鍋爐硫氧化物之防制原理與設備簡介

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晦仪雷
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1 鍋爐硫氧化物之防制原理與設備簡介張木彬教授國立中央大學 1

2 鍋爐簡介鍋爐可藉由燃燒, 穩定的將燃料中的化學能轉變為熱能, 此熱能再將水蒸發成為高溫高壓的蒸汽, 提供各種製程使用, 如石化製程紡織業製程加熱, 或各種乾燥的熱量來源, 另外, 也可推動汽輪機 (Turbine) 等原動機來帶動壓縮機泵甚至發電機等大型轉動設備鍋爐多使用化石燃料, 例如固體的煤炭液體的燃料油氣體的天然氣等 ; 各種燃料都有它的優缺點, 例如煤炭比較便宜, 天然氣比較潔淨等 2

3 鍋爐種類鍋爐種類以用途分類有 : 工業鍋爐船用鍋爐汽電鍋爐熱水鍋爐工業鍋爐又分為水管式鍋爐火管式鍋爐熱媒鍋爐及貫流式鍋爐 3

4 鍋爐系統流程圖料來源 : 鍋爐能源查核及節約能源案例手冊 4

5 水管式鍋爐利用水在管路中流動, 氣體在燃燒室內燃燒, 傳熱給管內的水水管式多為大型的中高壓鍋爐, 尤其是發電用或焚化爐使用的鍋爐水管式鍋爐 5

6 水管式鍋爐 6

7 火管式鍋爐燃燒產生之煙氣通過鍋爐的爐管, 而管外四周則為水爐管中的熱氣會加熱管外的水, 水的溫度逐漸變熱, 甚至由熱水變為蒸汽, 稱為火管式鍋爐 7

8 燃料在鍋爐底部燃燒, 煙氣通過爐中的煙管, 水在煙管外部產生加熱作用, 煙氣再從頂部煙囪排出此種形式鍋爐因爐管中的線路簡單, 甚多熱能由煙囪逸失, 故效率不高, 大約為 40~60% 立式火管鍋爐 8

9 臥式火管鍋爐 9

10 火管式及水管式鍋爐優缺點缺點優點缺點火管式鍋爐水管式鍋爐構造簡單建造費用低運轉容易維護成本低適用於小量蒸氣適用較高溫及高壓產生蒸氣迅速效率高水管受熱後產生應力較少不適高溫高壓條件產生蒸氣有限不能使用於較大之動力效率低構造複雜, 製造費用高水質要求較高水管容易損壞來源 : 能源應用與原動力廠 ( 全華科技圖書股份有限公司 ) 10

11 鍋爐排放空氣污染物種類氣狀污染物粒狀污染物毒性污染物 CO PM 2.5 PAHs SO 2 PM 10 Dioxin PCBs NO x CPM 重金屬 VOCs 11

12 國內空氣品質概況空氣污染指標 (AQI) 之計算係依據監測站當日空氣中 PM2.5 ( 氣動直徑在 2.5 微米以下之懸浮微粒 ) 二氧化硫二氧化氮一氧化碳及臭氧濃度等數值, 換算為該污染物之副指標值, 再以當日各副指標值之最大值為該測站當日之空氣污染指標值 12

13 London Smog 1952 年 12 月 4-9 日 SO 2 危害事件煙霧期間死亡 4,000 多人, 其後數週又有 8,000 餘人死亡 ( 多為老人兒童及慢性病患者 ), 合計死亡人數超過 12,000 人 13

14 SO 4 2- 及 NO 3 - 為主要的雨水致酸物質, 由硫氧化物 (SO 2 ) 與氮氧化物 (NO x ) 轉化而來酸雨酸雨為酸性沈降中的濕沈降, 酸性沈降可分為濕沈降與乾沈降兩大類, 前者指的是氣狀污染物或粒狀污染物, 隨著雨雪霧或雹等降水形態而落到地面者 ; 後者則是指在不雨時, 由大氣降下的落塵所帶的酸性物質 14

