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2 目 錄 鍋 爐 減 少 氮 氧 化 物 排 放 控 制 技 術 探 討 / 陳 建 志 3 大 型 發 電 鍋 爐 飼 水 泵 再 循 環 控 制 閥 洩 漏 改 善 實 例 / 陳 秉 煌 33 淺 談 蒸 汽 系 統 配 管 / 朱 應 欽 47 探 討 壓 力 容 器 的 耐 壓 試 驗 / 侯 惠 仁 65 船 艦 機 械 及 管 系 熱 絕 緣 要 求 準 則 之 研 析 / 楊 福 正 77 過 氧 化 氫 應 用 於 丙 烯 環 氧 化 製 程 反 應 器 單 元 之 危 害 評 估 / 劉 上 豪 王 天 賜 徐 啟 銘 93 生 質 裂 解 油 混 合 重 油 鍋 爐 燃 燒 應 用 / 楊 熾 森 李 文 湧 吳 森 榮 萬 皓 鵬 111 安 全 閥 國 際 標 準 簡 介 / 黃 土 墻 125 ~2~

3 鍋 爐 減 少 氮 氧 化 物 排 放 控 制 技 術 探 討 陳 建 志 一 氮 氧 化 物 的 成 因 成 因 鍋 爐 燃 燒 石 化 燃 料, 在 高 溫 下 由 燃 料 中 所 含 石 化 燃 料 氮 與 空 氣 中 的 氮 在 高 溫 下 氧 化 而 成 氮 氧 化 物 在 大 氣 中 的 種 類 很 多 如 NO NO 2 N 2 O N 2 O 3 N 2 O 4 N 2 O 5 等, 其 中 以 NO 及 NO 2 對 大 氣 污 染 最 有 影 響,NO 的 極 小 部 份 在 火 爐 內 會 成 為 NO 2,NO 無 害, 但 NO 2 有 很 強 的 毒 性 ;NO 無 色,NO 2 赤 褐 色, 在 空 氣 中 若 有 50ppm, 則 在 50cm 厚 的 空 氣 層 可 看 出 它 的 存 在 ; 這 些 總 括 稱 為 NO X 燃 燒 機 構 在 高 溫 度 場 合 的 O 2 與 N 2 歷 經 各 種 中 間 反 應 階 段, 最 後 成 為 N 2 + O 2 2NO - 43 kcal 亦 即 溫 度 愈 高 時,NO 濃 度 愈 大, 放 出 於 大 氣 中 的 NO 2 會 因 太 陽 紫 外 線 而 成 為 NO 紫 外 線 ~2200 NO + O 形 成 O + O 2 O 3, 再 由 此 造 成 O 3+ NO NO 2+ O 2, 如 此 循 環 不 已 ; 或 直 接 氧 化 如 右 :NO +1/2O 2 NO kcal 此 時, 溫 度 愈 高 時,NO 2 的 濃 度 也 愈 高 ; 總 之, 放 出 於 大 氣 中 的 NO 2 在 大 氣 中 生 成 NO NO 2 N 2 O N 2 O 3 N 2 O 4 N 2 O 5 等, 它 們 與 未 燃 燒 的 碳 化 氫 結 合 形 成 中 間 生 成 物, 它 們 總 稱 氧 化 物 (oxidant); 因 而, 為 了 防 止 生 成 oxidant, 要 減 少 NO 的 生 成, 亦 即 要 在 低 溫 度 燃 燒 ; 因 在 高 溫 高 負 荷 燃 燒 時,NO 的 發 生 量 會 增 大, 又 為 了 減 少 NO 2, 須 減 少 過 剩 的 氧 氣, 並 使 未 燃 燒 的 碳 化 氫 不 放 出 NOX 的 形 成 NO X 的 形 成 主 要 經 由 兩 種 途 徑 : 燃 料 氮 氧 化 物 (Fuel NO X): 由 燃 料 中 所 含 有 的 氮 成 份, 在 燃 燒 時 與 氧 化 合 而 形 成, 除 了 選 擇 含 低 氮 的 燃 料 外, 無 法 改 變 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X): 火 焰 在 高 溫 下, 使 燃 燒 氣 體 中 的 氮 (N 2) 與 氧 (O 2) 產 生 反 應 而 形 成 當 火 焰 峰 溫 大 於 1600 時, 熱 式 NO X 急 遽 產 生 ~3~

4 可 藉 由 燃 燒 方 法 或 方 式 減 少 影 響 NOX 形 成 的 因 素 : 火 焰 溫 度 : 火 焰 溫 度 愈 高, 熱 式 氮 氧 化 物 NO X 愈 高 滯 留 時 間 : 燃 燒 反 應 物 在 高 溫 火 焰 中 滯 留 時 間 愈 長, 愈 增 加 氮 氧 化 物 NO X 之 生 成 擾 流 強 度 : 火 焰 擾 流 (Turbulence) 強 度 愈 大, 愈 促 進 燃 料 與 空 氣 混 合, 使 氮 氧 化 物 NO X 容 易 生 成 空 氣 過 剩 率 : 減 少 空 氣 過 剩 率 則 火 焰 中 N 或 O 2 的 濃 度 也 減 少, 可 降 低 氮 氧 化 物 NO X 的 形 成 二 氮 氧 化 物 對 環 境 的 危 害 氮 氧 化 物 與 大 氣 中 的 水 分 結 合, 產 生 含 有 硝 成 份 的 雨, 對 動 植 物 及 水 土 造 成 傷 害, 例 如 植 物 的 葉 脈 或 邊 緣 出 現 不 規 則 水 螫 壯 傷 害 使 植 物 逐 漸 壞 死 或 有 顏 色 斑 點 造 成 農 作 物 減 產 乃 至 死 亡, 致 生 長 環 境 不 利 氮 氧 化 物 中 大 量 的 NO 在 大 氣 迅 速 被 氧 化 生 成 NO 2, 經 紫 外 線 照 射 與 廢 氣 中 的 炭 氫 化 合 物 (CxHy) 產 生 光 合 作 用, 形 成 有 毒 煙 霧 (MIST), 對 人 的 眼 鼻 心 肺 肝 及 造 血 組 織 有 強 烈 刺 激 和 損 害 作 用 ; 又 由 於 高 溫 燃 燒 後 形 成 的 氮 氧 化 物 增 多, 致 臭 氧 層 (O 3) 發 生 破 洞 因 而 改 變 大 氣 結 構, 致 大 氣 溫 度 升 高 ; 又 太 陽 光 紫 外 線 增 加 且 無 隔 離 作 用 造 成 皮 膚 癌 免 疫 系 統 疾 病 氮 氧 化 物 因 反 應 產 生 的 硝 酸 鹽 和 亞 硝 酸 鹽 造 成 環 境 破 壞 例 如 : 對 建 築 物 產 生 腐 蝕 衣 物 退 色, 煙 霧 使 橡 膠 製 品 老 化 對 生 活 環 境 不 利 因 NO X 的 產 生 不 利 人 們 生 存, 因 此, 政 府 訂 定 了 NO X 排 放 值 三 政 府 法 定 NO X 排 放 值 政 府 為 了 降 低 NO X 排 放 值, 於 81 年 發 佈 了 固 定 污 染 源 空 氣 污 染 物 排 放 標 準, 將 工 業 鍋 爐 氮 氧 化 物 排 放 標 準 依 附 其 內, 如 下 表 所 示 排 放 標 準 空 氣 污 染 物 氣 體 燃 料 液 體 燃 料 固 體 燃 料 氮 氧 化 物 值 NO X 150ppm 250ppm 350ppm 上 表 所 列 排 放 標 準 係 排 放 廢 氣 中 O 2 含 量 以 6% 為 準 而 又 為 了 進 一 步 達 到 節 能 減 炭 及 進 一 步 改 善 空 氣 之 污 染, 又 於 91 年 公 告 固 定 污 染 最 佳 可 行 控 制 技 術, 規 定 公 私 場 所 固 定 污 染 源 得 優 先 採 用 附 表 所 列 最 佳 ~4~

