復盛股份有限公司 - Deltech:吸附式乾燥機、冷凍式乾燥機、精密過濾器、呼吸淨化系統

壓縮熱回收再生型吸附式乾燥機簡介
An Introduction of HOC Dryer

復盛股份有限公司
國際貿易事業部
技術經理
郭維仁博士
2012年7月11日

前言

伴隨著科技發展的腳步，「節能減碳」可謂是21世紀的一個被大家所重視的議題。在全球有限的資源下，科學家們無不思考如何將能源做極致的發揮並且相對減少碳的排放量，以減低對地球溫室效應的一個持續衝擊。

撰寫本文之目的，主要要透過介紹目前最新一代工業用設備：壓縮熱回收再生型吸附式乾燥機(Heat Of Compression Air Dry，HOC Dryer)。藉由對此款吸附式乾燥機的瞭解與認識，來達到改善目前普遍各工廠在壓縮空氣系統中對於壓縮空氣不當使用（浪費）的一個現象。

簡介

普遍工廠所使用的動力源有兩種：一是電力，另一是使用空氣壓力。因此，凡是工廠一定會使用到壓縮空氣系統。下圖是一般壓縮空氣系統配置簡易流程圖。

其中，最主要的設備有空氣壓縮機、空氣過濾器、儲氣桶與壓縮空氣乾燥機。

壓縮空氣在工廠中的應用可分三種：1. 廠用空氣、2. 儀表用空氣、3. 製程用空氣。根據客戶端對於壓縮空氣不同的應用，對壓縮空氣品質的要求也不盡相同。例如：廠用空氣一般使用在清潔工作人員清除身上的髒污灰塵，腳踏車的充氣….等，壓縮空氣的壓力露點不需要太高，一般要求壓力露點只要+4~10℃左右即可。此時壓縮空氣系統中所使用的乾燥機，採用冷凍式乾燥機即可滿足要求。倘若，今天壓縮空氣系統是提供壓縮空氣給儀表做系統控制使用，例如：氣動控制閥、氣壓缸及氣動手工具….等，則對壓縮空氣的壓力露點要求則會在- 20~-40℃左右。冷凍式乾燥機便無法滿足需求，此時便要採用吸附式乾燥機。如果今天客戶端的壓縮空氣系統所提供的壓縮空氣是與產品有直接接觸，如電子廠會利用乾燥的壓縮空氣來吹乾電子零件，此時對壓縮空氣壓力露點的要求可能會達-70℃，這也只能使用吸附式乾燥機才能滿足要求。(壓縮空氣品質要求等級請參考ISO8573.1)

乾燥機的發展已漸漸由冷凍式乾燥機進入吸附式乾燥機時代，而近期吸附式乾燥機的發展可由下圖簡單說明：

Figure 2 Desiccant Compressed Air Dryer

由上圖所示，隨著節能環保意識的提高，對於乾燥機節能要求也隨之提高。各廠家無不花費心思對吸附式乾燥機進行創新與改善，以滿足現在大眾市場的需求。目前最新提倡節能之吸附式乾燥機產品，便是熱回收再生型吸附式乾燥機。其主要的應用原理，便是利用無油式空氣壓縮機(無油螺旋空氣壓縮機、離心式空氣壓縮機) 第二壓縮段或第三壓縮段出口，在未經過後部冷卻器之高溫壓縮空氣來對乾燥機中的吸附劑進行再生的程序。這可以減少加熱型吸附式乾燥機加熱器之耗能。

HOC乾燥機流程說明

因為各家廠商所設計的熱回收型吸附式乾燥機，基本上原理相同，但是方法流程有所差異。在此所介紹的HOC壓縮熱回收型吸附式乾燥機流程，主要是針對SPX集團底下的DELTECH這品牌的HOC乾燥機做介紹，並給予各位先進有多一份參考。

操作流程簡述如下：
一、平行乾燥程序 (Parallel Drying)：

Figure 3 Parallel Drying

說明：	1.	V13閥門全開以及入口閥V1和V2打開。讓全部的壓縮空氣可以經由V13、V1和V2閥門分別進入到左、右桶槽進行乾燥。
	2.	V3及V4閥門打開，此時讓壓縮空氣分別經過左右桶槽乾燥後，通過V3和V4閥門之後匯流，進而將乾燥空氣送至後端使用。
	3.	平行乾燥時間5分鐘。主要目的是要將溫度降低和降低因桶槽切換之後所可能產生的露點突波。

二、左桶槽乾燥-右桶槽再生(Left Tower Drying – Right Tower Regeneration)

Figure 4 Left Tower Drying and Right Tower Regeneration (Heating)

A、左桶槽吸附乾燥(Left Tower Drying)：

說明：	1.	在平行乾燥結束的同時，乾燥機進入到左桶槽乾燥，右桶槽再生階段。在此階段，吸附乾燥與再生過程是同時間發生。
	2.	自動調整V13控制閥開度到一定位置(假設X%空氣流量的開度)。
	3.	入口閥V2和出口閥V4關閉。
	4.	濕的壓縮空氣由上而下經過控制閥V13、入口閥V1由上而下進入到左桶槽進行吸附乾燥。乾燥之後的壓縮空氣經由出口閥V3將壓縮空氣送至末端使用。

