空氣壓縮系統主要的節能方向,基本上前兩篇已經都有點到了,本週我們想提出一些對周邊系統的補充,例如乾燥機與熱回收的部分。
保留系統示意圖以方便閱讀時回顧。
周邊系統之節能方法
乾燥機系統
壓縮後的空氣基本上都是飽和狀態,小型空壓機如修車行常見的往復式空壓機,因為壓力不高,往往只需在後端裝設過濾器即可。製程用壓縮氣體需求為無油乾燥,因此則需要藉由乾燥系統來達成要求。乾燥機的種類也是相當繁多,並沒有說那一類型就是最好,端看使用需求,在規劃時去做最洽當的匹配。在此我們針對較常見的冷凍式乾燥機與吸附式乾燥機做說明。
冷凍式乾燥機,其實與冰水主機頗為相似,只是冰機是透過汽化之冷媒將熱帶走,而冷凍式乾燥機除了帶走熱,主要目的乃是藉由降低露點,來取出飽和壓縮氣體中的剩餘水份。在此階段的壓縮氣體,必須是已經經過末段冷卻器的,一般進氣溫度必須控制40°C左右。但由於採用冷凍式乾燥機會有結霜的問題,因此能做到的露點溫度一般在2°C~10°C,無法再低。且因為是用電力驅動壓縮機做功,電力消耗相當可觀,故在節電考量上,可以考慮使用變頻的壓縮系統,在非滿負荷的工況下,將能大幅節省電力開銷。
吸附式乾燥機,此種類型的乾燥機又可以分為很多類,諸如微熱再生、無熱再生等等,所需電力較冷凍式乾燥機少,且因為是透過乾燥劑吸水,露點可降低至-20°C ~ -40°C,甚至更低,較受電子廠所喜愛。然熱再生除了要使用電力來驅動加熱器外,亦須消耗部分乾燥氣體來做吹乾再生,一般需求為壓縮氣體產氣流量的5-7%左右;無熱再生雖沒有加熱器,則需要用更大量的壓縮乾燥氣體來做吹乾再生,一般消耗在12-15%左右。節能操作上,可視現場條件決定採用定時控制或露點控制,來達到最佳化的控制,目的在減低吹乾所需的耗氣量。
冷卻水泵
在中大型的壓縮系統裡,冷卻水系統同樣扮演著將熱源帶走的重任,這個部分可藉由加設變頻控制,隨使用變化調節至最佳水量,亦可省下可觀電費。
熱回收
大型的壓縮系統裡,為了帶走熱源,往往需要再消耗龐大的冷卻水系統能耗(水泵、水塔),因此發展出了熱回收系統,在熱源進入冷卻系統前,先取出部分的熱源來作利用,一般可用在鍋爐預熱、熱泵、吸收式冰機、甚至作為熱再生式乾燥機使用。不過在各種應用上仍有不同需求與限制,仍須視實際情況而定,只是若能有效利用空壓機的廢熱回收,不但能減低冷卻水系統負荷,同時還能創造出另一項收益,是相當有意義的。
總結
這三週以來,除了提供筆者對空氣壓縮系統的一些節能淺見,同時也透過這次整理,將過往在空壓界近十年的心得做了一次濃縮,遙想過去所歷經的大小專案,其實真正考慮節能的用戶卻是寥寥可數,實為可惜。空壓系統猶如工業的火車頭,工廠的心臟,是能長久存在的一項產業,廣大生產企業若都能注重在此方面的節能措施,將能為企業省下非常可觀的成本支出,提高企業競爭優勢,長久來看,絕對是一項值得的投資。