5 可 行 控 制 技 術, 其 空 氣 污 染 物 排 放 應 符 合 所 列 排 放 濃 度, 排 放 削 減 率, 排 放 係 數 或 其 他 規 定 製 程 具 有 下 列 程 序 之 一 者 汽 力 發 電 程 序 汽 電 共 生 程 序 鍋 爐 蒸 汽 產 生 程 序 熱 媒 加 熱 程 序 附 表 污 染 物 氮 氧 化 物 之 最 佳 可 行 控 制 技 術 條 件 說 明 符 合 下 列 條 件 之 一 者, 最 佳 可 行 控 制 技 術 但 廢 熱 鍋 爐 不 在 此 限 鍋 爐 蒸 汽 量 80 噸 / 小 時 以 上 輸 入 熱 值 61.5 百 萬 千 卡 / 小 時 以 上 鍋 爐 蒸 汽 量 50 噸 / 小 時 以 上, 未 滿 80 噸 / 小 時 輸 入 熱 值 40 百 萬 千 卡 / 小 時 以 上, 未 滿 61.5 百 萬 千 卡 / 小 時 鍋 爐 蒸 汽 量 13 噸 / 小 時 以 上, 未 滿 50 噸 / 小 時 輸 入 熱 值 10 百 萬 千 卡 / 小 時 以 上, 未 滿 40 百 萬 千 卡 / 小 時 可 行 控 制 技 術 使 用 低 污 染 性 氣 體 及 選 擇 性 觸 媒 還 原 技 術 ; 或 低 氮 氧 化 物 燃 燒 器 及 火 上 空 氣 噴 注 技 術 ; 或 選 擇 性 觸 媒 還 原 技 術 ; 或 低 氮 氧 化 物 燃 燒 及 選 擇 性 觸 媒 還 原 技 術 所 採 行 技 術 應 使 空 氣 污 染 物 符 合 排 放 濃 度 小 於 或 等 於 50ppm 或 排 放 削 減 率 大 於 或 等 於 80% 規 定 控 制 或 處 理 前 排 放 度 達 1,250ppm 以 上 者 僅 適 用 排 放 濃 度 規 定 可 行 控 制 技 術 使 用 低 污 染 性 氣 體 為 燃 料 ; 或 低 氮 氧 化 物 燃 燒 器 及 煙 道 迴 流 技 術 ; 或 選 擇 性 無 觸 媒 還 原 技 術 ; 或 低 氮 氧 化 物 燃 燒 器 及 火 上 空 氣 噴 注 技 術 所 採 行 技 術 應 使 空 氣 污 染 物 符 合 排 放 濃 度 小 於 或 等 於 150ppm 或 排 放 削 減 率 大 於 或 等 於 60% 規 定 控 制 或 處 理 前 排 放 度 達 625ppm 以 上 者 僅 適 用 排 放 濃 度 規 定 可 行 控 制 技 術 : 低 氮 氧 化 物 燃 燒 器 所 採 行 技 術 應 使 空 氣 污 染 物 符 合 排 放 濃 度 小 於 或 等 於 180ppm 或 排 放 削 減 率 大 於 或 等 於 40% 規 定 控 制 或 處 理 前 排 放 度 達 410ppm 以 上 者 僅 適 用 排 放 濃 度 規 定 四 減 少 氮 氧 化 物 的 各 種 排 放 控 制 技 術 燃 燒 系 統 調 整 法 安 裝 O 2 偵 測 器 並 調 整 過 剩 氧 氣 量, 以 降 低 過 剩 率, 可 達 到 降 低 NO X 及 提 昇 鍋 爐 效 率 之 雙 重 目 的 ~5~

