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纺织业设备效率及节能案例

紡織業設備效率及節能案例

（李政道、徐宗琦）

前言

本文主要收集國內紡織設備，進行分類及效率測試，比較其間之差異提供業界參考，另外，尚有探討鍋爐、空壓機、冷凍主機節能方法，並以目前較熱門之節能案例供紡織業界參考，俾能對行業節能有所助益。

一、紡織業節能設備分析

1.聚合設備：

主馬達動力為700（設備容量15~30噸/日）~4,000HP（設備容量250~300噸/日）。

聚酯液產品用電量為130（設備容量250~300噸/日）~510度/噸（設備容量15~30噸/日），差異頗大，主要由於新技術提升所致。

建議除因生產特殊產品外，宜進行汰舊換新，使單位能源使用量有效降低。

2.汽電共生鍋爐：

效率介於87~93﹪（採低發熱值計算），容量為63T/H~500T/H，排氣含氧量控制在2.5~6.2﹪，仍有改善空間。

有關各化纖廠操作數據，詳見表1。

表1化纖廠汽電共生鍋爐操作數據

廠商

代號

鍋爐

容量

80Ton/h

110Ton/h

200Ton/h

350Ton/h

63Ton/h

70Ton/h

130Ton/h

排氣含氧量

3﹪

3.5﹪

2.5﹪

3.5~6.2﹪

3.6~4.5﹪

鍋爐

效率

88﹪

90﹪

91﹪

93﹪

87﹪

92﹪

廠商

代號

鍋爐

容量

200Ton/h

350Ton/h

500Ton/h

110Ton/h

120Ton/h

500Ton/h

130Ton/h

排氣含氧量

2.5~3﹪

4~6﹪

3.5

3.6

鍋爐

效率

92﹪

91﹪

93﹪

91.6﹪

資料來源：

百大實地能源查核

3.聚酯棉生產設備：

主馬達動力為1,500（設備容量由30~50噸/日）~5,000HP（設備容量180~200噸/日）。

每噸聚酯棉產品用電量為170~650度/噸，差異頗大，非直紡的用電量約在500~650度/噸，直紡製程為170~450度/噸。

建議除非因生產特殊產品外，宜停用容量較小設備，使單位能源使用量有效降低。

4.聚酯絲生產設備：

主馬達動力為1,000~3,500HP，設備容量由90~150噸/日。

聚酯絲產品用電量為550~1,600度/噸，差異頗大，非直紡的用電量約在1,100~1,600度/噸，直紡製程為550~1,300度/噸，與產品規格影響極大。

如生產300丹尼聚酯絲其重量約為150丹尼2倍，相對的單位產量的能源使用量約為150丹尼之50﹪。

5.熱媒鍋爐：

主要廠牌有KOUNS、利峰、智興、申昌、伍一、產力、力根、惠大、大震、堅順等，效率最高為90﹪（以低發熱值計算），效率最低為70﹪，平均效率為83﹪；容量由60萬千卡/小時~600萬千卡/小時，平均容量為220萬千卡/小時；排氣含氧量控制在3~10﹪，排氣溫度有甚至達到290~450℃，建議風門要適當調整，加裝廢熱回收設備（以裝置空氣預熱器為佳，避免裝置熱交換器加熱熱媒油，因熱媒油溫度已有控制，溫度不能太高），使熱媒鍋爐效率達88﹪以上。

6.空壓機：

主要廠牌為JOY、INGERSOLL、ELLIOTT、ATLAS、SULLAIR、復盛等，主馬達動力往復式由2HP至100HP，容量由0.2M3/分鐘~10M3/分鐘，螺旋式由30HP至300HP，容量由3.6M3/分鐘~36M3/分鐘，離心式由500HP至1,000HP，容量由60M3/分鐘~120M3/分鐘。

