*汽電共生廠空氣污染防制輔導*
 

一、行業概況

  電力需求一直是國內產業最重要的資源,尤其是大型企業如石化業、造紙業等,大多設置汽電共生廠,除可提供電力,同時也可利用發電後之蒸汽作為熱源。為節省燃料成本,目前國內汽電共生廠大多以燃煤鍋爐為主。

  鍋爐會產生硫氧化物、氮氧化物等空氣污染物;硫氧化物的排放,主要來自粉煤中之硫份,經由燃燒過程產生,使用排煙脫硫技術,除硫效率可達90%,甚至95%以上;氮氧化物的排放則是高溫燃燒造成,使用低氮氧化物燃燒機可有效控制氮氧化物排放濃度在250ppm以下,若要進一步降低氮氧化物排放濃度,則需採用選擇性觸媒還原反應器,脫硝效率可達80%。

  有鑑於國內空氣品質日益惡化,若不加以有效管制,將影響環境生態與人體健康甚巨,因此,本署除於84年7月起開徵空氣污染防制費,並利用經濟誘因促使業者使用低硫燃油料及高效率排煙脫硫系統。目前國內運轉中汽電共生廠燃煤鍋爐之排煙脫硫系統,約有60座,其中90%以上採用濕式洗滌塔之脫硫方法;吸收劑多使用MgO,少部分改用NaOH。為協助國內汽電共生廠之排煙脫硫系統能維持高除硫效率的運轉,及建立有效之連續監測系統。本署除針對排煙脫硫系統之落雨問題進行委託研究外,並執行排煙脫硫技術評鑑及輔導計畫,致使台灣地區之硫氧化物排放削減有著顯著的成效。

  
*
 
*
 

二、製程與空氣污染源特性

  根據以下流程圖可知,汽電共生廠多以粉煤為燃料,需設置粉煤堆置場及輸送帶,以便將燃料送至鍋爐使用,所以粉煤堆置場及輸送過程易產生粒狀污染物逸散情形;又粉煤經鍋爐燃燒過程會產生硫氧化物、氮氧化物及飛灰等空氣污染物質,因此汽電共生廠的主要空氣污染源為粉煤堆置場及鍋爐。

 
系統流程圖
▲ 系統流程圖
  

排煙脫硫吸收塔三、污染防制技術

  為有效解決汽電共生廠產生的空氣污染,可分別針對污染源採取適當的防制措施或設備。

  (一)粉煤堆置場:

      設置密閉式粉煤堆置場如圓形煤場,並定時灑水,防止煤塵之飛散;同時使用密閉     式輸送帶,防止在輸送過程中煤塵因外力造成逸散。

  (二)鍋爐:

     為能有效去除燃煤鍋爐燃燒產生之空氣污染物,建議裝設合適的污染防制設備,如去     除氮氧化物採用低氮氧化物燃燒機及裝設SCR(選擇性觸媒還原反應器),即可將氮氧化物控制在100ppm以下;去除粒狀物(飛灰)可採用EP(靜電集塵機),去除效率高達99%以上;硫氧化物的去除則採用FGD(排煙脫硫吸收塔),配合吸收劑Mg(OH)2或NaOH的使用,其效率可達90%以上。

 
▲ 排煙脫硫吸收塔
 
密閉式圓形堆媒場
 
選擇性觸媒還原反應器氨氣供應系統
▲ 密閉式圓形堆媒場
 
▲ 選擇性觸媒還原反應器氨氣供應系統
 

四、輔導案例

 (一)工廠基本資料

    此案例公司位於台南縣山上鄉為一石化業。該廠設有一套130T/hr燃煤汽電共生系統,以提供廠區蒸汽與用電,此燃煤鍋爐後端裝有靜電集塵及濕式MgO排煙脫硫系統等污染防制設備。排氣量約2,810Nm3/min(濕基)、排氣溫度53℃、粒狀污染物排度<90mg/Nm3,SO2排放濃度<50ppm。

 (二)輔導所見缺失

    此排煙脫硫系統由輔導單位工研院能資所技轉廠商設計規劃,而由合作之公司負責承建,於83年間開始運轉。不料負責設計與施工之公司並未完全依據工研院所提供之技術設計此排煙脫硫系統,再加上施工品質欠佳,造成排煙脫硫系統運轉不順,經常開開停停,致使發生材料腐蝕等諸多問題,而使該公司遭受諸多困擾及損失。因此於85年間不得不將其重新整修;可惜的是,在此整修過程中,該公司並未邀請工研院協助,而仍依據承包商自行設計的除霧器施工圖重新製作按裝。但由於在塔內施工不易, 而使得除霧器摺板間距大小不一,以致發生排煙霧滴飄出落入附近農田污染等問題。

 (三)污染改善建議

    為徹底解決上述問題,該公司遂尋求輔導單位工研院能資所提供技術輔導,經現場實地勘查,並與該公司人員協商結果,決定以最經濟方式為考量原則下,將吸收塔重新修正如下:

    1.更換新的除霧器,採用美國Koch公司產品,第一層為FlexichevronVIII-3-1.5,第二層為VIII-3-1.0,選用FRP材質。

    2.增加上層除霧器下部清洗裝置(由下往上噴)。

    3.增加原下層除霧器上部及下部清洗裝置噴嘴及噴水量。

    4.增加整流板。

    5.修改除霧器清洗程序,分兩段時間輪流噴洗方式進行。

 (四)改善成果說明

    1.排煙液滴飄出量小於100mg/m3。

    2.有效的解決排煙霧滴飄出問題。

    3.節省用水及吸收劑用量。

    4.使排煙脫硫系統維持高效率且穩定的運轉。

    5.不需使用旁通煙氣混合,因而大幅減少SO2排放量及空污費的支出。

*
 
*
    
spin vane實驗設備
pin vane實驗設備
▲ spin vane實驗設備
▲ spin vane實驗設備
   
除霧器改善前板距不一且沉積吸收液中之 固體及硫酸鹽結晶物
除霧器改善後板距均一並覆蓋整個吸收 塔截面
▲ 除霧器改善前板距不一且沉積吸收液中之 固體及硫酸鹽結晶物
▲ 除霧器改善後板距均一並覆蓋整個吸收 塔截面
 

五、行業輔導成效

  本署於86年委託技術單位針對汽電共生廠進行煤樣分析、操作條件監測、煙氣檢測,並計算出防制設備之效率。這些操作條件數據可作為後續監督之依據。同時,為因應各汽電共生廠使用不同製造商所供應污染防制設備之設計特性,提供應注意事項及改善方案,以作為操作維護之參考。一般而言,汽電共生廠污染防制設備主要的問題,多發生在排煙脫硫吸收塔(FGD),歸納如下:

  1.採用與原設計不同的吸收劑,可能造成壓損過大或多孔板堵塞的問題。 解決方案:可將多孔板的開孔加大

  2.採用MgO為吸收劑,因吸收劑為粉體,因此於輸送及加料過程會有粉塵逸散問題。 解決方案:加裝粉塵逸散處理裝置

  3.煙囪落雨效應,由於使用大量吸收液,吸收塔上端的除霧器效率不佳,即會有大量液滴隨煙氣自煙囪排出,造成落雨現象。

  解決方案:改用X形除霧器及加裝Spin Vane

  有鑑於汽電共生廠廢氣排放影響甚大,故業者多已於排氣煙囪設置連續監測設備,以有效監測排氣狀況,並計畫與地方環保局進行連線。同時,為提升國內空氣品質,本署著手研擬減量措施,擬將鍋爐的空氣污染物排放標準修正加嚴,以抑制污染物的排放量。

 
* *