15 桃市各酸雨測站酸雨發生頻率來源 : 行政桃園市政府環境保護局 15

16 桃園酸雨概況環保署酸雨監測報告顯示桃園市之酸雨比率居高不下, 桃園環保局表示酸雨比率偏高的原因有三.. 1. 桃園有一萬多家工廠, 家數之多居全國第三 2. 每年九月至隔年二三月, 東北季風從中國挾帶污染物至台灣也是原因之一 3. 桃園市汽機車數量居全國第三 16

17 新竹首度超越中壢最新調查顯示新竹取代桃園爬上第 1 名, 酸雨機率高達 85%, 就平均酸鹼值而言, 兩地區雨水酸度相當於番茄汁來源 : 聯合報新聞網 17

18 SO 2 對人體影響二氧化硫對眼睛及呼吸道黏膜皆有刺激性, 亦會引發呼吸短促咳嗽氣喘支氣管炎及長期傷風感冒等症狀二氧化硫和其他空氣污染物共存, 如懸浮微粒或臭氧, 其協同效應對人體傷害更大 18

19 SO 2 對人體影響濃度暴露時間影響 0.52 ppm + 懸浮微粒 24 小時平均濃度增加死亡 0.25 ppm + 懸浮微粒 3-4 天 ;24 小時平均濃度老年人易得病, 增加死亡 0.19 ppm + 低懸浮微粒 24 小時平均濃度增加死亡 ppm + 低懸浮微粒每天數次 ppm + 煙慢性暴露增加住院機會增加呼吸道症狀與肺部疾病 19

20 SO 2 來源硫氧化物的主要來源為燃燒程序, 如發電廠煉鋼廠與煉油廠等, 煤與重油的燃燒尤其重要工廠類別煉鋼廠煉油廠火力發電廠煉焦廠主要空氣污染物二氧化硫氮氧化物一氧化碳粉塵戴奧辛二氧化硫碳氫化合物硫化氫氮氧化物一氧化碳二氧化硫氮氧化物粉塵一氧化碳二氧化硫硫化氫碳氫化合物粉塵磷酸硫酸廠酸霧二氧化硫氮氧化物砷 20

21 燃燒程序之 SO 2 生成機制含硫燃料中之硫分於高溫燃燒過程被氧化生成硫氧化物 (SO x ) - 含硫燃料 +O 2 SO x 21

22 全台 SO 2 年平均值 ppb 來源 : 行政院環保署年 (year)

23 國內主要空氣污染物逐年排放量來源 : 行政院環保署 23

24 2017 年各國 NO x 及 SO 2 排放量 24

25 政府歷年管制 SO x 排放重要措施 -1 年 1995 控制措施 7 月 1 日開徵空氣污染防制費 ( 空污費 ), 鼓勵業者使用低含硫量之燃料, 依其使用量及含硫量由中央統籌向固定污染源 ( 工廠 ) 及移動污染源 ( 車輛 ) 徵收, 並成立單位預算特種基金, 將徵收所得之空污費專款專用於空氣污染防制工作月 1 日起, 台北台中及高雄等七個縣市, 燃料油含硫量降為 0.5% 以下 1997 台北等七個縣市高級柴油含硫量自 7 月起降至 0.15% 25

26 年政府歷年管制 SO x 排放重要措施 -2 控制措施台北等七個縣市自 1 月起, 柴油含硫量降至 0.05% 1 月起桃園市 10 月起屏東縣燃料油含硫量降至 0.5% 以下 7 月起, 為促進業者增設污染防制設備及提高防制效率, 空污費實施第二階段徵收, 對固定污染源之硫氧化物及氮氧化物依實際排放量, 按季徵收空污費石油焦及生煤等高硫分之燃料為易致空氣污染之物質, 未經許可不得販賣或使用 7 月起於彰化縣及南投縣之燃料油含硫量降至 0.5% 以下 2001 電力及汽電共生設施硫氧化物排放標準 7 月起加嚴至 ppm 2002 台北等七個縣市 7 月起, 柴油含硫量降至 0.035% 月起新竹縣 / 市苗栗縣宜蘭縣澎湖縣及連江縣限制使用含硫量 0.5% 以下之液體燃料油 26