主馬達效率都達90﹪以上，但容量太大時易造成空轉，空轉時能源為全載之70﹪。

一般而言，儀器用空氣壓力需求較高，約在6kg/cm2~7kg/cm2，製程上用空氣壓力則在1.5~11kg/cm2，空壓機之壓力設定以符合現場使用為原則，每降低1kg/cm2約可節約電力6﹪，空壓設備單位用電量離心式及螺旋式介於0.09~0.13度/NM3，往復式介於0.13~1.17度/NM3。

7.冷凍主機：

冷凍主機佔整廠用電由最低的染整業8﹪到最高的成衣業35﹪，平均為23﹪，除動力用電外，屬冷凍空調用電最大，因此，冷凍主機效率對單位產品能源用量影響極大。

冷凍主機廠牌有TRANE、CARRIER、MCQUAY、西屋、國友等，其中大型機組主要使用離心式及螺旋式，效率較高，在採用適當容量下，效率可達0.55~0.7度/RT，而舊機種介於0.8~1.3度/RT，加權平均為0.73度/RT，仍有20﹪之節能潛力。

8.清花機：

主要廠牌為太平、三明、明正、OHARA、TRUTZSCHLER、HERGETH等，人造棉清花機比棉花清花機較省電，因棉花中含沙、雜質量較多，處理程序較多，其用電比約1：

1.2~1.6。

清花機電力容量由34kW~225kW，產量250kg/H~1500kg/H，國內生產清花機設備用電由34~146kW，而國外由86.5~225kW，較國內高出10~20﹪，但自動化程度較高；而舊設備比新設備耗能高出5~10﹪。

9.梳棉機：

主要廠牌為RIETER、MEIKIN、豐田、MARZOLI、HOWA、NITTO等，其電力有4.5kW~8.18kW。

其中雙鍚林機台與單鍚林機台用電比為4：

3，但速度為2：

1，且品質較佳，目前已有多家廠商改用雙鍚林機台，至於人造棉機台與棉花機台用電比為1.2：

2，以人造棉較省電。

日本雙鍚林機台耗電約6度/小時，單鍚林約4.5度/小時，而歐美約1.3~9.8kW不等。

10.併條機：

主要廠牌為RIETER、豐田、CHERRY、INGO、Vouk等，其電力容量由4.85kW~9.9kW。

國內五年內進口日本機台電力容量4.85~6.4kW，歐美機台電力容量5.5~7.2kW，較日本進口機台耗電。

11.粗紡機：

主要廠牌為豐田、HOWA、MARZOLI、TOTODY、ZINSER等，其生產錠數以120錠居多，使用電力由12.9~23.9kW。

12.精紡機：

國內精紡機大都為480錠、960錠及1000錠，其中480錠之廠牌有PLATT、RUETER、UBGESTADE、RYW、HOWA、OM、豐田、INGO、BBC、偉樂、WHITIH、TOYODA、三明等，其電力容量由16.5~23kW。

960錠~1000錠廠牌有ZINSER、HOWA、MARZOLI、三菱、COGNETEX等，其電力容量由40~54.5kW；由於精紡機生產不同紗支數其用電量差異極大，因此都以30支紗為換算標準進行比較。

13.筒子機：

可分為全自動及半自動兩種，全自動型因自動化程度較高用電量較高。

全自動使用電力容量由24~35kW，而半自動型由11.3~22kW。

主要有村田、SAV、SCHLATHFFT、MURATA、FADIIS、HURATA、MUNATA等廠牌。

14.空氣精紡機：

主要有RIETER、喜來福、INGO、SCHLAFHORST、芮特、ROTOR、SPIN等廠牌，OE精紡機使用錠數有160~360錠，每日每錠的產量約16磅，至於其電力容量有36~97kW。

