公用設備節能技術/設備運用

2020專欄 2020-11-06

作者:(財)塑膠工業技術發展中心  品質環境安全部                    胡皪元 顧問

 

台灣自有能源匱乏98%仰賴進口,化石能源依存度高,面對2015年立法通過「溫室氣體減量及管理法」與因應聯合國氣候變化綱要公約(COP21)通過之「巴黎協定」(ParisAgreement)等溫室氣體減量相關規範,我國必須順應這波能源轉型浪潮,掌握綠色成長的契機。依循我國能源發展策略,以2025年能源發展政策目標,推動能源轉型,以展綠、增氣、減煤、非核為轉型路徑,可以確保穩定供電。另一方面,在能源消費端,更訂定能源管理法與能源查核制度,藉此推動能源用戶重視能源管理與節能減碳。

    

多數工廠針對耗能設備導入節能始於規劃設計相當貧乏,導致設備運轉使用後產生耗能或效率不彰問題,執行後續改善時,將耗費更多成本。若非是本有遷廠/建廠的規劃,重新規劃設計是對工廠來說是大工程,除了投資成本高之外,還要再考量停工損失。遂本文針對既設工廠常見之公用設備節能改善潛力與節能技術之應用簡單介紹。

    

【電力系統】

  1. 時間電價之應用

台電提供多種電價選擇,用戶可依其用電形態選擇最適用之電費計價方式,例如24小時生產之工廠可評估選用三段式電價,一般而言約有5%之節費空間。

  1. 契約容量最適化

過高之契約增加基本電費成本,而過低的契約則增加超約附加價,用戶應視常態用電情形評估調整契約容量,以一年內超約3-4次為原則,一般而言,如此設定方式以全年電費來看,較為經濟。

  1. 功率因數調整
  1. 減少電費支出:依據台灣電力公司的電費計價基礎下,功率因數條款中規定,當功率因數低於80%時,每低1% ,當月份電費增加0.1%。當功率因數超過百分之八十時,每超過1% ,當月份電費減少0.1%。
  2. 減少線路與變電設備損失:增設合適的電容器,可降低過高的電流,所造成的線路內部電力損耗。
  3. 改善電壓:可使線路末端的電壓提高,穩定電壓變動率。
  4. 增加設備裕度:電力系統的設備容量不變時,提高功率因數可稱增加負載量。
  1. 用電需量控制器

安裝電力需量控制器可利用廠內可供調度之負載(如空調)避免超約罰款,並可評估合理的用電契約容量節省基本電費,也可配合台電的限電,整合電力監視、電力需量、排程及設定點控制

   

【照明系統】

  1. 改用高效率照明

視作業環境需求,在相同照度下,改用較節能之燈具。如水銀燈改為無極燈/陶瓷複金屬燈、傳統T8日光燈改為LED。

  1. 調降照明設置高度/設置重點輔助照明

視作業環境需求評估調降照明設置高度,以提高照度,如高空照明改為側邊照明,可減少燈具瓦數,甚至可用日光燈取代;重點作業區域設置輔助照明,不需全廠房皆需高照度。

  1. 自動點滅裝置

走道、樓梯間、停車場等非屬需常態開燈的區域其照明設備若由開關啟閉,於上班時開啟,下班關閉,長時間無人使用時仍點燈,浪費多餘的照明用電。利用加裝自動點滅裝置改善,有人時才自動啟動照明設備,以降低能耗。

  1. 利用自然採光

採光較佳的區域可以評估減少照明設置,在日照足夠時減少日間點燈。

  1. 區域分段開關

多段燈具開關配置提供更多開燈方式的彈性,照明開關應依不同作業區域分區設置。

 

【空壓系統】

  1. 產氣效率檢測/採用高效率機種

定期針對既有老舊空壓機進行效能檢測,了解產氣量的衰退情形,以評估汰舊換新的參考,若有汰換需求應優先考量高效率機種。

  1. 導入變頻控制

空壓機空車運轉時仍有約30%的能耗,即只耗電不產氣,在變動負載下的空壓系統,每個系統宜評估導入1台變頻空壓機作為負載調節使用。

  1. 洩漏改善/採用節能型耗材

導入節能型雙環快速接頭、雙層耐磨高壓空氣管、節能空氣噴槍等耗材,減少高壓空氣耗用量以及耗材老化產生之高壓空氣洩漏。

  1. 採用無耗氣型排水器

常見手動排水、點放型排水器、計時型排水器易產生高壓空氣洩漏,浮球式排水器則容易因作動異常,造成高壓空氣洩漏或無法排水以致影響高壓空氣品質。

  1. 採用環狀管路/增設空氣儲桶/適度調整設定壓力

高壓空氣管路末端因為管損常有壓力不足的情形,導致壓力供給端就必須提高設定壓力,可採用環狀管路配置方式減少壓降,另增設空氣儲桶則可以作為瞬間用氣量大時的緩衝,同時配合改善管路洩漏後,可評估調降設定壓力,每調降1kgf/cm2,約可減少6~8%之能耗。

