壓縮空氣系統節能技術總論

壓縮空氣系統 節能管理技術 主講人 威鐘企業黃茂興 2009/09/01

專家查核與改善診斷 2

課程大綱 一. 壓縮空氣系統概要說明二. 空壓機及 CDA 淨化系統介紹三. 壓縮空氣系統節能技術介紹四. 產業運轉改善實務與節能案例分享五. ESCO 節能績效保證與結論 3

第一章 壓縮空氣系統 概要說明 4

壓縮空氣系統典型佈置原則 5

Costs for compressed air 壓縮空氣的成本結構之 1 Compressed air is an expensive energy source because first you must transform electrical energy to mechanical energy and then the mechanical energy is transformed to pneumatic energy. ( 壓縮空氣是一種昂貴的能量來源, 因為首先必須將 電能轉變成機械能, 然後機械能再轉變成空壓能量 ) Investment 19% ( 初期投資 19%) Maintenance 7% ( 保養維修 7%) Energy 73% ( 使用能量 73%) Cooling water 1% ( 冷卻水 1%) 6

Costs for compressed air 壓縮空氣的成本結構之 2 The cost of producing 1Nm³ compressed air at 5 bars is approximately 2 cent (USD). ( 產生 1Nm³ 壓力 5bars 的壓縮空氣, 約需花費 USD$0.02/Nm³, 以台灣平均電價 2 元 / 度計算約 NTD 0.40/Nm³) Leakage accounts for 10-15 % of the compressed air produced. Less than 50% of the compressed air produced is used to create motions, e.g. cylinders and motors. ( 壓縮空氣的漏氣量約佔 10-15%, 只有低於 50% 的壓縮空氣真正用於產生動作, 例如汽缸及馬達 ) 7

Power cost for compressed air 壓縮空氣的動力成本 Example Calculations The following example represents a typical small job-shop manufacturer. A facility operates a 100 hp air compressor 8,000 hours annually. It runs fully loaded, at 94.5 percent efficiency, 85 percent of the time. It runs unloaded at 25 percent of full load at 90 percent efficiency, 15 percent of the time. The electric rate is NTD2.0 per kwh, including energy and demand costs. The cost per year to power the air compressor will be as follows. Fully loaded ( 全載 / 重車 ) = 100 hp x 0.746 x 8,000 hr x NTD2.0/kWh x 0.85 x 1.0 0.945=NTD1,073,608 Unloaded ( 空載 / 空車 ) = 100 hp x 0.746 x 8,000 hr x NTD2.0/kWh x 0.15 x 0.25 0.90=NTD49,733 The total annual energy cost to operate the air compressor is NTD1,123,341/ 年 8

相關計算公式 ㄧ台 0.7MPa 之空壓機每馬力生產 0.1416M 3 氣量每 0.007MPa 壓降等於 0.5% 功率 氣冷壓縮機的熱載荷 =HP 2545BTU/ 時 (1BTU = 1.055KJ) 水冷壓縮機的 GPM( 每分鐘用水升數 ) 或, 如 T 水 = 11.1 ( 閉環路 ), 為 HP/4 如 T 水 = 22.2 ( 城市供水系統 ) 為 HP/8 HP 2545 500 T 水 9

空壓機的能源成本 10

CDA 的能源成本 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 以上單位成本之單位電價以 1.7 元 / 度計, 且未計入維護成本 ( 約 0.3 元 /M 3 for CDA) 11

第二章空壓機之分類 12

空壓機的分類與簡介 空壓機 正位移式 動力式 軸流式 離心式 往復式 迴轉式 曲軸帶動 無曲軸帶動 單軸式 雙軸式 單動活塞式 浮動活塞式 單軸螺旋式 雙軸螺旋式 雙動活塞式 輪葉式 魯式 十字頭活塞式 渦捲式 膜片活塞式 13

渦捲式 往復式 螺旋式 輪葉式 魯式 離心式 14

不同型式空壓機的排氣量範圍 15

不同型式空壓機尖端比速度與效率的關係 16

離心式空壓機 17

離心式空壓機之空氣流程 18

離心式空壓機之主要結構 19

離心式空壓機壓力之形成 20

離心式空壓機之葉輪 21

離心式空壓機葉輪之演進史 History Axial Mixed Multi-Stage Why Centrifugal? - Low Cost - High Pressure - Short Length High High Efficiency, Efficiency, Wider Wider Range Range 22