15.假撚機：

主要有MURATA、RS、BARMAG、CS、三菱、SCRAGG、FUJI、RPR等廠牌。

其電力容量由200~260kW，其產量分別有250~300kg/時，使用錠數以188錠居多。

16.合撚機：

主要有東芝、村田、ISHIKAKW等廠牌、數量並不多，錠數多在100錠上下。

其使用電力大多在10~15kW之間。

17.複撚機：

主要有義大利RPR、MURATA、RATTI等廠牌，錠子數多在96錠上下。

其電力容量由21.6~26.1kW。

18.強撚機：

主要有村田、RPR、SM等廠牌，日產量約在340公斤，其電力容量在2~30kW。

19.織布機：

主要有TSUDVKOM、SULZER、PICANOL、SOMET、豐田、津田駒等廠牌。

主馬達動力介於1.8~6.5kW。

每碼用電量介於0.2~1.1kW，其差異主要為使用噴氣式織布機用電量為0.9~1.1度/碼，噴水織用電量為0.2~0.6度/碼，噴氣式織布機生產速度約為一般織布機1.6~1.8倍。

20.整經機：

主要廠牌有TSUDAKOMA、TOYOTA、KAKINOKI、KAWAMOTO、MAYER、BENNINGER、LIBA、鑫江、大雅、驊鑫等，其主馬達介於4~80HP，生產速度介於400~800M/分鐘。

21.漿紗機：

主要有KAWAMOTO、TSUDKOWA、KAKINOKI、SUCKER、ZELL、KSH、KSJH、永利、津田、驊鑫等廠牌。

主馬力介於15~190kW，每小時產量為18~53千公尺。

22.染色機:

主要有亞磯、昆南、KRANTE、東武、小野森、友森、統盈、東庚、德國THEN、合同、HIRANO、京都、凱郁、HISAKA等廠牌。

其中容量為50kg者，馬力為5HP；容量為100kg者，馬力有10~30HP；容量150kg者，馬力為20HP；容量300kg者，馬力為25~32HP；容量400kg者，馬力有25~45HP；容量500kg者，馬力數有30~65HP；容量600kg者，馬力數有40~58HP；容量1,000kg者，馬力數有60~90HP；容量2,500kg者，馬力數92HP。

23.定型機：

主要有ARTOS、力根、乘福、MONFORTS、WAKAYAMA、BRUCKNER、和歌山、KRANTZ、東陽、TEXTIMA、富士等廠牌，容量以8~10節最多，每小時處理以100~500kg最多，電力容量由15~230HP。

24.烘乾機：

主要有宏享、東陽、祝祥、立信、小野森、力根、乘福、台染等廠牌，容量以每分鐘50公尺~100公尺為最多，或每小時500~1,000kg，其電力容量由50~300HP。

二、節能方法

（一）蒸汽鍋爐

1.排氣溫度

鍋爐傳熱面積設計不良、燃燒機選用不當等造成熱傳效果不佳，排氣溫度每上升22℃，將降低效率約0.8-1﹪。

排氣溫度過高可加裝空氣預熱器或節熱器回收熱能，提高鍋爐效率。

降低排氣溫度對策如下：

（1）定期清洗水側或火側管壁污塞。

（2）使用適當燃料，避免過量。

（3）避免使用高硫份燃料造成低溫腐蝕問題。

（4）定期清洗熱交換器表面污塞。

（5）提高傳熱面積。

2.排氣含氧量

風門控制不當，造成排氣含氧量過高，每增加2﹪，約降低鍋爐效率0.7~1﹪。

（1）過剩空氣量對鍋爐效率的影響

%CO2

%過剩空氣

%效率

效率差

實際減少效率

14.0

84.8

7.5

100

78.5

6.3%

7.5%

6.0

140

9.8%

11.6%

（2）各種燃料之過剩空氣量

燃料

%過量空氣

天然氣

柴油

燃油NO.6

（3）過剩空氣對燃燒產物中之CO2的影響

%過剩空氣

燃料

100

天然氣%CO2

12.0

10.7

9.8

8.3

7.2

6.3

5.7

丙烷%CO2

14.0

12.6

11.5

9.8

8.5

7.5

6.7

丁烷%CO2

14.3

12.9

11.7

10.0

8.6

7.6

6.8

蒸餾油%CO2

15.2

13.8

12.6

10.7

9.3

8.2

7.4

殘渣油%CO2

15.6

14.1

12.9

11.0

9.6

8.5

7.6

煙煤%CO2

18.4

16.7

15.3

13.0

11.4

10.1

9.0

無煙煤%CO2

19.8

18.0

16.5

14.1

12.4

11.0

10.0

（4）煙氣中之氧百分率

過量空氣%

燃料

100

200

天然氣

0.25

1.18

2.23

4.04

7.83

11.4

14.7

丙烷

0.23

1.08

2.06

3.76

7.38.