27 政府歷年管制 SO x 排放重要措施 -3 年控制措施 SO x 及 NO x 收費費率機制變更以累進方式計算, 並對 VOCs 開徵空污費固定污染源燃燒固體燃料之硫氧化物排放標準降為 300 ppm 1 月 1 日起汽油含硫量為 50 ppmw, max 月 1 日起, 柴油硫含量 10 mg/kg 以下月 1 日起汽油硫含量降至 10 mg/kg 以下月起,1987 年 1 月年 12 月設置燒結工場者, 應符合硫氧化物排放標準 100 ppm 1 月起,1979 年 1 月年 12 月設置燒結工場者, 應符合硫氧化物排放標準 100 ppm 1 月起,1995 年 12 月以前設置燒結工場者, 應符合氮氧化物排放標準 100 ppm 27

28 固定污染源之 SO x 排放標準 (102/4/24 修正發布 ) 28

29 電力設施 SO x 排放標準 (103/12/01 修正發布 ) 29

30 電力設施汽電共生設備鍋爐以總熱效率換算之 SO x 排放標準 (103/12/01 修正發布 ) 總熱效率 :(Hs) = 有效熱能產出 + 有效電能產出燃料熱值 30

31 電力設施氣渦輪機組及複循環機組硫氧化物排放標準 (103/12/01 修正發布 ) 31

32 電力設施引擎機組硫氧化物排放標準 (103/12/01 修正發布 ) 32

33 固定污染源硫氧化物防制費收費費率 (106/05/31 修正發布 ) 防制區費率二級 7 元 / 公斤 5 元 / 公斤 450 元 / 季一三級 8.5 元 / 公斤 6 元 / 公斤 450 元 / 季適用之公私場所第一級 : 季排放量 >14 公噸第二級 : 1 公噸 < 季排放量 14 公噸第三級 : 季排放量 1 公噸備註硫氧化物收費費額 = ( 第一級排放量第一級費率 )+( 第二級排放量第二級費率 )+ 第三級費額全廠優惠係數 (D) 使用氫氣符合中華民國國家標準 (CNS) 驗證之天然氣或液化石油氣為燃料者, 適用零費率 33

34 排放量計算公私場所固定污染源以中央主管機關公告之空氣污染物檢測方法所得檢測結果, 計算空氣污染物排放量者, 其計算式如下 : 小時排放量 : 硫氧化物 ( 公斤 / 小時 )= 污染物分子量 ( 克 / 莫耳 ) 22.4( 公升 / 莫耳 ) 10-3 ( 公斤 / 克 ) 10-3 ( 公升 / 立方公尺 ) 污染物校正後濃度 (ppm) 廢氣乾基排氣量校正值 ( 立方公尺 / 分 ) 60( 分 / 小時 ) 季排放量 : 硫氧化物 ( 公噸 / 季 )= 空氣污染物單位活動強度排放量 ( 公斤 / 公斤 ) 當季主要原 ( 物 ) 料燃料使用量產品產量或其他經主管機關認定之操作量 ( 公斤 ) S 10-3 ( 公噸 / 公斤 ) S: 使用之燃料含硫率 (%) 34

35 排放量計算範例 -1 下表為某石化工廠之自動連續監測數據, 試計算當季 SO x 之排放量月份排放流率 (Nm 3 /min) 含氧率 (%) 平均濃度 (ppm) 排放強度 (kg/kl) 解 : 4 月份 SO x 排放量計算 : 64 ( 克 / 莫耳 ) 22.4 ( 公升 / 莫耳 ) 10-3 ( 公斤 / 克 ) 10-3 ( 公升 / 立方公尺 ) 2.17 (ppm) ( 立方公尺 / 分 ) 60 ( 分 / 小時 ) x 24( 小時 / 天 ) x 30( 天 / 月 )= ( 公斤 / 月 ) 當季排放量 : = 公斤 35

