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1、压缩空气供气系统节能手册五、空气调质设备节能措施一般说来，压缩空气在使用时，随着场合的不同，必须进行不同程度的调质，常见的调质设备有位于供给侧的各种滤网、过滤器、冷却器、干燥机等。而在使用侧则也有三点组合、干燥机等。过滤器的使用主要在于分离空气中的颗粒尘埃。而压缩空气中的冷凝水主要是藉由冷却器、空气桶及干燥机等设备加以分离，常见的压缩空气干燥设备有冷冻干燥、吸附式干燥、吸收式干燥等多种。5.1、空气清净系统的选择空气在经过压缩过后，将会含有大量的水份，些许油份及杂质，其将对精密仪器、气动工具、气动设备、仪表、管路等造成莫大的伤害，因此在空气压缩机后多加装空气清净设备，对于各项清净装置的选用参见
2、图5.1。但在此必须特别强调，空气清净设备中之冷冻干燥机及吸附式干燥机也需耗用大量的能源；各种过滤器也会产生压降，使得压缩空气供应端的压力必须提高，间接的提高能源耗用；因此，在进行各项空气清净设备选用时必须特别注意。33图5.1、空气清净设备选用5.2、空气桶的除水功能大多数的压缩空气系统中，在空气压缩机的出口端皆装设有空气桶，空气桶的用途主要有三：1. 降低压缩空气供气设备所产生脉冲传递至管线。2. 提供瞬间空气需求的储存。343. 利用其大面积散热，使空气中的水份凝结排出。对于以上前二者，一般之使用者能了解其重要性，但对于第三者却常被忽略；在本中心多年访测过的厂商中，有许多案例将空气桶不直
3、接设置空气压缩机后冷却器(after cooler)之后，而是设置于冷冻式干燥机之后，以此配置方式不仅无法发挥空气桶的冷却排水功能，亦会增加其它干燥设备(如冷冻干燥机、吸附式干燥机等)之负载，增加其能源消耗。合理之配置顺序依次为1. 空气压缩机2. 空气桶3. 干燥机利用空气桶进行降温除水，一般并无法满足现场设备的用气需求，因此压缩空气必须透过其它干燥设备的处理，方可符合需求。以下各节即在说明较常为业者采用的干燥设备。5.3、吸收式干燥吸收式干燥由于是利用压缩空气中的水份与干燥室中的化学物质起反应，而变为液态化合物排出的方式，因此这方式亦称之为潮解式干燥或化学干燥，干燥室中的化学物质通常为氯化
4、钠(盐)、氯化钙和尿素，或为其混合物，因为这些化学物质会慢慢耗尽，故必须定期更换。吸收式干燥的优点为构造简单、安装容易、不需外加能源、机械磨耗低等。但其缺点为最多只能使潮湿之压缩空气露点降低11，因此适用场合受到限制。35图5.2、吸收式干燥机组件示意图5.4、吸附式干燥此干燥方式为一种根据物理作用的干燥过程，因此有时亦称之为再生干燥。其干燥方式如图5.3所示。36图5.3、吸附式干燥机组件示意图通常吸附式干燥机有两个并联的干燥器，当其中一个有湿空气通过时，另一个即进行再生程序，如此交替循环使用。此方法所使用之干燥剂有硅化胶、活性氧化铝、活性碳等，目前已可使用分子筛使用压力露点温度降低至-70
5、以下。故使用此方式可得到干燥度极高的压缩空气。而此一干燥方式，由于能源耗用极大，因此有多种改良型式，上图中所示已为一改良方式；而其最原始之方式并无加热组件及风扇，而是引入已干燥后之高压空气直接进行吸附材的再生，以如此之方式运作，约会消耗总处理气量中1520%的压缩空气，故其操作费用极为昂贵。为此而有上图所示之方式，加上加热组件(一般消耗之能源为电能)及风扇，以此方式运作之干燥设备，只需在吸附材冷却时消耗压缩空气，其再生所使用之压缩空气量可大幅降至约5%的总处理量。而一最为先进之方式则采用回收压缩空气产生时之废热，如此将可减少加热组件的电能耗用。除以上不同的吸附材的再生型式外，在吸附式干燥机的运
6、作上，控制方式的不同亦对能源消耗有不同的影响。一般最为常见者采固定时间再生周期控制，即以设定时间之方式进行吸附材再生；如每一小时进行吸附材再生一次等等。另一较为节能之方式为压力露点温度控制，其再生周期并不为定值，而是视被处理之压缩空气的压力露点温度而决定是否进行吸附材的再生作业，当然以此方式操作之吸附式干燥机较之前者较为节能，但其缺点则在于需采用一昂贵之在线压力露点传感器。5.5、冷冻式干燥37图5.4所示为典型之冷冻干燥机示意图，此干燥方式是利用低温冷媒冷却并凝结出压缩空气中的水份，再由排水闸排出，被冷却的压缩空气再藉由与流入的压缩空气进行回温，而使冷空气变暖，提高被处理压缩空气的干燥度。本
7、干燥方式最低之露点温度为0.5，常用之露点温度为2，此方式的优点为可在经长时间连续运转后，仍具有安定的除湿能力，设备处理量大，流入压缩空气温度较高等。在一般的设计上，此设备的安装马力约为空气压缩机马力的5%以下，随排气温度的上升而有些许的不同，但仍不宜超出5%；即一100HP之空气压缩机，其搭配之冷冻干燥机马力数不宜超出5HP。然而就本中心人员多年的服务经验，在许多案例中由于现场机台操作人员返映有凝结水自其使用之管线中流出，因此怀疑冷冻干燥机能力不足，进而加装超过5%空气压缩机马力之冷冻干燥机。对于此类问题，经本中心人员分析了解后，归结出以下各项原因：1.冷冻干燥机冷媒不足或未开机2.空气桶位于冷冻干燥机之后，或空气桶过小3.现场出气管线与主管线衔接方式不当(参见图6.4)4. 现场主管线排水不良、无定期排水或自动排水装置故障5.压缩空气使用设备之前排水装置(三点组合中之过滤器)故障6.长时间停机后再开机时，没进行排水即使用而其中与冷冻干燥机相关者只有第一项，而其它皆与管线问题有关，因此在遭遇使用端有凝结水之流出之问题时，必须深入了解问题发生所在位置之管线状况，并进一步改善管线，即可得到效果；而不是一味的增加冷冻干燥机马力数，如此不但增加能源耗用，且无助于现场问题的解决。38图5.4、冷冻式干燥机组件示意图39