10.9

14.3

NO.2燃油

0.22

1.06

2.02

3.67

7.29

10.8

14.2

NO.6燃油

0.22

1.06

2.01

3.67

7.26

10.8

14.2

（5）CO控制在150~250ppm內，太高將造成不完全燃燒，將影響效率。

3.減少鍋爐排放

改善水處理以控制給水水質最有效果，汽電廠水質控制標準有下列三種：

（1）給水檢測標準

項目

標準值

1.ph值

8.5~9.5

2.矽土含量（SiO2）

0.015PPM以下

3.殘聯氨

10~20PPB

4.導電率

5.M鹼度

5PPM以下

（2）鍋爐水檢測標準

項目

標準值

1.ph值

8.5~9.5

8.8~9.5

2.矽土含量（SiO2）

0.3PPM以下

200PPB以下

3.磷酸鹽

0.5~3PPM

2~5PPM

4.導電率

50以下

5.M鹼度

30PPM以下

－

6.P鹼度

10PPM以下

－

7.鐵份及含銅量

－

（3）冷凝水檢測標準

項目

標準值

1.ph值

8.5~9.5

2.矽土含量（SiO2）

0.015PPM以下

3.導電率

4.M鹼度

5PPM以下

註：

一般鍋爐廠只有檢驗PH值居多。

4.適當操作多台鍋爐

（1）效率最好的鍋爐應最常使用，而不操作負載低和性能差的鍋爐。

（2）對特定需要，依據效率和負載排定操作鍋爐，並且考慮購用小鍋爐。

（3）可依每一鍋爐效率與負載的關係選擇鍋爐，分析蒸汽最高需求量，依鍋爐及工廠操作，調整每一鍋爐操作在最高效率。

5.減少蒸汽洩漏

（1）管線之蒸汽洩漏量

孔徑（吋）

損失蒸汽

（公噸/月）

總值（元/年）

1/2

380

190,000

7/16

290

145,000

3/8

217

108,500

5/16

148

74,000

1/4

48,000

3/16

26,500

1/8

12,000

註：

蒸汽壓力7kg/cm2每公噸蒸汽500元；每年運轉8,000小時

（2）在不同蒸汽壓力下

蒸汽系統

各種洩漏口之損失率（kg/hr）

壓力kg/cm2

1/16in

1/8in

1/4in

1/2in

1in

8.00

33.00

132.00

528

2,111

15.50

62.00

247.00

1,441

－

30.00

119.00

476.00

－

62.00

248.00

－

6.鍋爐效率標準（低發熱值）：

鍋爐能源效率標準（92年7月1日起施行）

種類

容量（公噸/小時）

能源效率標準（%）

備註

水管式

燃油鍋爐

≧30

92.5

標準適用範圍及計算方式：

1.本效率標準適用於以燃油或燃氣為燃料之蒸汽鍋爐，不適用於貫流式鍋爐。

2.效率標準依國家標準（CNS2141）之熱損失法計算，並依燃料低熱值計算涵蓋廢熱回收裝置之鍋爐全載時之能源效率。

<30

≧10

<10

≧5

89.5

88.5

水管式

燃氣鍋爐

≧30

93.5

<30

≧10

92.5

<10

≧5

91.5

90.5

煙管式

燃油鍋爐

≧30

<30

≧10

<10

≧5

煙管式

燃氣鍋爐

≧30

<30

≧10

<10

≧5

資料出處：

經濟部公告，90.9.12。

（二）空壓機

1.空壓機運轉成本分析

（1）能源成本70~80﹪

（2）購置費用10~20﹪

（3）維修保養5~10﹪

建議選購效率高之空壓機可有效節省運轉成本。

2.壓縮空氣能源費用分析

（1）洩漏25﹪

（2）假性需求15﹪

（3）製程用60﹪

建議平常要進行洩漏偵測及空壓管路形成環路，避免壓降。

3.每降低設定壓力1kg/cm2，約可節能5%~7%＝增加排氣量8%；每2psig壓力降，將造成1%空壓耗能損失。

建議空壓機選用適當容量及產生適當空氣壓力

4.空壓機進氣溫度每增加10℃，實際排氣量減少2%~4%。

夏冬季大氣溫度差30℃，以每小時20萬立方米空氣需求量而言，約有1,600kW的差異，冬季比夏季少用10﹪電力。

空氣量（萬立方公尺/時）

註：

原空壓機容量為17,500kW

5.避免空壓機設備於低負載運轉

（1）螺旋式空壓機在75%容量時，耗電95%；25%容量時，耗電85%，空車時耗電40%。

（2）離心式空壓機空車時耗電50~70%。

6.儀用空氣-40℃以下之壓力露點是極端浪費的（一般壓力露點約設定在使用環境溫度-10℃即可），使用露點控制器，有效控制無熱吸附式乾燥機之吹洩耗氣量；無熱吸附式乾燥機，約每10分鐘，需14%~17%的PurgeAir，每3~5年需更換吸附劑乙次；建議採用無氣式，可節省電力之消耗。

7.架設能即時提供各空壓機運轉狀態（重車、空車、停機等）及空重車運轉比例的控制系統,並收集壓縮空氣系統的運轉數據做為改善與調整的依據，約可較無裝置控制系統省能25﹪。