離心式空壓機之 P- F 性能曲線 氣窒區 氣窒臨界線 壓力 性能曲線 氣窒臨界線 進氣閥開度 排氣量 一般離心式空壓機的最高排氣壓力會高於設計壓力大約 10~20% 即會產生氣窒現象 (Surge), 因此, 要提升排氣壓力到超過設計壓力會有一定的限制, 降低排氣壓力到設計壓力的 60% 左右又會碰到阻牆現象 (Stonewall), 離心式空壓機的壓力變化範圍確實不若定排量式空壓機的廣泛 在選擇離心式空壓機的設計壓力時確實需要慎重的考慮 23

離心式空壓機之性能曲線與容量調整 氣窒區 性能曲線 壓力 額定設計點 氣窒臨界線 調整範圍 減少排氣量 進氣閥開度 增加排氣量 阻牆臨界點 最小排氣量 最大排氣量 排氣量 24

離心式空壓機之 IGV 與壓降 Inlet Guide Vane vs. Butterfly Valve An IGV offers about 3.5% to 4% BHP better power reduction than a butterfly valve, but only at maximum "safe" turndown (throttle). Lower temperatures offer better, improved savings. IGV( 進氣導閥 ) 是一種會產生壓力損失的裝置, 尤其在設定角大於 30 度之後, 壓力降損失將呈陡坡式上昇 Payback: We found the current payback period for one IGV to be close to eleven years. In some situations, where several IGV are purchased and installed, the payback period was calculated to be as much as 43 years or more. Conclusion: IGV is pressure loss device Variable speed is better than IGV 25

氣窒 轉速 進氣溫度 進氣壓力 分子量與排氣量的關係 氣窒區 轉速 = 常數 氣窒區 轉速 = 常數 壓力 壓力 排氣量 排氣量 氣窒區 轉速 = 常數 氣窒區 轉速不固定 壓力 壓力 排氣量 排氣量 26

單就能源成本您會選擇? 空氣壓縮機性能比較表 廠牌 A B C D 型式微油雙螺旋式無油雙螺旋式無油雙螺旋式無油離心式 馬達銘牌額定功率 261.1KW 261.1KW 270KW 253KW 工作壓力 8 KG/CM2 8 KG/CM2 8 KG/CM2 8KG/CM2 全套 (Package) 輸入功率 標稱風量 (CFM) 與測試標準 耗能比值 (KW/CFM) 299.7KW,4P 1770RPM 1615 CFM 20 C, 0%RH, atmospheric pressure 261KW,2P 3600RPM 1539 CFM 20 C, 0%RH, atmospheric pressure 270KW,2P 3600RPM 1518 CFM 30 C, 75%RH, atmospheric pressure 253KW,2P 3600RPM 1650 CFM 30 C, 75%RH, 0.97 bar inlet pressure 2 3 4 1 0.1617 0.1697 0.1779 0.1534 這樣的評估或排名對不對? 27

壓縮空氣流量之定義 SCFM (Standard Cubic Feet per Minute):14.7 psia 60 0%RH ICFM (Inlet Cubic Feet per Minute): 進氣口進氣狀態的壓力與溫度 ACFM (Actual Cubic Feet per Minute): 排氣狀態的壓力與溫度 OCFM (Operating Cubic Feet per Minute): 操作狀態的壓力與溫度 NM 3 /Min (Normal cubic Meters per Minute):1 atm 0 0%RH FAD (Free Air volume Delivered): 排氣口進氣狀態的壓力與溫度 Lb/Min (Pounds per minute): 進氣溫度下的乾 (0%RH) 空氣磅重 Kg/Min (Kilograms per minute): 進氣溫度下的乾 (0%RH) 空氣公斤重 Mole/Min (Moles per minute): 進氣溫度下的乾 (0%RH) 空氣莫耳重 28