B、右桶槽再生-加熱階段(Right Tower Heating)：

說明：	1.	當V6、V8閥門開啟的同時，加熱模式便開始進行。
	2.	熱空氣管線閥門V12、V10打開，加熱器也同時開啟。
	3.	壓縮機所排出的壓縮熱空氣(100-X)%會經過加熱器加熱，溫度會被增溫由100℃增溫至180℃。
	4.	被加熱過後的壓縮熱空氣會流經吸附床，並且將水分從吸附劑表面帶走
	5.	當吸附床被完全加熱後，加熱器便停止運轉，完成加熱再生流程。

C、右桶槽再生-冷卻階段(Right Tower Cooling)：

Left Tower Drying and Ritht Tower Regeneration (Cooling)

Figure 5 Left Tower Drying and Right Tower Regeneration (Cooling)

說明：	1.	當右桶槽已經被完全加熱後，加熱器會停止運轉。接著進入到冷卻再生階段。
	2.	此時閥門V9、V11打開。閥門V10、V12關閉。
	3.	這時候100%的壓縮空氣會流經主要管路進入乾燥機。
	4.	其中(100-X)%的濕壓縮空氣會被拿來進行右桶槽冷卻使用。
	5.	X%的濕壓縮空氣會經由V13控制閥直接進入到左桶槽進行乾燥。
	6.	(100-X)%的濕壓縮空氣會經過V9、V6閥門進入已完成加熱再生的右桶槽進行冷卻。
	7.	在右桶槽被冷卻後的壓縮溫暖空氣會經由V8閥門排出。再經由V11閥門進入再生冷卻器進行冷卻。
	8.	最後再經過限流的孔口板後，與X%的濕空氣匯流，再進入左桶槽進行乾燥。

D、平行乾燥(Parallel Drying)：

說明：最後平行乾燥的部分如前述一：平行乾燥程序所述，在此不多做贅述。

系統設計優點

此套系統設計優點如下：

1.	無再生鼓風機之需求：乾燥機加熱再生時，所需壓縮熱空氣的量，是經由控制閥V13及限流孔口板來控制。無須鼓風機來抽取外部氣體做加熱。也無須增壓壓縮機來抽取乾燥過後的壓縮空氣進行二次加熱再生。減少了鼓風機或增壓壓縮機之耗能。
2.	完全無耗氣之操作：在冷卻再生的過程中，雖然所使用的冷卻再生空氣是原本壓縮機排出，並且經過冷卻後的濕空氣。可是經過再生桶槽進行冷卻之後，其升溫的空氣會再經過再生冷卻器進行冷卻，最後進入吸附桶槽進行乾燥。因此，是完全無耗氣的操作使用。
3.	確保客戶端的用氣品質：為了使吸附劑的再生可以完全，內部設置加熱器。其可以將壓縮機排出的高溫壓縮空氣，進行再加熱之動作。加熱壓縮空氣直至吸附劑可再生之溫度。這樣可以確保吸附劑在再生完成之後的吸附能力，保證客戶端對用氣品質的要求。

結論

現在社會越來越講求節能。因此，各企業工廠無不在尋求可以節能的產品或設備。但是在購買相關節能產品前應審慎評估。

以本文所提及之HOC壓縮熱回收型吸附式乾燥機為例。目前國內幾家大型企業漸漸改採用HOC乾燥機。但是乾燥機的選用，應考量購置成本、操作成本、維修成本等條件。而不是一昧的不管處理風量之多寡，操作壓力及入口溫度之大小，通通選用HOC乾燥機。這部分是值得討論的。

在加熱式的吸附式乾燥機中，有的搭配加熱器，有的搭配鼓風機，甚至有的還搭配內部冷卻器。因此，筆者認為，客戶在選用各型的乾燥機之前應有下列幾點需要進行比較與評估。

1.	耗氣量：不同型態的乾燥機耗氣量不同。耗氣量即代表著浪費了壓縮機所產生的能量。(在 7 kg/cm2g 的操作壓力下，每浪費1 scfm氣量，相當於浪費0.2 kW的電能)
2.	鼓風機耗能：鼓風機運轉時需要電力，耗電量即其耗能，必須考量。
3.	加熱器耗能：加熱器運轉時也需要電力供給。因此，加熱器耗能需考量。
4.	乾燥機內部冷卻器耗能：冷卻器是利用冷卻水或冰水對壓縮空氣進行冷卻。源源不絕的冷卻水或冰水供應也有能耗。如冷卻水塔的耗能，冰水主機的耗能，都是一些潛在的能耗，不得不予以考慮。
5.	壓力損失：越複雜的乾燥機，內部管路壓損越大，耗能越多。壓損1psi相當於浪費壓縮機耗能約0.5%。
6.	控制閥組的多寡：控制閥組越多，則設備操作時，潛在的故障意外會增加。太多的控制元件，只要一個控制元件異常，系統可能就無法運轉。因此，控制元件越少越簡單，使用的可靠度會比較高。另外，控制元件少，庫存所需備品零件的數量也相對的比較少。
7.	吸附劑材質與數量：不同的吸附劑，吸附效果不同，設計也有所不同。這多少也會影響到設備的購置成本及未來的維修成本。
8.	佔地面積及維修空間的多寡：佔地面積越少對剩餘土地的使用率可以提高。但是過度的縮小設備體積，可能導致日後維修保養上的困難。

最後，筆者認為，一昧的追求新節能產品，有可能因為新節能產品用在錯誤的地方，而發揮不了其應有的效果。亦或是購買了高昂貴的節能設備，結果其回收年限太長，對企業主也是沒有任何助益。唯有各企業主在選購設備時，應審慎評估適合的產品設備才是達到真正節能的不二法門。

回首頁 | 聯絡我們