6 降 低 過 剩 空 氣 也 必 需 同 時 保 持 低 CO 排 放 值, 以 避 免 有 大 量 未 燃 炭 產 生 致 排 出 黑 煙 依 負 載 以 控 制 器 調 節 空 氣 擋 板 開 關 或 送 風 機 加 裝 變 頻 器 採 用 較 乾 淨 燃 料 不 同 燃 料 的 燃 料 氮 氧 化 物 (Fuel NO X ) 排 放 量 不 同, 其 大 小 順 序 為 : 煤 > 重 柴 油 > 天 然 氣, 其 燃 料 價 格 以 往 也 依 序 增 加, 但 近 年 來 因 石 化 能 源 價 格 上 漲, 天 然 氣 被 大 量 發 現 及 開 採 反 比 重 柴 油 等 便 宜 煤 油 若 變 換 天 然 氣 的 燃 料, 需 更 換 新 的 燃 料 供 應 系 統, 此 外 燃 燒 器 本 體 也 需 要 考 慮 更 新 或 修 改 降 低 空 氣 預 熱 溫 度 鍋 爐 若 設 有 空 氣 預 熱 器, 將 部 分 空 氣 旁 通 不 經 預 熱 直 接 引 入 燃 燒 器, 即 可 降 低 預 熱 溫 度 降 低 空 氣 預 熱 溫 度, 雖 可 降 低 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X), 此 時 為 不 使 鍋 爐 效 率 降 低, 要 增 設 節 熱 器 以 上 適 合 總 量 氮 氧 化 物 (NO X) 排 放 在 法 規 邊 緣 時 採 用 新 設 鍋 爐 不 設 空 氣 預 熱 器, 只 設 節 熱 器 降 低 鍋 爐 燃 燒 室 負 載 率 降 低 鍋 爐 燃 燒 室 負 載 率, 燃 燒 器 之 燃 料 消 耗 跟 著 降 低, 則 可 使 燃 燒 室 火 焰 溫 度 降 低 既 設 鍋 爐 一 般 降 載 25%,NO X 排 放 可 降 低 5-10% 新 設 鍋 爐 選 用 燃 燒 室 較 大 者 低 NO X 燃 燒 器 : 在 設 計 上 採 用 下 列 四 種 方 式 及 其 綜 合 應 用 控 制 混 合 式 : 利 用 漩 渦 器 (SWIRLER) 或 保 焰 板 (DISTRIBUTE PLATE), 控 制 燃 料 與 空 氣 的 混 合 度 即 擾 流 強 度, 以 降 低 NO X 之 生 成 分 散 火 焰 式 : 分 散 火 焰 使 燃 燒 火 焰 體 積 增 大, 可 降 低 火 焰 中 心 溫 度, 因 而 _ 降 低 NO X 自 身 迴 流 式 : 降 低 火 焰 中 心 氧 濃 度, 可 降 低 NO X 生 成 ) 分 段 燃 燒 式 : 燃 燒 器 的 設 計, 採 用 分 段 空 氣 或 分 段 燃 料 的 方 式, 以 降 低 燃 燒 強 度 氧 濃 度 或 產 生 還 原 火 焰, 降 低 NO X 生 成 空 氣 分 段 供 給 燃 燒 法 : 又 分 為 火 上 空 氣 法 分 段 空 氣 法 火 上 空 氣 法 : 大 型 鍋 爐 的 燃 燒 機 上 排, 都 設 有 火 上 空 氣 孔, 部 份 燃 燒 空 氣 由 火 上 空 氣 孔 導 入, 可 降 低 NO X 分 段 空 氣 法 : 將 燃 燒 空 氣 分 成 二 段 或 三 段, 由 燃 燒 器 的 分 段 空 氣 孔 注 入, 藉 ~6~

7 由 控 制 分 段 空 氣 之 比 例, 以 降 低 NO X 燃 料 分 段 供 給 燃 燒 法 適 合 大 形 直 立 水 管 鍋 爐, 主 燃 燒 區 注 入 60% 燃 料 與 理 論 空 氣 ; 在 燃 燒 區 位 於 主 燃 區 上 方 或 旁 邊, 注 入 剩 餘 之 40% 燃 料, 於 完 全 燃 燒 區 再 注 入 需 要 的 過 剩 空 氣, 使 達 成 完 全 燃 燒 此 項 改 變 需 要 有 充 足 的 爐 膛 空 間, 且 需 修 改 鍋 爐 的 燃 料 與 空 氣 供 應 管 路 中 小 型 鍋 爐 的 燃 燒 器 設 有 兩 段 燃 料 噴 嘴, 經 由 控 制 燃 料 噴 嘴 之 燃 料 比, 可 產 生 還 原 火 焰, 達 到 降 低 NO X 之 目 的 煙 道 氣 迴 流 法 將 部 分 煙 道 排 氣 引 回, 與 燃 燒 空 氣 混 合 後, 注 入 火 焰 中 降 低 氧 濃 度, 可 降 低 火 焰 溫 度, 降 低 熱 式 NO X 對 氣 體 燃 料 的 NO X 降 低 優 於 液 固 體 燃 料 需 加 裝 煙 道 氣 迴 流 管 路 及 加 大 送 風 機 馬 力 採 用 自 身 迴 流 式 則 火 燄 中 心 降 低 氧 濃 度, 可 降 低 NO X 生 成 ) 高 壓 水 霧 化 或 蒸 汽 注 入 法 將 水 霧 化 或 蒸 氣 噴 入 火 焰 中, 雖 可 分 散 火 焰 降 低 火 焰 溫 度, 以 降 低 NO X 排 放 值, 但 亦 略 降 低 鍋 爐 效 率 適 合 NO X 排 放 值 在 法 規 邊 緣 時 採 用 原 鍋 爐 需 加 裝 噴 水 霧 化 或 噴 蒸 汽 管 路 當 噴 水 或 噴 汽 量 時, 為 避 免 露 點 溫 度 提 高 易 造 成 節 能 設 備 及 煙 道 腐 蝕, 故 較 適 用 於 氣 體 燃 料 的 鍋 爐 擇 性 無 觸 媒 還 原 法 (Selective Non-Catalytic Reduction 簡 稱 SNCR) 將 NH 3 或 尿 素 水 溶 液 注 入 的 煙 道 氣 中, 將 NO X 還 原 為 H 2 O 及 N 2 需 準 確 計 算 鍋 爐 爐 膛 溫 度 分 佈 及 安 裝 還 原 劑 噴 注 管 路 及 槽 適 合 大 型 水 管 鍋 爐, 有 NH 3 釋 出 鍋 爐 的 顧 慮 選 擇 性 觸 媒 還 原 法 (Selective Catalytic Reduction 簡 稱 SCR) 選 擇 觸 媒 及 NH 3 在 之 下, 將 煙 道 氣 中 的 NO X 還 原 為 N 2 及 H 2 O 雖 NO X 去 除 率 高 但 投 資 成 本 亦 高, 需 要 有 裝 置 觸 媒 之 空 間, 故 一 般 大 型 鍋 爐 較 適 合 採 用 廢 氣 觸 媒 應 有 效 回 收 或 再 生, 否 則 造 成 二 次 污 染 五 鍋 爐 減 少 氮 氧 化 物 排 放 控 制 技 術 例 說 明 已 知 鍋 爐 燃 燒 時 產 生 NO X 對 人 們 及 環 境 的 影 響 甚 大, 故 怎 樣 才 能 降 低 氮 氧 化 ~7~

