TFT—LCD玻璃基板工厂洁净压缩空气(CDA)供气系统设计

TFT—LCD玻璃基板工厂洁净压缩空气（CDA）供气系统设计

作者：谭汀

来源：《中国科技博览》2016年第22期

[摘 ;要]本文结合某TFT-LCD玻璃基板生产线实例介绍了洁净压缩空气供气系统设计的基本思路和内容，展示了CDA供气系统的工艺流程图，分析了供气系统中空气压缩机、干燥机、储气罐等主要设备选型参数的确定依据。最后着重阐述了为保证供气系统的安全可靠性所采取的几点措施。

[关键词]TFT-LCD;CDA供气系统;压缩空气站;不间断供气

中图分类号：TH113.22 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0140-02

Design of CDA supply system in TFT-LCD glass substrate factory

Tan Ting

（China Triumph International Engineering Group Co. ， Ltd ， Shanghai 200063 ，China）

[Abstract]This paper introduces the basic mentality and the content of the designs for CDA supply system in TFT-LCD glass substrate factory illustrated by a practical case. and shows the process flowchart of CDA supply system. And the paper analyzes the determination basis for the selection parameters of main equipment such as air compressor， dryer ， storage tank and so on. Finally， the paper expounds several measures taken to ensure the safety and reliability of CDA supply system.

[Key words]TFT-LCD; CDA supply system; Compressed air station ; Uninterrupted gas supply 1 引言

薄膜电晶体液晶显示器（TFT-LCD）是目前液晶显示器的主导产品，主要用于电视、笔记本电脑、台式机的显示器以及手机、MP3、MP4播放器、车载导航仪等小型终端显示设备。？玻璃基板是TFT-LCD显示器的一个重要组成部分，是液晶面板的基础原材料，对产品性能的影响却十分巨大。在TFT-LCD玻璃基板生产线中，洁净压缩空气（CDA）作为动力、吹扫用气，对生产线的运作起到非常重要的作用。

2 ;CDA供气品质要求

在生产过程中，压缩空气会接触到产品或者释放到洁净厂房中。因此，为了不影响良品率，对压缩空气的品质提出来较高的要求。以一座年产能100万片的TFT-LCD玻璃基板生产线CDA用气要求为例：

1）总气量：120Nm3/min

2）供气压力：≥0.6MPa

3）压力露点：-33℃

4）洁净度要求：尘粒直径≤0.3μm，含尘量≤1000个颗粒/m3

5）温度要求：25±5℃

3 ;CDA供气系统简述

根据生产线对CDA供气品质的要求及特点，洁净压缩空气供气系统主要由空气压缩机、干燥机、除尘器、高效冷却器、储气罐、输气管道、阀门及其附件组成。供气系统的工艺流程图如下：

如图所示，空气经过空气压缩机压缩至一定压力后，进入压缩空气缓冲罐初步排除空气中的凝结水。再经微热吸附式干燥机除去水分，得到压力露点温度低于-40℃的干燥压缩空气。干燥压缩空气经过压缩空气缓冲罐后依次送入除尘器、高效冷却器和不锈钢除尘器，最终得到温度控制在25±5℃，压力露点和洁净度等级满足使用要求的净化压缩空气后，通过厂区管线与车间内压缩空气供气管送入生产线各用气点。

合理的洁净压缩空气供气系统设计方案不仅要使CDA供气量与供气品质满足实际使用要求，而且必须具有安全可靠性。由于空压站是整条生产线的能耗大户，因此设计方案对节能方面应有一定的考量。以下对供气系统各主要设备的配置选型进行说明。

4 ;供气系统主要设备组成

1）空气压缩机

在获得了生产线的用气负荷后，空气压缩机的选用可按照低峰用气负荷选取合适台数的空压机，再利用高低峰用气量差值选取变频机或小排气量调峰用空压机的模式。传统浮法玻璃生产线压缩空气用气负荷波动较大，因此压缩空气站普遍配置多台螺杆式空气压缩机以适应不同的工况。但是，由于螺杆压缩机的比功率通常要比离心压缩机高10%～15%，因此在供气量要求较大的情况下运行能耗较高。为了同时满足CDA供气系统的负荷可调节性与运行经济性要

求，空压机采用N台离心式空气压缩机加一台变频无油螺杆空气压缩机的组合。该组合既能实现变负荷调节功能，又能最大限度的节省运行能耗，降低运行成本。

此外，设计选用的离心式空气压缩机和变频无油螺杆空气压缩机，排气中均没有油份存在，系统中无需设置高效除油过滤器，对于CDA气源品质的控制十分有利。

2）干燥装置

压缩空气干燥机主要有冷冻式干燥机和吸附式干燥机。冷冻式干燥机适用于压缩空气压力露点大于等于3℃的使用要求。而采用吸附式干燥机，压缩空气的压力露点可达到-20～-70℃

本项目CDA系统部分用气对干燥度的要求达到常压露点-50℃，换算成使用压力

（0.6MPa）下的压力露点为-33℃。因此，本项目干燥装置选用吸附式干燥机。吸附式干燥机利用变压吸附-再生原理，采用活性氧化铝作为吸附剂，具有吸附能力强，高抗碎强度，遇水不易分解和抗腐烛性等优点。通常，在设计中考虑到温度及压力因素，选用流量略大于或等于空气压缩机排气量的吸附式干燥机。

此外，吸附式干燥机的进口前端配备了前置除油水过滤器，出口后端配置了后置除尘过滤器。前置过滤器可过滤大于3μm的尘埃粒子及水雾，后置除尘过滤器用于去除吸附式干燥机中干燥剂产生的大于1μm尘埃粒子。

3）过滤器

为了去除压缩空气中尘粒直径0.3μm以上的固体颗粒，需要配置满足其过滤精度的高效过滤器。由于压缩空气站距离用气车间较远，设计在车间内靠近用户端设置了两级除尘过滤器。两级过滤后的压缩空气含尘颗粒小于0.01μm，出口含尘浓度低于30PCS/scf。因此，压缩空气站房内以及厂区输送管网便可采用碳钢管材，只需将最末一级过滤器以及其后的CDA管道、管道附件和阀门采用不锈钢材质即可。因此，将过滤器设置在用户端而非压缩空气站房内的方式大大节省了CDA管道系统的投资造价。

4）储气罐

压缩空气系统中储气罐的功能是克服气体脉冲和压力波动，分离凝结水，储气以及调节管网用气负荷波动等。由于本项目中离心式空压机与螺杆式空压机的排气基本是无脉冲的连续气体，所以储气罐主要作用是是储气，在短时间停电、机器故障或者有大量用气时，可由储气罐提供辅助气量补充供应，使得整个管网的压力下降波动不大，从而使压缩机启动频率或负荷调节频率于允许的、合理的范围值内。另外，储气罐还有初步分离凝结水功能，可以降低后续干燥机的工作负荷。