36 排放量計算範例 -2 某鍋爐使用低硫燃油,1-3 月共使用 277 公秉含硫份為 0.5% 之燃料油, 產生之污染物經濕式排煙脫硫設備處理後排出, 已知其硫氧化物去除效率為 60%, 且硫氧化物排放係數為 19.0 S ( 公斤 / 公秉燃油 ), 試問此一鍋爐季排放量為何? 解 : 季排放量 = (100-60)%/1000 =1.643 公噸 36

37 排放量計算範例 -3 某固定污染源宣稱其使用之燃油的含硫量為 0.5%, 環保局針對其煙囪排氣測得之 SO 2 排放係數為 18.2 公斤 / 噸燃油, 試問其含硫量是否正確? 解 : 如燃油之含硫量為 0.5%, 則燃燒每噸燃油產生之 SO 2 量為 5 公斤 S 2 公斤 SO 2 公噸燃油 1 公斤 S =10 公斤 SO 2 故含硫量 0.5% 並不正確正確含硫量為 % 公斤 SO 2 公噸燃油 1 公斤 S 2 公斤 SO 2 = 9.1 公斤 S 公噸燃油 37 =

38 新鍋爐空氣污染物排放標準 38

39 硫氧化物控制技術排煙脫硫 (FGD) 採用低硫燃料如天然氣採用脫硫煤有機硫以化學反應去除無機硫以 FeSO 2 存在, 以水洗去除採用高煙囪利用大氣擴散排煙脫硫乾式半乾式濕式 39

40 硫氧化物控制技術選用低硫燃料 - 如天然氣燃料進入燃燒室前, 先行處理以降低硫份加氫脫硫洗煤 - 柴油汽油 : 液體燃料在精煉過程, 產生 H 2 S 以脫去硫份 R-S+H 2 H 2 S+R R: 有機官能基 - 以含硫量 3% 的重油為例, 經加氫脫硫處理, 含硫量可降至 0.3% - 煤中含硫份可分為礦物質 ( 如 FeS 2 及硫酸鹽 ) 及有機質 ( 如 C x H y S z ); 礦物質硫份可經由碾碎沖洗篩選等方式隨雜質去除, 有機質硫份需以微波或濕熱等方式將化學鍵破壞方可去除 40

41 流體化床燃燒 (Fluidized Bed Combustion) 助燃空氣由燃燒爐底注入, 使燃料和填充料 ( 通常為碳酸鈣或白雲石 ) 成懸浮狀態燃燒所產生的二氧化硫可被填充料吸附, 除硫效果可達 90% 41

42 觸媒氧化法 (Catalytic Oxidation) 將廢氣於高溫下通過五氧化二釩 (V 2 O 5 ) 觸媒, 使 SO 2 氧化為 SO 3,SO 3 與水蒸氣反應生成硫酸氣流中粒狀物先以集塵器去除, 再通過觸媒氧化床, 已脫硫的廢氣則通過空氣預熱器回收熱能, 將溫度降至接近露點氣體通過熱交換器, 使硫酸氣冷凝成液態以利收集脫硫後廢氣於排出煙囪前尚需經過除霧器 (T = 140 ) 將廢氣中殘留的酸性液滴氣化並以吸收器去除優點為系統簡單, 產生之硫酸可出售 42

43 觸媒氧化法 (Catalytic Oxidation) Sulfuric acid (H 2 SO 4 ) is formed through the contact. 43

44 濕式脫硫法以 CaCO 3 CaO 為吸收劑, 副產品為石膏以 MgO Mg(OH) 2 為吸收劑, 副產品為硫酸鎂以 NaOH 為吸收劑, 副產品為硫酸鈉 44