8 物, 現 就 前 所 述 的 幾 個 方 法 以 氮 氧 化 物 (NO X) 形 成 的 兩 種 主 要 途 徑 分 析 說 明 主 要 的 兩 種 途 徑 : 燃 料 氮 氧 化 物 量 (FUEL NO X) 的 形 成 : 燃 料 中 的 氮 成 份, 在 燃 燒 時 與 氧 化 合 形 成 燃 料 氮 氧 化 物 (F.NO), 除 了 選 擇 含 低 氮 的 燃 料 外, 無 法 改 變, 說 明 如 下 : 設 有 一 水 管 鍋 爐, 其 蒸 發 量 為 25T/H, 燃 燒 室 容 積 24.5M 3, 燃 料 分 別 使 用 重 油 及 天 然 氣 (LNG) 各 專 燒, 燃 油 消 耗 量 1790/ KG/H, 燃 油 中 含 氮 份 (N) 各 為 重 量 的 0.3% 0.25% 0.2% 等 三 種 ; 則 燃 燒 時 之 燃 料 氮 氧 化 物 量 (FUEL NO X) 依 重 油 中 所 含 氮 量 決 定, 其 大 略 計 算 式 如 下 : F.NO = FN /14 G O+ m - 1 A O 10 6 O 2 / O 2 換 算 值 21 - O 2 式 中 F.NO = 燃 燒 後 廢 氣 中 所 產 生 的 燃 料 NO X 量 F.N = 燃 料 中 含 氮 份 %( 以 重 量 計 ) G O = 10.0Nm 3 /kg( 理 論 產 生 乾 廢 氣 量 ) A O = 10.3 Nm 3 /kg( 理 論 需 要 空 氣 量 ) m = 1.15( 過 剩 空 氣 率 ) O 2 = 2.8%( 在 過 剩 空 氣 率 1.15 時 廢 氣 中 含 氧 值 ) = 0.35( 燃 料 中 的 氮 轉 化 為 NO 的 轉 化 率 ) 如 表 1 O 2 換 算 值 = 6%( 目 前 我 國 台 灣 環 保 法 規 ) 表 1 NO X 轉 換 率 ~8~

9 燃 料 中 含 氮 量 = 0.3% 代 入, 則 產 生 的 F.NO F.NO = / / = / PPM 若 以 燃 料 中 含 氮 量 = 0.25% 代 入, 則 產 生 的 FN O F.NO = / / = / PPM 氮 量 = 0.2% 代 入, 則 產 生 的 F.NO F.NO = / / = / PPM 由 以 上 計 算 可 知, 燃 料 中 含 氮 (N) 量 愈 少, 所 產 生 的 NO X 也 愈 少 以 目 前 台 灣 中 油 所 生 產 的 重 油, 含 氮 量 其 法 定 是 在 0.3% 以 下, 一 般 都 位 於 0.25% 左 右, 若 要 降 至 0.2% 以 下 有 待 供 油 的 中 油 公 司 努 力, 因 燃 料 減 硫 不 易 減 氮 更 難 ; 故 為 了 減 少 NO X 排 放, 要 選 擇 含 氮 量 少 的 燃 料 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X) 量 的 形 成 : 燃 燒 時 因 空 氣 中 的 氧 與 氮 反 應 而 形 成 的 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X)T.NO T.NO = B.NO t e q po 21 - O 2 換 算 值 21 - O 2 基 準 值 T.NO = 燃 燒 時 因 空 氣 中 氧 氮 反 應 後 在 廢 氣 中 所 含 NO X 值 B.NO = 依 燃 燒 機 形 式 所 產 生 NO X 值 ( 依 燃 燒 機 廠 家 或 型 式 不 同 而 異 ) t = 依 空 氣 溫 度 的 補 正 係 數, 如 表 2 e = 依 鍋 爐 燃 燒 室 負 荷 的 補 正 係 數, 如 表 3 q = 依 鍋 爐 燃 燒 機 容 量 的 補 正 係 數, 如 表 4 po = 燃 燒 機 風 壓 差 廢 氣 中 O 2 值 基 準 風 壓 差 設 計 O 2 值 O 2 換 算 值 21 - O 2 基 準 值 廢 氣 中 O 2 值 = 2.8%( 空 氣 溫 剩 率 m = 1.15 時 ) 設 計 O 2 值 = 2% 為 準 O 2 換 算 值 = 6%( 目 前 我 國 台 灣 的 環 保 法 規 ) ~9~

10 O 2 基 準 值 = 4%( 燃 燒 機 一 般 基 準 值 ) 由 計 算 式 中 的 O 2 換 算 值 及 基 準 值 可 知 : 空 氣 過 剩 率 愈 少,O 2 值 也 愈 少,NO X 值 同 樣 也 愈 少, 故 燃 燒 系 統 要 調 整 好 表 2 空 氣 溫 度 補 正 係 數 ( 燃 重 油 ) 表 3 燃 燒 室 負 荷 補 正 係 數 ~10~

11 表 4 燃 燒 機 容 量 補 正 係 數 依 燃 燒 機 形 式 的 不 同 分 一 般 型 及 低 氮 氧 化 物 型 因 燃 燒 熱 產 生 NO X 值 (T.NO) 計 算 式 如 下 : 一 般 型 設 B.NO = 85PPM( 依 一 般 型 日 本 VOLCANO 生 產 VS TYPE 為 例 ) t = 1.3( 有 節 能 設 備 空 氣 預 熱 器, 空 氣 入 燃 燒 機 125 ) 如 表 2 e = 1.21( 鍋 爐 燃 燒 室 負 荷 = Kcal/M 3 H) 如 表 3 q = 1.08( 依 鍋 爐 燃 燒 機 容 量 的 補 正 係 數 1790Kg/H) 如 表 4 po = 燃 燒 機 風 壓 差 = 96 mmaq( 可 由 焚 口 大 小 決 定 ) 燃 燒 基 準 風 壓 差 = 150 mmaq( 設 計 基 準 ) 廢 氣 中 O 2 值 = 2.8% 廢 氣 中 O 2 基 準 值 = 4% T.NO = = PPM 若 以 燃 料 中 含 氮 量 = 0.25% 代 入, 依 五 物 (Fuel NO X)F.NO = 109PPM 所 示, 產 生 的 燃 料 氮 氧 化 則 NO X 總 量 = F.NO + T.NO = = 232PPM, 為 安 全 起 見 需 加 入 係 數 = 5% 餘 裕 量 ~11~