空壓機之 ASME 流量測試法 ICFM 入口流量測定 ASME PTC 10 測量點 測量點在入口法蘭 密封用氣沒有計算在內 吸入壓力按 0,97 bar 計算 離心壓縮機常用 密封洩漏 ACFM 實際流量測定 ASME PTC 9 折算點 密封洩漏 測量點 測量點位於排氣口 密封用氣損失已扣除 吸氣壓力為 1,00 bar 部分螺旋壓縮機用 29

離心式空壓機標準測試法 30

Nm 3 / KW 31

壓縮空氣流量換算 (ICFM ACFM FAD SCFM) ICFM 入口流量 - Leakage losses 洩漏 ( 約 7.48% for 離心機 ) = ACFM 實際流量 ACFM 實際流量 - Intake losses 吸入損失 (3% for 1 bar reference intake vs 0.97 bar) = FAD 自由空氣流量 FAD 自由空氣流量 = ICFM 流量 x (100% - 10.48 %) FAD (m 3 /min) = Nm 3 /min Tsite 273 1.01325 Psite (RH%/100 Ps) FAD (CFM) = SCFM Tsite 288.6 1.01325 Psite (RH%/100 Ps) 32

離心式空壓機排氣量的量測 離心式壓縮機的排氣量則以 ICFM 計算, 是指在空氣進口溫度為 35, 冷卻水進口溫度為 25, 空氣進口壓力為 0.975bar(a), 實際輸出量還要扣除壓縮機及冷卻器的洩漏 離心式壓縮機是同空氣分子的品質有關, 當天冷時就重些, 天熱時就輕一些, 因離心式很多是以進口溫度 35, 冷卻水進口溫度為 25 的 ICFM 來報價, 當天冷時效率降低, 偏離特性曲線, 效率相差將達 15% 左右 33

溫濕度綜合因素對排氣量的影響 1bar,35,90% 相對濕度時的流量 100m³/min, 換算為 Normal 標準狀態之流量 : {P I -( RH I PV I )} T N Nm 3 /min = Im 3 /min --------------------------------- -------- {P N -( RH N PV N )} T I {0.1013 - (0.9 0.00562 )} (273+0) = 100 ---------------------------------------- --------------- {0.1013 - (0 0.00051 )} (273+35) = 84 Nm 3 /min (1.013bar,0,0% 相對溼度 ) 34

溫濕度綜合因素對排氣量的影響 1bar,35,90% 相對濕度時的流量 100m³/min, 換算為 Standard 標準狀態流量 : {P I -( RH I PV I )} T N Nm 3 /min = Im 3 /min ---------------------------------- ------- {P N -( RH N PV N )} T I {0.1013 - (0.9 0.00562 )} (273+20) = 100 ---------------------------------------- --------------- {0.1013 - (0 0.00051 )} (273+35) = 90.5 Nm 3 /min (1.013bar,20,0% 相對溼度 ) 35

由離心空壓機原廠資料證實 ICFM(3518) SCFM(3051) 流量足足少了 15.3%, 最低節流量 (2919,83%) 耗功率 BHP 605kw(Full Load 之 87.2%) 36

由離心空壓機原廠資料證實 型錄標稱的流量是在入氣壓力 0.972Bar 入氣溫度 35 入氣溼度 60%RH 冷卻入水溫度 T CWI 26.7 之條件下在進氣口端量測的 ICFM ( 根據 ASME-PTC10 標準 ) 37

螺旋式空壓機排氣量的量測 螺旋式是以 FAD 計算, 即由空氣輸出量, 它是以空氣濾清器進口端算起, 直至後冷卻器出口端, 進氣是在標準情況下計算, 即空氣進口溫度為 20, 冷卻水溫度為 20, 空氣進口壓力為 1bar(a), 已扣除了壓縮機及冷卻器的洩漏 螺旋式壓縮機排氣不受氣候的影響, 在天冷天熱時都一樣, 因為它是容積變化, 由大到小, 天冷天熱容積都一樣 38

由螺旋空壓機原廠資料證實 型錄標稱的流量是在 1.0Bar 20 0%RH TCWI 20 條件下量測的 FAD ( 根據 ISO1217 標準 ) 39

由螺旋空壓機原廠資料證實 標稱功率 200kw, 實際軸功 214kw, 總 Package Input Power 需要 232.07kw( 標稱功率 +16%) 40