45 濕式排煙脫硫主要步驟濕式排煙脫硫主要步驟煙氣冷卻與洗滌預洗滌將溫度降至飽和溫度 (50~55 ) SO 2 與吸收劑反應副產物及廢棄物處理煙氣排放前再加熱 45

46 濕式脫硫程序反應機制 -1 Lime Scrubbing - 吸收槽內噴入鹼性石灰乳泥與使廢氣中 SO 2 反應形成 CaSO 3 和 CaSO 4, 以去除 SO 2 CaO+2H 2 O Ca(OH) 2 SO 2 +H 2 O H 2 SO 3 H 2 SO 3 +Ca(OH) 2 CaSO 3 2H 2 O Limestone Scrubbing - 吸收槽內噴入鹼性石灰石乳泥, 與 SO 2 反應形成 CaSO 3 及 CaSO 4 CaCO 3 +H 2 O+2SO 2 Ca +2 +2HSO 3- +CO 2 CaCO 3 +2HSO 3- +Ca +2 2CaSO 3 +CO 2 +H 2 O CaSO 3 +1/2O 2 CaSO 4 46

47 濕式脫硫程序反應機制 -2 雙鹼法 1. 可克服石灰及石灰洗滌法易結垢的缺點, 乃使用兩種鹼劑和兩套程序去除 SO 2, 常用者為鈉鈣雙鹼法 2. 使用鈉基 ( 亞硫酸鈉 / 氫氧化鈉 ) 鹼劑於洗滌塔內吸收 SO 2, 吸收液再以鈣基 ( 石灰 / 石灰石 ) 鹼劑進行再生, 生成亞硫酸鈣及少量硫酸鈣沉澱物, 再生後的溶液返送洗滌塔內, 循環使用 47

48 濕式除硫程序反應機制 -3 雙鹼法 1. 吸收反應 Na 2 SO 3 +SO 2 +H 2 O 2NaHSO 3 2NaOH+SO 2 Na 2 SO 3 +H 2 O 2. 再生反應 2NaHSO 3 +Ca(OH) 2 Na 2 SO 3 +CaSO 3 H 2 O Na 2 SO 3 +Ca(OH) 2 +H 2 O 2NaOH+CaSO 3 H 2 O 3. 氧化反應 Na 2 SO 3 +O 2 Na 2 SO 4 Na 2 SO 4 +Ca(OH) 2 +2H 2 O 2NaOH+CaSO 4 H 2 O 48

49 濕式脫硫程序反應機制 -4 氫氧化鎂法 Mg(OH) 2 +SO 2 MgSO 3 +H 2 O MgSO 3 +1/2O 2 MgSO 4 鈉鹽除硫法 Na 2 CO 3 +SO 2 Na 2 SO 3 +CO 2 2NaOH+SO 2 Na 2 SO 3 +H 2 O 49

50 半乾式排煙脫硫法 SO 2 與霧化吸收劑反應而吸收去除因接觸面積廣, 故質傳與熱導效率均佳質傳 - 酸性氣體透過液氣界面與吸收劑作用熱傳 - 小液滴吸收廢氣的顯熱, 溫度上升, 水分蒸發反應程序 SO 2 擴散進入霧化液滴液滴表面繼續蒸發, 同時 SO 2 溶解成液體, 反應後生成物沉澱水分蒸發, 使吸收漿液形成粉塵最後以袋式集塵器收集粉塵, 由於濾袋的濾餅上仍殘留未反應之吸收劑, 若廢氣中水氣含量足夠, 濾餅可進一步吸收 SO 2 50

51 半乾式排煙脫硫系統 51

52 乾式排煙脫硫系統液氣混合方式方式並流式逆流式混流式特性乾燥快, 吸收劑液滴生命期短吸收塔內溫度分佈均勻需較高的吸收塔, 但噴嘴較不易堵塞乾燥慢, 吸收劑液滴生命期長吸收塔內溫度成梯度分佈同時有並流與逆流之接觸方式氣體和吸收劑有較長接觸時間 52