12 此 時 產 生 的 NO X 總 量 = 232PPM PPM > 180PPM, 不 符 合 環 保 法 規 規 定 ( 蒸 發 量 13T/H~50T/H 為 180PPM) 燃 燒 機 改 用 低 氮 氧 化 物 型 若 燃 燒 機 使 用 低 氮 氧 化 物 型 (VLND TYPE) 設 B.NO = 50PPM( 依 使 用 Low NO X 日 本 VOLCANO 生 產 VLNDTYPE 為 例 ) T.NO = = PPM 由 此 可 知 使 用 低 氮 氧 化 物 的 燃 燒 器 對 降 低 NO X 也 有 很 大 的 幫 助, 但 價 格 較 一 般 型 貴 則 NO X 總 量 = F.NO + T.NO = = 181.8PPM, 為 安 全 起 見 需 加 入 係 數 = 5% 餘 裕 量 此 時 產 生 的 NO X 總 量 = 181.2PPM PPM > 180PPM, 不 符 合 環 保 法 規 規 定 ( 蒸 發 量 13T/H~50T/H 為 180PPM) 因 此 節 能 設 備 改 用 節 熱 器, 降 低 空 氣 進 入 燃 燒 機 溫 度 降 低 空 氣 溫 度 節 能 設 備 改 用 節 熱 器 使 用 一 般 型 燃 燒 機 (VS TYPE) 而 能 設 備 改 用 節 熱 器 時 的 情 況 : 設 B.NO = 85PPM( 依 一 般 型 日 本 VOLCANO 生 產 VS TYPE 為 例 ), 此 時 ; t = 1 節 能 設 備 改 用 節 熱 器, 則 空 氣 進 入 燃 燒 機 溫 度 = 25 如 表 2 e = 1.18( 鍋 爐 燃 燒 室 負 荷 = Kcal/M 3 H) 如 表 3 q = 1.08 ( 依 鍋 爐 燃 燒 機 容 量 的 補 正 係 數 1790Kg/H) 如 表 4 po = T.NO = = PPM 若 以 燃 料 中 含 氮 量 = 0.25% 代 入, 依 五 物 (Fuel NO X)F.NO = 109PPM 所 示, 產 生 的 燃 料 氮 氧 化 則 產 生 的 F.NO = 109PPM ) 則 NO X 總 量 = F.NO + T.NO = = 202PPM, 為 安 全 起 見 需 加 入 係 數 = 5% 餘 裕 量 ~12~

13 此 時 產 生 的 NO X 總 量 = 202PPM PPM > 180PPM, 不 符 合 環 保 法 規 規 定 燃 燒 機 改 用 低 氮 氧 化 物 型 若 燃 燒 機 使 用 低 氮 氧 化 物 型 (VLND TYPE) 設 B.NO = 50PPM( 依 使 用 低 NO X 日 本 VOLCANO 生 產 VLNDTYPE 為 例 ) T.NO = = PPM 溫 度 補 正 係 數 t 圖 表 可 知 空 氣 溫 度 對 NO X 產 生 的 影 響 甚 大, 故 現 今 的 節 能 設 備 都 儘 量 採 用 節 熱 器, 其 理 在 此 NO X 總 量 = F.NO + T.NO = = 163.6PPM 此 時 產 生 的 總 NO X= 163.6PPM, 加 入 係 數 = 5% 餘 裕 量 = 202PPM PPM < 180PPM 合 乎 環 保 法 規 規 定 若 為 更 進 一 步 降 低 NO X 總 量, 可 再 選 擇 降 低 燃 燒 室 負 荷 亦 即 降 載 燃 燒 降 低 燃 燒 室 負 荷 降 載 燃 燒 或 新 買 燃 燒 室 容 量 較 大 型 鍋 爐 降 低 燃 燒 室 負 荷 亦 即 降 載 燃 燒 如 蒸 汽 量 由 25T/H 降 載 至 20T/H, 而 節 能 設 備 使 用 空 氣 預 熱 器, 空 氣 入 燃 燒 機 溫 度 125, 則 燃 燒 室 負 荷 Kcal/ M 3 H 降 至 Kcal/M 3 H, 燃 燒 機 容 量 1432Kg/H 若 使 用 一 般 型 (VS TYPE) 燃 燒 機, 節 能 設 備 使 用 空 氣 預 熱 器 設 B.NO = 85PPM( 依 一 般 型 日 本 VOLCANO 生 產 VS TYPE 為 例 ) t = 1.3( 有 節 能 設 備, 空 氣 入 燃 燒 機 125 ) 如 表 2 e = 1.1( 鍋 爐 燃 燒 室 負 荷 = Kcal/M 3 H) 如 表 3 q = 1.05( 依 鍋 爐 燃 燒 機 容 量 的 補 正 係 數 1432Kg/H) 如 表 4 po = 燃 燒 機 風 壓 差 = 96 mmaq( 可 由 焚 口 大 小 決 定 ) 燃 燒 基 準 風 壓 差 = 150 mmaq( 設 計 基 準 ) 廢 氣 中 O 2 值 = 2.8% 廢 氣 中 O 2 基 準 值 = 4% T.NO = = PPM ~13~