8.廠用與儀用壓縮空氣品質要求不同，應分別配置管路。

（1）一般廠用壓縮空氣品質要求不高，不需乾燥，採用過濾器即可滿足要求。

（2）以壓縮空氣控制或作動儀錶設備，需要高品質的乾燥壓縮空氣，以免阻塞及露水形成，造成誤動作及腐蝕精密儀器。

（三）空調系統

1.選用高效率冷凍主機

冰水主機主要分為三種型式，分別為往復式、螺旋式、離心式，其比較詳見表2及表3所示。

表2螺旋式壓縮機與往復式壓縮機之比較

比較項目

螺旋壓縮機

往復式壓縮機

壓縮原理

旋轉容積式

往復容積式

壓縮形態

砲速旋轉式3,550RPM，容量變化極大20TR~1,000RT，美日各國仍繼續開發小型及更大型。

低速旋轉式普通在1,760RPM，容量小3RT~250RT，常用噸位僅達100RT。

冷媒吐出

溫度

吐出溫度低，大約在70~80℃間。

吐出溫度應在100~120℃間，必須冷凍油滲有碳化抑止添加物。

間隙損失

無間隙，不發生損失。

必須保有最小的間隙，損失無法避免。

效率

在高壓縮或容積效率降低很少。

在高壓縮比情況下容積效率降低極多。

容量調整

無段容量變化10％~100％：

在部份負荷（PartLoad）運轉下總能源耗損較少。

階段式容量變化：

如100％，75％，50％，100％，66％，33％。

磨擦部位

除軸承外，無磨擦部位，無磨損。

活塞及汽缸，活塞肘梢，連槓及曲柄軸，曲柄軸之軸承等等皆有磨擦，故磨損在所難免。

閥片

無閥片裝置，無故障，信賴性高。

有吸入，吐出閥片，易生磨損產生漏氣。

液壓縮

幾乎沒有液壓縮之可能，可安全運轉，無爆炸之顧慮。

小量之液壓縮引起閥片之破損，活塞環之磨損，嚴重的造成曲炳軸，連槓斷裂，甚至產生汽缸閥板破裂而爆炸。

吐出氣體

之脈衝

跟冷媒氣體在管內流動是相同故無脈衝。

吐出氣體有陣陣的脈衝。

振動

屬旋轉運動，振動極少。

屬上下往復運動振動極大。

噪音

高週波，噪音不易隔離。

低週波，噪音大。

起動轉矩

屬旋轉壓縮，起動轉矩小。

屬上下往復壓縮，起動轉矩大。

售後服務

磨損少，維護費用低，20,000小時運轉後方需維護，維護費用高。

磨損大，維護費用高，300小時運轉後需保養，修護費用低。

冷媒

R-12，R-22，R-502，R-717，R-290，R-1250及任何碳氫或碳鹵化合物之冷媒均可。

R-12，R-22，R-500，R-502，R-13，R-717，R-290，R-1250及任何碳氫或碳鹵化合物之冷媒均可。

表3離心式壓縮機與雙螺旋式及單螺旋式壓縮機之比較

比較項目

離心式壓縮機

雙螺旋式壓縮機

單螺旋式壓縮機

壓縮原理

利用葉輪高速旋轉產生離心力將冷媒高速排出。

利雙螺旋互相咬合產生壓縮將冷媒推出。

利單螺旋及星狀齒輪產生壓縮將冷媒推出。