53 半乾式排煙脫硫系統霧化器選擇旋轉式霧化器及二流體噴嘴旋轉式管線較二流體簡單, 大型系統多選擇旋轉式二流體噴嘴較易操作維修, 幾乎不用停機維修旋轉式需有一組備用流量 (acfm) 選用建議 50,000 ~ 125,000 SO 2 去除率需達 70% 以上時, 使用二流體噴嘴 125,000 ~ 300,000 依 SO 2 去除效率決定 > 300,000 使用旋轉式霧化器 53

54 乾式排煙脫硫法將吸收劑粉體注入煙道中, 與煙氣中之 SO 2 反應去除之常用吸收劑為鈉基 (NaHCO 3 ) 與鈣基 (Ca(OH) 2 ) 鹼劑本法屬應急措施, 設備簡單, 固定成本低, 吸收劑用量大, 操作成本高, 廢氣量大時不適合採用 54

55 乾式排煙脫硫系統 55

56 乾式排煙脫硫反應機制石灰吹入法石灰石粉末吹入鍋爐燃燒室, 在高溫氣流中直接與 SO 2 反應, 以石膏之形式捕集於集塵器中 CaCO 3 CaO+CO 2 SO 2 +CaO CaSO 4 活性氧化錳活性氧化錳粉末均勻噴入廢氣中, 在吸收塔中反應為硫酸錳, 當作粒狀物以集塵器回收為回收硫銨, 可加氨與硫酸錳反應為硫銨, 活性氧化錳可再回收使用 SO 2 +MnO 2 MnSO 4 MnSO 4 + NH 3 + H 2 O (NH 4 ) 2 SO 4 +MnO 2 56

57 控制系統濕式石灰 / 石灰石法初設費操作費廢水量副產品中低少石膏備註普遍應用於大型發電廠產生濕廢棄物高 L/G 氫氧化鎂吸收法低高多硫酸硫元素高去除率適用於中小型鍋爐及汽電廠鈉基吸收法中低多 - 適用於生產 NaOH 或蘇打灰之工廠使用廢棄物脫水不易半乾式滌氣法乾式吸收劑注入法中低 - - 低低 - - 產生乾的產物適用於含硫量低之燃料廢棄物會沉積於反應器內簡便, 但去除率不高產生大量廢棄物流體化床法低低 - - 可去除 SO x 57

58 排煙脫硫法影響去除之因子 1. 吸收劑選擇 2. 吸收塔形式 3. ph 值 4. 液氣比 5. 化學計量比 6. 氯離子濃度 7. 煙氣速度 8. 壓降 9. 溫度 10. 濃度 58

59 吸收劑選擇種類反應物莫耳比越高, 除硫效率越佳 NaOH 溶液之除酸效率或利用率都較 Ca(OH) 2 高以 NaOH 為吸收劑之產品為鈉鹽, 易溶於水, 處理較麻煩考量除酸效率設備成本操作成本後處理成本 59

60 吸收劑選擇 - 鈉基鎂基或鈣基流量 (Nm 3 /hr) < 50,000 NaOH 50,000 ~ 70,000 Mg(OH) 2 溶液 70,000 ~ 350,000 > 100,000 > 350,000 適用吸收劑採 MgO 經消化的 Mg(OH) 2 採雙鹼劑, 以溶解度高反應性強者為吸收劑, 以溶解度低單價低者為消耗藥劑利用費用較低的鈣基吸收劑, 如 CaO CaCO 3 Ca(OH) 2 60

61 除霧器小型填充材 Chevron 型除霧網氈以塑膠樹脂材質者, 需做好高溫防制設計自動溫控設計高溫緊急噴水裝置煙氣緊急排放裝置 61

62 ph 值吸收劑為鹼性, 易溶解於酸性溶液, 可吸收 SO 2 成亞硫酸鹽 ph 值越高越有利於 SO 2 之吸收提高化學計量比, 即增加吸收劑用量良好的 ph 值控制有助於避免結垢理想之吸收液 ph 值, 視不同吸收劑而定石灰石因其較不易解離, 為 5.0~6.0 氫氧化鎂氫氧化鈉及碳酸鈉, 為 6.0~7.0 62