14 若 以 燃 料 中 含 氮 量 = 0.25% 代 入, 依 五 物 (Fuel NO X)F.NO = 109PPM 所 示, 產 生 的 燃 料 氮 氧 化 則 NO X 總 量 =F.NO + T.NO = = 218.5PPM, 為 安 全 起 見 需 加 入 係 數 = 5% 餘 裕 量 此 時 產 生 的 NO X 總 量 = 218.5PPM PPM > 180PPM, 不 符 合 環 保 法 規 規 定 ( 蒸 發 量 13T/H~50T/H 為 180PPM) 燃 燒 機 改 用 低 氮 氧 化 物 型 若 燃 燒 機 使 用 低 氮 氧 化 物 型 (LOW NOX TYPE) 節 能 設 備 使 用 空 氣 預 熱 器 設 B.NO = 50PPM( 依 日 本 VOLCANO 生 產 VLND TYPE 為 例 ) T.NO = = PPM 由 此 可 知 使 用 低 氮 氧 化 物 的 燃 燒 器 及 降 低 燃 燒 室 負 荷 對 降 低 NO X 也 有 很 大 的 幫 助 則 NO X 總 量 = F.NO + T.NO = = 173.4PPM, 為 安 全 起 見 需 加 入 係 數 = 5% 餘 裕 量 此 時 產 生 的 NO X 總 量 = 173.4PPM 1.05 = 182PM 180PPM, 勉 強 符 合 環 保 法 規 規 定 因 此 節 能 設 備 改 用 節 熱 器, 降 低 空 氣 進 入 燃 燒 機 溫 度 若 使 用 一 般 型 (VS TYPE) 燃 燒 機, 節 能 設 備 使 用 節 熱 器 節 能 設 備 改 用 節 熱 器, 則 空 氣 進 入 燃 燒 機 溫 度 = 25, 此 時 鍋 爐 燃 燒 室 負 荷 設 = Kcal/M 3 H, 燃 燒 機 容 量 1432Kg/H 設 B.NO = 85PPM( 依 一 般 型 日 本 VOLCANO 生 產 VS TYPE 為 例 ) 則 e = 1.04( 鍋 爐 燃 燒 室 負 荷 = Kcal/M3H) 如 表 3 t = 1.0( 有 節 能 設 備 用 節 熱 器, 空 氣 入 燃 燒 機 25 ) 如 表 2 q = 1.05( 依 鍋 爐 燃 燒 機 容 量 的 補 正 係 數 1432Kg/H) 如 表 4 T.NO = = PPM 若 以 燃 料 中 含 氮 量 = 0.25% 代 入, 依 五 物 (Fuel NO X)F.NO = 109PPM 所 示, 產 生 的 燃 料 氮 氧 化 ~14~

15 則 NO X 總 量 = F.NO + T.NO = = 188.6PPM, 為 安 全 起 見 需 加 入 係 數 = 5% 餘 裕 量 此 時 產 生 的 NO X 總 量 = 188.6PPM PPM > 180PPM, 不 符 合 環 保 法 規 規 定 燃 燒 機 須 改 用 低 氮 氧 化 物 型 若 燃 燒 機 使 用 低 氮 氧 化 物 型 (VLND TYPE) 節 能 設 備 用 節 熱 器 則 空 氣 進 入 燃 燒 機 溫 度 = 25, 此 時 ; 設 B.NO = 50PPM( 依 日 本 VOLCANO 生 產 VLND TYPE 為 例 ) T.NO = = PPM NO X 總 量 = F.NO + T.NO = = 156 PPM 此 時 ; 產 生 的 NO X 總 量 = 156PPM, 加 入 係 數 = 5% 餘 裕 量 = 163.8PPM PPM < 180PPM 合 乎 環 保 法 規 規 定 低 氮 氧 化 物 型 燃 燒 機 構 造 說 明 一 般 型 往 昔, 政 府 未 公 佈 限 制 值 前, 燃 燒 器 的 燃 燒 火 焰 都 採 取 儘 量 集 中, 較 好 燃 燒, 但 因 火 焰 集 中 致 溫 度 甚 高, 致 NO X 產 生 率 也 偏 高, 如 下 圖 傳 統 燃 燒 機 火 焰 形 狀 燃 燒 機 組 立 外 型 圖 燃 燒 火 焰 示 意 圖 ~15~

16 燃 燒 機 的 結 構, 將 空 氣 供 給 裝 置 空 氣 室 油 及 蒸 汽 配 管 安 全 控 制 自 動 燃 燒 控 制 裝 置 等 集 中 在 一 起, 可 隨 鍋 爐 負 荷 變 化 而 產 生 連 動, 從 而 自 動 控 制 油 量 及 空 氣 之 增 減 但 因 一 次 空 氣 量 供 給 充 足, 故 火 焰 集 中, 溫 度 甚 高, 致 與 空 氣 中 的 氮 結 合, 生 成 大 量 的 氮 氧 化 物, 是 其 缺 點, 若 欲 降 低 低 氮 氧 化 物 氮 氧 化 物 需 再 增 設 其 他 設 備 輔 助 低 氮 氧 化 物 燃 燒 機 自 從 政 府 公 佈 限 制 值 後, 燃 燒 器 的 燃 燒 火 焰 改 變 為 儘 量 分 散, 以 降 低 火 焰 中 心 溫 度, 減 少 空 氣 中 氮 之 NO X 轉 化 率,NO X 值 也 減 少, 如 下 圖 火 燄 分 散 型 低 氮 氧 化 物 燃 燒 機 火 焰 形 狀 迴 轉 擋 板 燃 燒 機 構 造 圖 燃 燒 火 焰 示 意 圖 燃 燒 機 的 結 構 將 燃 燒 焰 分 割 為 燃 料 燃 燒 過 剩 區 ( 即 一 次 空 氣 入 口 供 給 區 ) 和 燃 燒 空 氣 過 剩 區 ( 二 次 空 氣 供 給 區 ), 當 燃 料 經 過 燃 燒 過 剩 時, 因 空 氣 供 給 不 足, 燃 料 過 濃 致 不 完 全 燃 燒, 致 火 焰 中 心 溫 度 低 ; 當 未 完 全 燃 燒 的 燃 料 通 過 空 氣 過 剩 區 時, 因 有 足 夠 的 空 氣 使 未 完 全 燃 燒 的 燃 料 再 度 燃 燒 內 部 自 行 循 環 法 燃 燒 機 利 用 燃 燒 機 內 部 空 氣 壓 力 使 空 氣 高 速? 出 與 爐 內 的 壓 力 差 所 產 生 的 動 能 形 成 負 壓 區, 讓 燃 燒 氣 體 的 一 部 份 被 吸 入 燃 燒 機 內 部 循 環 的 方 法 ; 如 圖 所 示 燃 燒 氣 體 的 一 部 份 被 吸 到 空 氣 擋 板 與 新 鮮 空 氣 混 合, 形 成 低 氧 的 燃 燒 區 使 火 燄 的 高 溫 範 圍 分 散 減 緩 燃 燒 速 度 以 抑 制 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X) 的 產 生 ; 由 於 不 需 送 風 機 及 煙 道 廢 氣 量 控 制 等 設 備, 故 廣 泛 運 用 於 各 型 大 小 鍋 爐, 圖 所 示 燃 油 的 內 部 自 行 再 循 環 燃 燒 機 示 意 圖 ~16~