空壓機的能源效率定義 空壓機能源效率 = Power Consumption Free Air Delivery 即每產生 1 立方米壓縮空氣需要多少度的電力 (KWH/NM 3 ) 乘上基本電費 =(NTD/NM 3 ) 41

離心式與無油螺旋式基本比較之 1 項目無油螺旋壓縮機離心壓縮機 轉速 線速度為 60-120m/s 一般最高轉速在 10,000rpm 線速度為 400m/s 一般轉速在 40,000rpm 左右 流量範圍 流量在 2-800m3/min ( 在 400m3/min 以下綜合性能較佳 ) 流量在 100m3/min 以上綜合性能較佳 結構 軸承 剛性軸合滾動軸承 ( 設計壽命 10 萬小時 ) 無需預潤滑, 結構簡單 柔性軸配合滑動軸承, 需預熱預潤滑, 結構複雜, 穩定工況下壽命長 ( 設計壽命長達 15 年 ) 運動部件 一至兩對螺旋轉子 8.6bar 出口壓力必需三個葉輪 ( 三段 ) 變工況 壓力變化不影響氣量 ( 強制輸氣特性 ), 不會發生 壓力變化對氣量影響大, 要防治喘振 ; ( 壓力 ) 喘振現象 ; 且排氣壓力降低, 功耗也會下降 當排氣壓力增加或減少時, 功耗略增加 42

離心式與無油螺旋式基本比較之 2 經 項目無油螺旋壓縮機離心壓縮機 變工況 ( 溫 度 ) 溫度變化不影響其容積流量 溫度上升其容積流量大大降低 氣量調節 啟動 流量特性 空 / 滿載調節方便 安全 可靠, 排氣量調節範圍在 0-100% 可不經預熱 預潤滑直接啟動 容積流量常用自由排氣量 FAD 表示 氣量穩定, 不受環境影響及運行時間的影響 一般在 75-100% 採用進口節流, 75% 以下採用放空卸載 對潤滑系統油一些特殊要求 ( 需預熱 預潤滑 ) 容積流量用吸入流量 Im3/min( 需去除空濾損失及外洩漏 ) 表示 FAD= 吸入流量 /1.04 氣量變化受環境變化影響很大 功耗中小流量時功耗比離心壓縮機低中小流量時功耗比螺旋壓縮機高 基礎 無需專門基礎, 無需地角螺栓 需基礎, 需地角螺栓 * 安裝附加設備 除水電之外, 無其他安裝工作 除水電外, 需另接空濾 後冷 放空消音器等 43

離心式與無油螺旋式選用綜合比較 High Turbo Turbo type is good Efficiency in a large capacity. Low Screw (Oil free) Expensive Any capacity is advantageous Maintenance in the maintenance cost Cheap the turbo type. Expensive The Screw becomes cheap Price when becoming small. Evaluation Cheap 270kW In an comprehensive evaluation, the screw type of the small size is good and the turbo type Bad of large size is good. 0 300 600kW Rated power This figure is an image chart. Good 44

變頻離心式空壓機 ( 最新 ) VSD-TURBO 採用最新永磁式馬達及空氣軸承技術 空壓機葉輪與馬達同軸, 免裝設增速齒輪 油泵 油封 氣封, 無任何傳動損失可達到變頻節能 完全不需潤滑油 免裝 IGV 最少元件 最小空間 最低保養及購置費用之完美效果 45

變頻離心式空壓機 ( 最新 ) 46

全球獨步 : 與現有離心機比較 內部系統比較 第 2 次壓縮 中間冷卻器 第 3 次壓縮 出口 第 2 次壓縮 出口 中間冷卻器 增速齒輪 中間冷卻器 Motor 第 1 次壓縮 第 1 次壓縮 Motor Air Air < 現有增速齒輪型離心空壓機 > < 本公司高速馬達直聯型離心空壓機 > 47

