芯板吊頂（單面抗靜電），吊頂板上裝設(shè)高效送風(fēng)口和潔凈燈具。其中：吊頂板厚度50mm，雙面彩鋼板，顏色為白灰，厚度0.476mm，巖棉容重120kg/m3。高效送風(fēng)口采用美國AAF產(chǎn)品，過濾效率等級為H13。潔凈燈具為不銹鋼斜邊吸頂式潔凈燈具，LED燈管。

（2）墻體：彩鋼巖棉夾芯企口板（單面抗靜電），厚度50mm。雙面彩鋼板，顏色為白灰，厚度0.476mm，巖棉容重120kg/m3。墻體與地面用鋁合金地龍骨和膨脹螺釘固定，保證彩鋼板墻體不晃動。

（3）地面：2mm找平層，3mm防靜電環(huán)氧自流坪，貨物通道部分鋪設(shè)4mm厚不銹鋼板。

（4）分切間與生箔間隔斷：采用鋼結(jié)構(gòu)框架，貼覆全透明亞克力板，厚度5mm，用自鉆自攻螺釘固定于鋼結(jié)構(gòu)框架上。隔斷中間設(shè)置1樘PVC快速卷簾門，尺寸為3m×3m。

4 凈化空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)

生箔間、分切間采用組合式空氣處理機(jī)組集中送風(fēng)空氣系統(tǒng)，新風(fēng)經(jīng)新風(fēng)空調(diào)機(jī)組預(yù)處理后送入組合式空調(diào)機(jī)組，包含冰水主機(jī)、空調(diào)箱、冷凍水和冷卻水系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備、空調(diào)送風(fēng)回風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)及冷凍站自控系統(tǒng)等。

圖2 空調(diào)機(jī)組示意圖

（1） 新風(fēng)空調(diào)：機(jī)房外墻設(shè)置防雨鋁合金百葉，帶尼龍網(wǎng)預(yù)過濾器（可用水沖洗，便于日常維護(hù)），新風(fēng)空調(diào)箱取機(jī)房內(nèi)部空氣，新風(fēng)經(jīng)新風(fēng)空調(diào)機(jī)組制冷或加熱預(yù)處理后送入生箔和分切空調(diào)機(jī)組。新風(fēng)機(jī)組1臺，風(fēng)量約40000m3/h。

（2）生箔間、分切間空氣處理機(jī)組：來自新風(fēng)空調(diào)的新風(fēng)和車間回風(fēng)混合后，再次制冷或加熱、加濕處理，達(dá)到要求后通過風(fēng)管送入車間。生箔間機(jī)組1臺，風(fēng)量約80000m3/h。分切間機(jī)組1臺，風(fēng)量約45000m3/h。

目前我國國有企業(yè)在內(nèi)部控制活動中還存在一定的問題。比如：缺乏系統(tǒng)而有效的內(nèi)部控制體系，特別是在崗位分工上缺乏明確性，并未將完善的、有效的績效考核制度與監(jiān)督體制融合在一起，部分國有企業(yè)內(nèi)部感覺像一盤散沙，在內(nèi)部控制活動中雜亂無章。再例如：有的國有企業(yè)雖然建立了內(nèi)部控制制度但是并未落實(shí)到實(shí)處，雖然這些企業(yè)已經(jīng)制定了紙質(zhì)的文字東西，但是在具體實(shí)施與執(zhí)行過程中并未實(shí)際利用這些制度；還有的國有企業(yè)倚仗自己的競爭優(yōu)勢，不認(rèn)真研究市場環(huán)境變化，固步自封。

（3）凈化處理主要依靠初、中、高三級過濾器單元實(shí)現(xiàn)，因此，選用過濾器的型號和規(guī)格直接決定車間內(nèi)的空氣品質(zhì)［5］。本次空調(diào)機(jī)組的過濾系統(tǒng)由初效、中效、亞高效、高效段組成。

①考慮新風(fēng)風(fēng)沙大，采用新風(fēng)二級初效過濾處理。一級板式過濾器（G3，鋁合金網(wǎng)板）擋住大顆粒，清洗相對較為容易。二級初效過濾器（G4）為袋式，可清洗。

②風(fēng)機(jī)段后設(shè)置中效過濾器（F8）和高效過濾器（H13），對空氣質(zhì)量進(jìn)行深度處理，達(dá)到室內(nèi)需求的30萬級和10萬級。

（4）箱體結(jié)構(gòu)：

①機(jī)組框架采用足夠強(qiáng)度的經(jīng)防腐處理的型鋼框架。機(jī)組壁板為高壓聚氨脂發(fā)泡隔熱復(fù)合板，壁厚為50mm。壁板外表面采用0.5mm厚白色彩色鋼板，內(nèi)表面為0.35mm厚度鍍鋅鋼板板，外表面包覆塑料薄膜。