63 液氣比 (L/G Ratio) 吸收劑量與煙氣量之比 (L/m 3 ) 高 L/G 可提供較佳之液氣混合及接觸面積,SO 2 吸收率越高不同吸收塔設計,L/G Ratio 亦不同, 噴淋塔約 8~12 篩板塔約 2~6 填充塔約 2~6 高 L/G 導致吸收過程之壓損增加, 需使用較大的風車馬力, 亦增加操作成本 63

64 化學計量比 (Ca/S) 吸收劑用量與 SO 2 去除量之莫耳比 (Ca/S) 理論上一莫耳 CaCO 3 可與一莫耳 SO 2 反應, 但為求反應完全, 通常 Ca/S > 1 化學計量比越高,pH 值越高, 除硫效率越佳, 但同時也增加吸收劑耗用量 64

65 氯離子濃度 HCl 比 SO 2 更易溶解於水中, 並耗用部份吸收劑 ( 如石灰石 ), 反應生成 CaCl 2 吸收塔中的氯離子大都來自燃煤或焚化過程產生之 HCl 氯離子會累積在反應槽中, 降低吸收劑之 ph 值, 進而影響系統之除硫效率濃度高時會加速設備腐蝕, 因此氯離子濃度不可超過 0.02% 65

66 煙氣速度煙氣速度影響吸收塔內液氣的接觸效果及壓降提高煙氣速度可增加擾流程度, 增加液氣之接觸效果, 提高 SO 2 去除率但煙氣速度過大時, 容易造成水氣隨煙氣逸出 (carryover) 現象水滴中常含有石灰石漿液及飛灰等成份, 含此成份之水滴隨煙氣通過除霧器時, 易造成除霧器結垢與堵塞影響煙氣中液滴的數量及大小, 進而影響除霧器設計及效率 66

67 溫度溫度太高 - 除硫效果不佳, 且需較大之吸收塔體積, 增加設備成本溫度偏低 - 可能因冷凝引起酸蝕而損壞設備最佳出口溫度宜控制在露點溫度以上 10 ~ 20 o C 出口溫度越低, 除硫效果越好, 但過低時, 水份無法完全蒸發 67

68 石灰石需求計算例題使用濕式石灰石除酸系統去除煙道氣中 SO 2 ( 質量流率 5000 kg/hr), SO 2 去除效率需達 90% CaCO 3 之實際用量為化學計量之 110%, 石灰石中 CaCO 3 含量為 93% ( 以重量計 ), 其餘 7% 為惰性物質, 試求此除酸系統之石灰石需求量解 : CaCO 3 + SO 2 + 2H 2 O CaSO 3 2H 2 O + CO 2 CaCO 3 :SO 2 = 1:1 = W 100 : CaCO 3 = 7031 kg/hr 實際 CaCO 3 需求量 = (7031/0.93) 1.1 = 8316 kg/hr 68

69 防制設備操作參數設備濕式乾式半乾式操作參數吸收液 ph 石灰石 5~6 氫氧化鎂 6~7 氫氧化鈉碳酸鈉 6~7 液氣比石灰石 8~13.4 L/m 3 Ca/S 比 : 石灰石 1.0 吸收劑噴入量當量比 ( 吸收劑 / 酸性氣體 ) 吸收劑噴入量出口溫度近絕熱飽和溫度吸收液 ph 石灰石 5~6 氫氧化鎂 6~7 氫氧化鈉碳酸鈉 6~7 液氣比出口溫度露點溫度 10~20 以上廢氣流量吸收劑噴入量 69