離心式空壓機之選用重點之 1 環境因素的改變, 例如進氣溫度 進氣壓力 溼度 水溫對離心式空壓機效率的衝擊較大, 甚至會影響離心式空壓機到完全不能使用的地步, 選購離心式空壓機需要更週詳的規劃來彌補此項缺陷 以目前的市場區隔, 離心式空壓機仍然比較不適合低風量 (300HP 以下 ) 高壓力 (50kg / cm 2 以上 ) 的用途 構造雖然簡單但是非常精密, 維修人員的技術層次要遠高於往復式空壓機, 因此維修人員必須經過相當的養成訓練才能承擔精密部份的維修工作 ( 並非指例行的保養工作 ) 用於高轉速的軸封氣密性無法達到 100%, 因此不適合空氣或氮氣以外的任何氣體壓縮 在靜止中 ( 備用 ) 的離心式空壓機一旦遭受壓縮空氣系統的逆流將會反轉, 如果油泵也在靜止中, 離心式空壓機會有因為共油而嚴重損壞的風險, 因此, 操作人員要養成良好的習慣, 必須將靜止中的空壓機的出口閥關閉以根絕僅靠逆止閥來保護空壓機的風險 48

離心式空壓機之選用重點之 2 離心式空壓機與定排量式空壓機有截然不同的壓縮特性, 操作人員最好要有離心式空壓機的基本概念, 以防止離心式空機獨具的氣窒現象 (Surge), 連續性的氣窒很可能會造成離心式空壓機嚴重的損壞, 修復的費用相當可觀 目前不能使用變速控制 電力系統頻率不同的地區, 離心式空壓機完全不可以移地使用 ( 即使可以更換齒輪箱內部的機件, 所花費的成本也相當高, 很可能不如購買新機 ) 同理, 在電力系統頻率不穩定的地區選購離心式空壓機要特別的慎重 電力系統的限制, 首先必須考慮的是應用電壓, 低電壓系統 ( 常見的 380~460 伏特 ) 就不太適合使用超過 600HP 以上的空壓機 其次必須考慮大型空壓機在起動時對電網的衝擊承受能力是否足夠 49

空壓機的主要選用要點 50

空壓機的輔助選用要點 1. 空壓機之電源規格與冷卻方式 2. 空壓機之維護保養與備用計劃 3. 空壓機之安裝與佈置 4. 空壓機房之通風與導熱 5. 空壓機之多機控制與監控系統 51

CDA 進氣室與淨化系統介紹 52

CDA 的污染來源 任何空氣都含有一定量的水汽與塵粒, 這兩種污染物經壓縮後水汽會凝結為水滴, 塵粒會被集結 如果未經適當的處理與攔阻, 這兩種污染物將隨著壓縮空氣, 經由管路傳輸侵入所有的用氣設備 造成用氣設備及管路的腐蝕 洩漏 ; 潤滑油的沖失 ; 儀控設備的誤動作 ; 氣壓閥 氣壓缸的緩滯, 甚至製程及 / 或最終產品的污染等嚴重問題 因此工務單位人員必須選用適當且節能 ( 零損失 ) 的乾燥機與過濾器並施以良好的預防保養, 才能避免這些令人頭痛的問題 53

壓縮空氣系統下遊冷凝水量與露點關係 54

壓縮空氣乾燥機的重要性 濕氣會危害產品和製程壓縮空氣中經常帶有水氣 舉例來說, 一部中型壓縮機每秒鐘壓縮 55L 的空氣, 每天便吸入大約 55L 的水氣 後部冷卻器雖與水分離器聯結, 並將大部份的水排除, 但是仍有濕氣殘留於壓縮空氣中 這類濕氣嚴重的危及您的壓縮空氣系統 空氣管線網路的腐蝕會造成漏氣, 尤其是接頭處 工具和空氣傳動設備也會因腐蝕和濕氣清洗掉潤滑油膜而遭損毀 這些影響可在您的最終產品品質上看出, 因為它們已被存於壓縮空氣中的濕氣所破壞 因此, 乾燥 的壓縮空氣是極為重要的 乾燥空氣的重要性 乾燥空氣可以幫助氣動系統平穩順暢的轉動以及生產線的推進 它也可節省維護和修理費用, 杜絕漏氣和壓降, 提高您壓縮空氣系統的效率 最後, 您將獲得最佳產品和品質. 55