②空調(diào)機(jī)組的檢修門為新型塑鋼門，按照功能要求，正壓段為內(nèi)開，負(fù)壓段為外開，風(fēng)機(jī)段檢修門為玻璃門。機(jī)組內(nèi)各檢修段均設(shè)有安全照明。

③箱體正壓承壓值：2000N/m2；箱體負(fù)壓承壓值：－2000N/m2。機(jī)組漏風(fēng)率在機(jī)內(nèi)靜壓保持1000Pa時不大于1%。

（5）表冷器：表冷器為銅管串鋁片結(jié)構(gòu)，肋片整齊，片距均勻，無裂紋、毛刺，無明顯的碰撞損壞，表冷器氣密試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力為16kg/cm2（采用氣壓水試漏法)。

（6）加熱器：采用鋼管軋鋁片結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)壓力為16kg/cm2（采用氣壓水試漏法)。

（7）風(fēng)機(jī)作為空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)設(shè)備，要具有長壽命、免維修的特點(diǎn)。電機(jī)底座為經(jīng)防腐處理的框架支架。

（8）冷水機(jī)組整機(jī)采用特靈等知名品牌產(chǎn)品。冷水主機(jī)總冷量約817kW。

5 空調(diào)機(jī)組自動控制系統(tǒng)及要求

空調(diào)本體的運(yùn)行主要控制點(diǎn)有濕度控制、溫度控制、風(fēng)量控制和凈化處理［6］。空調(diào)機(jī)組通過自動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對車間壓差、溫度、濕度、每段過濾器兩側(cè)壓差、車間正壓、風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻、風(fēng)閥及防火閥自動控制，并能將信號或數(shù)據(jù)傳到分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System，簡稱 DCS 系統(tǒng)）。預(yù)留互聯(lián)網(wǎng)接口，能遠(yuǎn)程顯示，并對于超出設(shè)定值的數(shù)值能報警提醒。其中生箔區(qū)域和分切區(qū)域設(shè)置溫度、濕度監(jiān)測裝置各3套，并能遠(yuǎn)傳到DCS系統(tǒng)。

自控系統(tǒng)主要設(shè)備有：中央監(jiān)控電腦，可編程控制器、觸摸屏、溫濕度傳感器、靜壓傳感器、壓差開關(guān)、閥門及執(zhí)行器、風(fēng)閥執(zhí)行器等，系統(tǒng)架構(gòu)圖見圖3?？刂葡到y(tǒng)要求：

圖3 系統(tǒng)架構(gòu)圖

（1）防火閥與送排風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖，當(dāng)火災(zāi)報警時，由消防控制裝置連鎖自動關(guān)閉防火閥和對應(yīng)的送、排風(fēng)機(jī)。

（2）空調(diào)系統(tǒng)的初效，中效、亞高效設(shè)置壓差報警及顯示，當(dāng)過濾器阻力大于終阻力時清洗或更換，并顯示濾網(wǎng)的實(shí)際壓力。

（3）室內(nèi)溫濕度控制：空氣溫度由組合空調(diào)自動控制系統(tǒng)根據(jù)回風(fēng)溫度調(diào)整表冷段和加熱段管路上的電動閥門開度，調(diào)節(jié)（升高或降低）送風(fēng)溫度，其送風(fēng)濕度控制為采用表冷段減溫降濕滿足車間濕度要求。

（4）空調(diào)系統(tǒng)為定風(fēng)量系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)采用變頻風(fēng)機(jī)，通過風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)來滿足設(shè)計(jì)要求。 當(dāng)過濾器阻力變大，相應(yīng)調(diào)整風(fēng)機(jī)頻率，保證送風(fēng)量能滿足室內(nèi)要求。

（5）考慮系統(tǒng)的整體節(jié)能控制，制冷站機(jī)房配置制冷站群控系統(tǒng)，以完成制冷站所有設(shè)備的智能控制。其中具備冷水主機(jī)、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔設(shè)備運(yùn)行、故障、手/自動狀態(tài)監(jiān)測；冷凍水供回水溫度、壓力監(jiān)控、流量監(jiān)測；冷卻水供回水溫度監(jiān)控等功能。

6 結(jié)論

銅箔車間潔凈廠房的設(shè)計(jì)與施工已成為電解銅箔生產(chǎn)環(huán)境的主要因素，根據(jù)國內(nèi)某銅箔企業(yè)對生箔、成品包裝區(qū)域的凈化等級、溫度、濕度等要求，分別從空調(diào)的送風(fēng)形式、潔凈室圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（頂部、墻面、地面等），凈化空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)的設(shè)備配置、自控系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)與詳細(xì)說明，給出了主要設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)備選型，確保了生箔區(qū)域凈化等級達(dá)到30萬級，分切包裝區(qū)域凈化等級達(dá)到10萬級，溫度，濕度，正壓均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，為生產(chǎn)高品質(zhì)電解銅箔創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境，同時對銅箔行業(yè)新建銅箔項(xiàng)目的潔凈廠房設(shè)計(jì)與施工提供一定的參考依據(jù)。