壓縮形態

高速旋轉3,550RPM~30,000RPM，50RT~10,000RT容量範圍不斷有新式機型出現。

低速旋轉3,550RPM無變速齒輪容量範圍20RT~1,000RT，歐美日各國尚在開發中。

無變速齒輪，容量範圍300RT~1,000RT。

油體滑

系統

具有油泵、油箱、油冷卻器等等，油僅潤滑齒，軸承控制等，油泵大約1.1kw左右，油泵在起動前後運轉中皆需運轉操作，油量少。

油系統較為複雜，並有油分離器，不僅潤滑軸承尚需潤滑螺旋汽缸內用油較大，油泵大約5.5kw，油泵在起動前後運轉皆操作。

油系統較簡單，不需潤滑螺旋，故起動後不必操作油泵。

效率

效率高0.9~0.62kw/RT，經濟效溢350RT以上，噸位越大越節省能源。

效率低0.8~1.0kw/RT，較適合冷凍系統，噸位越大越消耗能源。

效率高0.5kw/RT，較適合於各種冷凍空調大型系統，目前尚屬新開發。

容量調整

利用冰水出水溫控制導流翼之開度，改變冷媒進氣量之多寡，20％~100％，低於40％時易產生湧浪現象。

利用冰水出水溫控制卸載拉桿閥（SlideValue），改變冷媒旁路量之多寡10％~100％較穩定。

同左。

排氣裝置

R-11系統裝有特殊個別之排氣系統，R-12不需。

不需此裝置。

冷媒

R-11，R-112，R-113，R-114空調R-22，R-502，NH3用於低溫。

R-12，R-22，R-502空調R-22NH3低溫。

R-22，NH3空調，冷凍。

振動

運轉平穩，低負荷易產生湧浪震動。

運轉平穩。

噪音

頻率高尖銳，易隔音。

頻率低，低沉、不易隔音。

噪音比雙螺旋低0.8db。

起動轉矩

起動轉矩大起動時間20秒。

起動轉矩小，6秒左右。

同左。

售後服務

磨損少，每年需定期檢查，30,000~50,000小時方需大保養，技術人員多。

磨損少，每年需定期檢查，20,000小時方需大保養，技術人員尚待特訓練。

磨損少，20,000小時後方需檢查，50,000~60,000小時方需大保養。

體積

體形較大。

體形小。

其他

1.可用在氣冷式（外氣溫高）。

2.重量輕。

3.低負荷運轉穩定。

2.冰水主機運轉負載與效率之關係

由上圖可知：

負載

輸入功率（kw）

負載／輸入

100％

90％

87％

1.03

80％

74％

1.08

70％

64％

1.09

60％

54％

1.11

50％

45％

1.11

40％

37％

1.02

30％

20％

24％

0.83

10％

20％

0.5

3.各型冰水主機冰水溫度對性能係數之

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