CDA 淨化處理國際標準 環境空氣 CDA 56

飽和溫度與含水量對照表 57

CDA 的淨化處理系統 精密過濾器 卻水器 空氣桶 空壓機 油水分離器 卻水器 水分離器 冷凍乾燥機 吸附乾燥機 油水淨化器 58

自潔式壓縮空氣進氣室 自潔式空氣過濾器主要由鋼制框架 進氣預過濾段 濾筒 文氏管 脈衝自潔噴頭 電磁閥 卸灰閥 高精度微壓差控制器 帶 PLC 可編程序控制的電控箱等部分組成 含塵空氣進入 1 空氣進口通過 2 預過濾段 進入 3 濾筒進行過濾, 過濾後潔淨氣體由 4 文氏管進入 5 淨氣室, 然後由 6 空氣出口進入壓縮機等空氣動力設備, 潔淨的氣體有助於這類設備安全 正常高效的運行 由於重力 靜電 接觸阻留 慣性擴散等綜合作用, 空氣中的灰塵沉積在過濾器濾筒的外表面 隨著濾筒外表面積聚灰塵的增多, 濾筒內外的壓差不斷上升, 此壓差信號通過 7 差壓控制器送入電控箱, 當壓差達設定值, 電控箱便發出自潔指令,8 電磁閥會瞬間打開約 0.1~0.2 秒由 9 儲氣筒送出一股壓力為 0.4~0.6MPa 脈衝擊氣流, 經文氏管噴射 捲吸 壓縮的作用把過濾器外殼的積灰吹掉, 通過 10 卸灰口排出 這種反吹自潔過濾是間斷的, 每次僅少數筒 (1~4 個 ) 處於反吹自潔狀態, 其餘更多的筒仍在繼續工作 所以自潔式空氣過濾器具有線上自潔功能, 保證壓縮機 鼓風機等空氣動力設備的連續工作 59

自潔式壓縮空氣進氣室基本架構 60

乾燥機的分類與介紹 61

冷乾機在壓縮系統中的安裝配置 V.S. 62

冷乾機在壓縮系統中的安裝配置 V.S. 63

無熱吸附式乾燥機 64

零損耗加熱吸附式乾燥機簡介 -1 65

零損耗加熱吸附式乾燥機簡介 -2 66

零損耗加熱吸附式乾燥機簡介 -3 67

零損耗加熱吸附式乾燥機簡介 -4 68

零損耗加熱吸附式乾燥機簡介 -5 69

零損失加熱式與無熱式比較之 1 70

零損失加熱式與無熱式比較之 2 71

零損失加熱式與無熱式比較之 3 72

無熱式與加熱式吸乾機 ROI 分析 73

全流程壓縮熱回收型吸乾機 74

吸附式乾燥機各機型能耗比較 乾燥機編號 NO.1 NO.2 NO.3 NO.4 機型 外部鼓風機加熱壓縮空氣冷卻 箱型內部加熱壓縮空氣冷卻 外部鼓風機加熱壓縮空氣冷卻 零損耗壓縮熱回收式 入口量流 3,380 m 3 /h 6,780 m 3 /h 5,100 m 3 /h 6,000 m 3 /h 入口溫度 40 40 40 75~105 出口壓力露點 -10-10 ~ -50-40 ~ -65-40 ~ -75 平均輸出風量 3,278 m 3 /h 5,763 m 3 /h 4,900 m 3 /h 6,000 m 3 /h Purge air 損失 102 CMH 1012 CMH 200CMH 0 平均耗電量 130 kw/hr. 27 kw/hr. 65 Kw/hr. 31 Kw 單位產氣成本 0.04142 Kw/M 3 0.01895 Kw/M 3 0.01735 Kw/M 3 0.00517 Kw/M 3 每立方米能耗比較 kw/m 3 7.84 3.38 2.97 1.00 75