17 廢 氣 空 氣 廢 氣 內 部 自 行 循 環 燃 燒 機 空 氣 燃 燒 機 構 造 圖 內 部 自 行 循 環 燃 燒 機 按 裝 示 意 圖 上 列 計 算 所 舉 例 子 是 為 減 少 氮 氧 化 物 各 種 技 術 中 的 五 採 用 較 乾 淨 的 燃 料 ( 選 用 含 氮 量 低 的 燃 料 ) 五 降 低 空 氣 預 熱 溫 度 五 降 低 燃 燒 室 負 荷 五 低 NO X 燃 燒 器 等 四 種 方 法 依 情 況 混 合 選 用, 但 仍 在 合 格 邊 緣 未 能 完 全 符 合 環 保 法 規 時, 就 只 有 更 改 設 備 或 燃 燒 方 式 補 助 方 法 如 下 : 空 氣 分 段 供 給 燃 燒 法 亦 即 二 段 式 燃 燒 法 這 種 燃 燒 方 法 對 於 燃 料 氮 氧 化 物 (Fuel NO X) 及 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X) 都 有 抑 制 效 果, 因 此 已 廣 泛 的 實 用 化 其 原 理 是 以 延 遲 混 合 及 分 段 送 入 空 氣 控 制 燃 燒 過 程, 使 其 形 成 富 燃 料 即 缺 氧 的 核 心 火 焰, 降 低 火 焰 溫 度 抑 制 熱 式 氮 氧 化 物 的 形 成 ; 同 時 由 於 缺 氧 形 成 還 原 區, 使 火 焰 中 已 生 成 的 燃 料 氮 氧 化 物 (Fuel NO X) ~17~

18 還 原 為 氮 份 子, 二 次 空 氣 或 三 次 空 氣 混 入 後 雖 再 燃 燒, 但 空 氣 量 大 火 焰 溫 度 降 低, 再 度 抑 制 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X) 的 形 成 ; 依 鍋 爐 的 構 造 之 不 同, 空 氣 噴 嘴 (Nozzle) 的 按 裝 位 置 也 不 一 樣, 其 方 式 有 前 壁 式 燃 燒 機 裝 於 前 壁, 二 段 空 氣 由 燃 燒 機 四 周 與 其 平 行 噴 入, 此 種 方 式 無 論 鍋 爐 大 小 型 式 都 適 用 其 噴 入 方 式 如 空 氣 噴 嘴 安 裝 示 意 圖, 其 NO X 低 減 率 如 表 9 所 示, 在 二 段 空 氣 比 20% 時 約 有 18% 之 低 減 率 空 氣 噴 嘴 安 裝 示 意 圖 表 9 使 用 一 般 型 (VS TYPE) 燃 燒 機 依 五 所 示 若 以 燃 料 中 含 氮 量 = 0.25% 代 入, 依 五 所 示, 產 生 的 燃 料 氮 氧 化 物 (Fuel NO X)F.NO = 109PPM 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X)T.NO = 93PPM 則 NO X 總 量 =(F.NO + T.NO) (1-18%) ~18~

19 =( ) PPM < 180PPM 合 環 保 法 規 ; 若 要 讓 NO X 量 更 低 則 使 用 低 NOX 型 燃 燒 機 使 用 低 NO X 型 (VLN D TYPE) 燃 燒 機 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X )T.NO= 54.6PPM NO X 總 量 =(F.NO + T.NO) ( 1-18%) =( ) PPM < 180PPM 合 於 環 保 法 規 側 壁 式 中 容 量 以 下 之 水 管 鍋 爐, 燃 燒 機 火 焰 大 都 由 燃 燒 室 前 壁 直 接 往 後 壁 噴 射 再 流 向 對 流 傳 熱 區 的 水 管 部, 這 種 構 造 的 二 段 空 氣 由 爐 膛 側 壁 投 入 如 側 壁 二 段 空 氣 燃 燒 配 置 示 意 圖, 在 二 段 空 氣 比 20% 且 O 2 在 3% 時, 其 NO X 低 減 率 如 表 10 所 示 約 有 22% 側 壁 二 段 空 氣 燃 燒 配 置 示 意 圖 表 10 ~19~

20 使 用 一 般 型 (VS TYPE) 燃 燒 機 依 五 所 示 若 以 燃 料 中 含 氮 量 = 0.25% 代 入, 依 五 燃 料 氮 氧 化 物 (Fuel NO X )F.NO= 109PPM 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X )T.NO= 93PPM 則 NO X 總 量 =(F.NO + T.NO) (1-22%) =( ) 所 示, 產 生 的 165.4PPM < 180PPM 合 環 保 法 規 ; 若 要 讓 NO X 量 更 低 則 使 用 低 NO X 型 燃 燒 機 使 用 低 NO X 型 (VLND TYPE) 燃 燒 機 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X )T.NO= 54.6 PPM NO X 總 量 =(F.NO + T.NO) (1-22%) =( ) PPM < 180PPM 合 於 環 保 法 規 火 上 空 氣 注 入 式 (Over Fire Air) 較 大 形 的 水 管 鍋 爐 火 焰 往 鍋 爐 上 方 流 動, 於 燃 燒 機 的 上 方 設 置 二 段 空 氣 用 噴 嘴 (Nozzle), 二 段 空 氣 量 增 加 至 約 佔 全 體 空 氣 量 的 20% 時,NO X 約 可 低 28%, 如 火 上 空 氣 注 入 (O.F.A) 示 意 圖 所 示, 其 NO X 低 減 率 如 表 11 火 上 空 氣 注 入 示 意 圖 ~20~