70 操作問題及改善對策 -1 操作問題噴淋嘴阻塞填充物結垢徵兆問題原因改善對策噴嘴噴淋角度變小或偏斜流量計流量不正常或壓降升高 1. 來自廢氣中的粒狀物污染物沉澱 2. 化學反應產生結垢化學反應產生的結垢 1. 循環水槽中增設柵欄以阻隔粒狀物被泵吸入, 設計時應選用適當的噴嘴及管線口徑, 並經常清洗 2. 定時更換洗滌液, 並增旁通 (bypass) 管線增加液氣比控制 ph 值增加循環水槽中洗滌液停留時間增設再分佈器選擇效果較佳澆注器及添加化學藥劑, 並且每年固定清洗或更換填充物, 以改善結垢狀況 70

71 操作問題及改善對策 -2 操作問題洗滌塔之生物黏膜附著徵兆問題原因改善對策浮子式流量計有青苔生長 1. 廢氣中含有揮發性有機物 ( 提 1. 避免 VOCs 與含氨氣或硝酸供微生物生長氣體的廢氣進入同一洗滌所需之碳源 ) 塔, 並應避免使用地下水 2. 使用的洗滌液廢水生物處理後之放流水中含有氮鹽以及 RO 逆滲透的濃縮廢水 (NO - 3 或 NH 4+ ), 2. 生物黏膜生長後, 於洗滌如使用地下水塔定期維護時, 利用殺菌或廢氣中含有劑將生物膜剝除硝酸或氨氣 71

72 操作問題及改善對策 -3 操作問題白煙問題徵兆問題原因改善對策煙囪出口有明顯白煙 1. 尾氣濕度過高 2.SiO 2 微粒成為飽和水蒸氣之凝結核 1. 檢查是否為塔頂液體分散器之噴嘴力道過強, 導致水滴以噴霧狀被氣流帶出, 形成過飽和水氣 2. 裝設除霧器或提高除霧效果 3. 檢視管線, 是否酸鹼氣體混合排入洗滌塔內 72

73 操作問題及改善對策 -4 操作問題洗滌塔處理效率降低徵兆問題原因改善對策監測濃度過高或有明顯之異味 1. 循環水之 ph 值過低或過高 2. 循環水量不足 3. 液體分散不均 4. 槽化產生 1. 檢查 ph 探測針是否正常 2. 檢查加藥系統之泵閥或管線是否堵塞 3. 檢查循環水之泵控制閥或管線是否正常 4. 檢查並清理液滴分散器或增設再分佈器 5. 檢查填充物是否結垢腐蝕或壓堆變形 73

74 操作問題及改善對策 -5 積垢問題操作問題腐蝕及沖蝕廢棄石灰洗滌後廢氣溫度降低廢氣再加熱改善方法 1. 定期以檸檬酸清洗 2. 洗滌液中加入硫酸鎂, 可降低結垢金屬管線閥件採用防護性砌襯物處置可再利用於水泥業及防火板材業或考慮做為農用, 減少廢棄物處理成本 74

75 新穎脫硫技術 -plasma + scrubbing 75

76 新穎脫硫技術 - plasma + scrubbing 76

77 新穎脫硫技術 - plasma + scrubbing Dependence of NO, NO 2, NO x, and SO 2 concentrations on applied voltage: (a) by the DBDs only; (b) by the whole CPS (combined plasma scrubbing) system. 77

78 新穎脫硫技術 - plasma + scrubbing Energy efficiency of the CPS system 78

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中國的煤

中國的煤課內活動及課後練習的建議答案課內活動討論區 ( 3 頁 ) 1 2 網上追蹤 ( 5 頁 ) 2008 年末世界各地煤的蘊藏量地區蘊藏量 ( 百萬公噸 ) 佔全球的百分比 097 29.8% 15 00 1.8% 272 33.0% 1 38 0.2% 32 013 3.9% 259 253 114 500 31.4% 13.9% 82 001 100.0% 272.2.1 15.0 32.0