吸附劑吸附能力 vs 入口溫度曲線表 76

Example: Little Changes Heavy Impact 降低操作壓力 1 barg, 升高入口溫度 5 C 對乾燥機的影響 入口流量 V 0 : 1.000 m³/h (20 C; 1,0 bar) 操作壓力 p B : 8 bar abs. 入口溫度 T B : 35 C 吸附劑能力 : 13.5 % (Alumina) 入口空氣飽和含水量 : 39,52 g/m³ (35 C ) V 0 * T B * p 0 1.000 * 308,15 * 1,0 V B = = = 132.7 m³/h p B * T 0 8,0 * 293,15 Water load: 132.7 m³/h * 39.52 g/m³ = 4.7 kg/h Required desiccant amount: 35 kg 77

Little Changes Heavy Impact 1. 降低操作壓力至 7 bar a V 0 * T B * p 0 1.000 * 308.15 * 1.0 V B = = = 151.7 m³/h p B * T 0 7.0 * 293.15 Water load: 151.7 m³/h * 39.52 g/m³ = 5.2 kg/h Required desiccant amount: 39 kg 2. 提高入口溫度從 35 C to 40 C === > Overload Ratio: 10 % V 0 * T B * p 0 1,000 * 313.15 * 1.0 V B = = = 119.9 m³/h p B * T 0 8.0 * 293.15 Water load: 119.9 m³/h * 51.03 g/m³ = 6.1 kg/h === > Overload Ratio : 23 % BUT 78

Little Changes Heavy Impact 吸附劑因溫度上昇, 而造成吸附能力的下降吸附能力於 35 C 時為 13.5 %, 但到達 40 C 時, 僅剩下 10 % == > Required desiccant amount at 35 C : 45 kg == > Required desiccant amount at 40 C : 61 kg == > Overload Ratio: 43 % 3. 降低操作壓力至 7 bar abs 同時提高入口溫度至 40 C: V 0 * T B * p 0 1,000 * 313.15 * 1.0 V B = = = 134.9 m³/h p B * T 0 7.0 * 293.15 Water load: 152,6 m³/h * 51,03 g/m³ = 6.9 kg/h Adsorption capacity at 7 bar abs. and 40 C: 10% == > Required desiccant amount at 7 bar a and 40 C: 69 kg == > Overload Ratio: 49 % 79

第三章壓縮空氣系統節能技術與方法 80

壓縮空氣系統節能九大關鍵 9. 用氣成本監測 5. 精密過濾器 2. 監視與控制系統 1. 進氣室與冷卻系統 6. 管路與佈置 7. 用氣端效率 3. 空氣壓縮機 8. 持續節能診斷 4. 冷凍 / 吸附乾燥機 81

CAS Air Loss Map 空壓機空車時電能損失與吹洩損失 空氣桶卻水時吹洩損失 精密過濾器卻水時吹洩損失與壓降 管路系統佈置不當之壓降與洩漏 空壓機進氣溫度過高 空壓機各壓縮段卻水時之吹洩損失 冷凍乾燥機卻水時吹洩損失與壓降 吸附乾燥機再生時吹洩損失與壓降 82

美國 CAS 節能措施與效益 節能措施 ( 美國地區 ) 平均節能率 最大節能率 平均回收年限 減少壓空洩漏 26.3% 59.3% 0.9 降低系統壓力 2.0% 10.6% 1.3 安裝 / 調整空車控制系統 10.5% 33.5% 0.8 採用多機連鎖 7.6% 33.6% 2.7 減低總運轉時數 2.6% 15.8% < 0.1 總節能比率 (per plant) 43.7% 65.0% 0.8 83

壓縮空氣系統 節能診斷 84

三個層次的系統解決方案 供應側 (Supply Side) 1. 環境 : 一次與二次電源, 進氣環境條件, 機房通風與散熱條件 2. 空壓機 : 吐出壓力 進氣閥開度與壓差 排卸閥開度 壓縮機能源效率 空重車比例 台數與馬力數等 3. 穩壓空氣桶的大小與卻水器的型式與洩氣比例 4. 乾燥機的壓力露點 台數 處理量與卻水器的型式與洩氣比例 5. 精密過濾器的精度 壓差 規格與卻水器的型式與洩氣比例 6. 供應側的管路佈置與大小 7. 空壓機控制與監視方式 8. 冷卻水出入口溫差 9. 壓縮空氣出口的含油量與含水量 10. 廢熱與廢水能源回收 85