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1序言

冷却水系统的应用非常广泛，涉及各类工业生产活动，包括半导体、微电子、火电厂中汽轮机排气冷凝、大型中央空调、煤化工、石化厂、天然气管道降温等。

工艺冷却水系统主要用于泛半导体、微电子等行业中关键制程设备的间接冷却。分为开式系统和闭式系统。本篇就工艺冷却水系统构成及部件作用、工作原理及用途、系统控制及系统模式比较等内容进行介绍。

名词解释：PCW（Process Cooling Water），工艺冷却水系统或制程冷却水系统。

2系统构成及部件作用

工艺冷却水系统本身主要由4部分构成：循环水泵、热交换器、水箱、过滤器。与之相关的还包括：末端用户（工艺设备）、冷源（比如冷冻水等）、电柜及控制系统、补水系统等，如下图热交换器（3）右侧部分。

（1）循环水泵：对循环水加压，克服管道及工艺设备的压损，保证其在冷却系统中循环流动。

（2）热交换器：在换热器中，使冷却水与冷源（冷冻水）产生热交换，以此将系统末端用户（工艺设备）产生的热量传送给冷冻水系统。常用板式热交换器。

（3）循环水箱：（1）开式系统中水箱主要起到补充水源作用。（2）闭式系统中水箱需要选择膨胀水箱，膨胀水箱有三个作用：①收容和补偿系统中水的胀缩量；②向密闭式循环水系统提供稳定的压力，起到系统稳压的作用；③作为系统补水泵的指示，通常由膨胀水箱发出信号启动或关闭系统补水泵。

（4）过滤器：过滤循环水中的固体颗粒杂质，净化水源。

3工作原理及用途

（1）用途：用于冷却工艺设备，带走其产生的热量。

（2）系统中冷冻水和冷却水是两个相对独立的系统，冷冻水由冷冻机提供，冷却水与冷冻水进行热交换，从而降低冷却水温度。

（3）循环水泵从循环水箱抽水加压控制系统压力；经过板式热交换器，通过控制冷冻水的流量来控制出水温度；经过滤器后送至工艺设备，再回到水箱；从而构成循环。

4 系统控制

（1）工艺冷却水管控的两个关键参数：供水压力、供水温度；

（2）供水压力：由供水压力传感器反馈压力值，通过调节水泵频率实现压力稳定；

（3）供水温度：由供水温度传感器反馈温度值，通过调节冷冻水流量调节供水温度；

（4）液位控制、超压泄水等

5 开式与闭式系统比较

（1）闭式系统：由水泵、板式换热器、工艺设备、过滤器、管网和定压设备组成。

（2）开式系统：由水箱、水泵、板式换热器、过滤器、工艺设备和管网组成。

（3）开式系统和闭式系统相同点：①均为间接传热；②工艺设备对水质要求比较高，故系统补水均需软化水补水；③系统冷源均为冷冻水。

（4）开式系统和闭式系统不同点：①开式系统冷却水在水箱处和大气局部有接触；② 开式系统无法利用系统回水压力，不节能。

（5）适合闭式系统的情况：①工艺设备与PCW水泵、板式换热器设备高差超过10m，可以充分利用设备余压及静扬程；②当工艺设备供水压力需求大，压差需求小时，可以有效利用管网余压，减小水泵扬程，比较节能；③从节能角度考虑，可以大大减小工艺冷却水供水循环泵的扬程，一可以减少初投资，二可以降低运行能耗。

（6）适合闭式系统的情况：①当工艺设备分期投产或设备更新调整频繁时，考虑到系统可调试性，可以加快系统调试运行；②系统增加了水箱，保有水量增加，冷源中断时，具备一定事故缓冲能力；⑤当设备冷却水温度在最热天能用冷却塔直接降温时。

6 思考与建议

工艺冷却水系统稳定与否，直接关系工艺设备稳定情况，故设计、运行时，一定要在稳定供应的基础上考虑节约投资、节能运行。

工艺冷却水系统的冷源大多数情况都都来自于冷冻水系统，但是对于全年室外温度低、原水温度低等情况，可以考虑直接冷却塔空气冷却或者原水换热，减少冷热源系统的负荷，达到节能。