  1. 設置廢熱導風管改善機房環境溫度

空壓機房通風不良導致熱氣循環,以致環境溫度升高,影響空壓機及冷凍式乾燥機之運轉效率。

  1. 空壓機廢熱回收

空壓的耗用的電力,其中15%的能量轉換為空氣勢能,85%的能量轉換為熱能,通過風冷或水冷的方式排放到空氣中,造成了能量的浪費,這部分熱能可以通過熱回收裝置回收利用。如鍋爐飼水預熱或製程用熱水加熱等。

 

【空調系統】

  1. 冰機效能檢測與汰舊換新

定期針對既有冰水機進行效能檢測,以評估汰舊換新的參考,若有汰換需求應優先考量高效率機種。

  1. 水泵變頻

在揚程與水壓足夠的情形下,針對廠內過大設計之區域泵進行冰水區域泵變流量控制,減少運轉能耗。

  1. 冷卻水水質管理

導入導電度控制,控制冷卻水濃縮倍數在6-10倍左右進行排水,並加強清潔保養,避免散熱片因結垢影響散熱效率。

  1. 冷卻水塔風扇溫度控制

以利用外氣的濕球溫度,搭配變頻器來控制冷卻水塔的風車轉速,如此既不浪費水塔風扇的耗電,同時不影響主機的運轉效率。一般在有較大外氣濕球溫度變化的地區, 與使用定頻風扇且定水溫控制系統相比,此方法可節省水塔風扇耗電量達20%~65%

  1. 採用高效率冷卻水塔風扇

以鋁擠型風扇、機翼型風扇或碳纖維材質等高效率風扇應用於工業型冷卻水塔與熱交換設備除可避免腐蝕與氧化,亦可有效的降低重量,進而減少操作人員的負擔與降低維護的成本,而特殊螺旋狀設計與流線型弧度不僅能提高效率更能降低動力源的消耗,故能讓設備維持最佳運轉狀態。

 

【鍋爐系統】

  1. 尾氣含氧量監控

依據能源局「能源查核及節約能源案例手冊」資料顯示,排氣含氧量每減少1%約可節省0.75%燃料。目前國內鍋爐普遍含氧量達5.5%以上,若可降低排氣含氧量,將可有效節省燃料使用。燃料為重油時可控制含氧量在2.5%以下;燃料為天然氣時,含氧量可控制至1.5% 以下,有效節省燃料使用,減少燃料成本。

  1. 煙道廢熱回收

鍋爐所排出之高溫廢氣含有大量熱能,若排氣溫度高於250℃,建議加裝廢熱回收設備,藉由熱交換器的使用,將煙道氣之廢熱回收,做為進氣之預熱能源或飼水預熱,可有效降低燃料之使用,通常可以降低燃料需求約3%~10%不等。

 

【廢水處理系統】

  1. 導入溶氧控制

好氧處理槽需提供足夠的氧氣維持微生物的活性,而過度曝氣,除增加操作成本外,過多的氧氣不會使微生物活性成比例增加,反而容易打散污泥膠羽、使活性污泥膨化、上浮。宜評估採溶氧監控與風量自動控制,提高處理效能與節省操作費用。

  1. 導入變頻氣浮式鼓風機

導入變頻控制的空氣軸承高速渦輪鼓風機,與傳統魯式鼓風機比較,可省電20%~40%,能在短時間內收回初期投資成本,同時可改善振動與噪音問題(約70~85分貝,依操作轉速與風壓而定)。

 

企業/工廠等能源用戶可藉由節能輔導顧問師進廠進行節能診斷,發掘節能潛力,協助評估該節能技術之適用性及改善效益,而節能減碳措施的施作則可透過能源技術服務業者進廠實際進行量測與施工。投資費用較高的改善措施亦可考量採ESCO專案模式運作,以節省之能源費用償還節能改善投資費用。

 

【節能補助相關資訊】

節能績效保證專案示範推廣補助作業

https://www.moeaboe.gov.tw/ECW/populace/Law/Content.aspx?menu_id=1053

動力與公用設備補助作業

https://www.moeaboe.gov.tw/ECW/populace/content/Content.aspx?menu_id=8784

廢熱與廢冷回收技術示範應用專案補助作業

https://www.moeaboe.gov.tw/ECW/populace/content/Content.aspx?menu_id=8786

 

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