21 表 11 使 用 一 般 型 (VS TYPE) 燃 燒 機 依 五 所 示 若 以 燃 料 中 含 氮 量 = 0.25% 代 入, 依 五 燃 料 氮 氧 化 物 (Fuel NO X )F.NO= 109PPM 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X )T.NO= 93PPM 則 NO X 總 量 =(F.NO + T.NO) (1-28%) =( ) 所 示, 產 生 的 153PPM < 180PPM 合 環 保 法 規 ; 若 要 讓 NO X 量 更 低 則 使 用 低 NO X 型 使 用 低 NO X 型 (VLN D TYPE) 燃 燒 機 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X )T.NO= 54.6PPM NO X 總 量 =(F.NO + T.NO) (1-28%) =( ) PPM < 180PPM 合 於 環 保 法 規 但 一 段 之 空 氣 量 太 少 時 則 產 生 不 完 全 燃 燒, 致 粉 塵 量 及 CO 未 燃 量 增 多, 因 此 OFA 的 注 入 位 置 及 注 入 量 要 審 慎 考 慮, 故 燃 燒 室 要 有 足 夠 空 間, 一 般 超 過 50T/H 以 上 鍋 爐 才 考 慮 使 用 燃 料 分 段 供 給 燃 燒 法 大 型 水 管 鍋 爐 的 使 用 情 況 燃 料 分 段 供 給 燃 燒 法 燃 料 再 燃 燒 法 是 燃 料 濃 淡 燃 燒 也 是 二 段 燃 燒 法 的 燃 料 再 燃 燒 法 之 一 種, 也 可 稱 為 偏 量 燃 燒 (bias firing), 這 是 使 用 於 較 大 容 量 的 水 管 鍋 爐 ; 如 燃 料 濃 淡 燃 燒 法 燃 燒 安 裝 示 意 圖 所 示, 此 種 鍋 爐 一 般 都 有 數 組 ~21~

22 燃 燒 機, 一 組 燃 燒 機 的 一 次 燃 料 供 給 空 氣 比 平 均 需 要 空 氣 多, 形 成 較 多 的 過 剩 空 氣 抑 制 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X) 的 形 成, 另 一 組 燃 燒 機 的 二 次 燃 料 供 給 空 氣 不 足 再 度 抑 制 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X) 的 形 成 ; 空 氣 過 多 則 火 焰 溫 度 下 降, 空 氣 不 足 不 完 全 燃 燒 火 焰 溫 度 也 提 高 不 起 來 ; 則 熱 式 NO X 就 不 會 提 高, 達 到 降 低 NOX 的 目 的, 此 種 方 式 其 燃 燒 比 在 40:60 時 可 降 低 的 值 約 在 12% 左 右, 如 示 意 圖 所 示, 其 減 量 率 如 表 12 燃 料 濃 淡 燃 燒 法 燃 燒 機 安 裝 示 意 圖 表 12 ~22~

23 使 用 一 般 型 (VS TYPE) 燃 燒 機 依 五 若 以 燃 料 中 含 氮 量 =0.25% 代 入, 依 五 所 示 所 示, 產 生 的 燃 料 氮 氧 化 物 (Fuel NO X )F.NO= 109PPM 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X )T.NO= 93PPM 則 NO X 總 量 =(F.NO + T.NO) (1-12%) =( ) PPM > 180PPM 不 符 合 環 保 法 規 ; 故 需 使 用 低 NO X 型 燃 燒 機 使 用 低 NO X 型 (VLN TYPE) 燃 燒 機 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X )T.NO= 54.6PPM NO X 總 量 =(F.NO + T.NO) (1-12%) =( ) PPM < 180PPM 合 於 環 保 法 規 中 小 型 鍋 爐 的 使 用 情 況 如 果 較 小 形 鍋 爐 只 有 一 組 燃 燒 機 時, 亦 可 由 其 噴 嘴 開 孔 的 大 小, 藉 著 噴 出 燃 料 的 多 寡, 達 到 濃 淡 燃 燒, 減 低 NO X 的 目 的, 如 燃 燒 機 噴 嘴 配 置 圖 所 示 的 噴 嘴 配 置 例, 其 偏 量 比 20: 80 且 O 2 為 4% 時, 效 果 如 表 13 所 示, NO X 低 減 率 約 為 18% 表 13 ~23~

24 使 用 一 般 型 (VS TYPE) 燃 燒 機 依 五 所 示 若 以 燃 料 中 含 氮 量 = 0.25% 代 入, 依 五 燃 料 氮 氧 化 物 (Fuel NO X )F.NO= 109PPM 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X )T.NO= 93PPM 則 NO X 總 量 =(F.NO + T.NO) (1-18%) =( ) 所 示, 產 生 的 174PPM < 180PPM 合 環 保 法 規 ; 若 要 讓 NO X 量 更 低 則 使 用 低 NO X 型 燃 燒 機 使 用 低 NO X 型 (VLN D TYPE) 燃 燒 機 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NOX) T.NO = 54.6 PPM NO X 總 量 =(F.NO + T.NO) (1-28%) =( ) PPM < 180PPM 合 於 環 保 法 規 排 廢 氣 迴 流 法 (Exhaust Gas Recycle) 將 所 排 廢 氣 混 入 燃 燒 用 空 氣, 則 空 氣 中 的 O 2 含 量 降 低, 火 焰 溫 度 下 降 達 到 抑 制 熱 式 NO X 的 效 果, 此 法 對 點 火 的 安 全 上 沒 有 妨 害, 此 循 環 量 與 燃 燒 用 空 氣 量 的 上 限 約 25-30% 為 限 從 鍋 爐 出 口 煙 道 將 所 排 廢 氣 藉 由 再 循 環 送 風 機 送 入 風 道 與 空 氣 混 合 的 迴 流 法 如 排 廢 氣 迴 流 法 示 意 圖 所 示, 其 循 環 率 為 25% 與 NOX 低 減 率 如 表 14 所 示, 約 26% 排 廢 氣 迴 流 法 示 意 圖 ~24~

25 表 14 使 用 一 般 型 (VS TYPE) 燃 燒 機 依 五 所 示 若 以 燃 料 中 含 氮 量 = 0.25% 代 入, 依 五 燃 料 含 氮 量 依 五 所 示 在 0.25% 時, 燃 料 氮 氧 化 物 (Fuel NO X )F.NO= 109PPM 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X )T.NO= 93PPM 則 NO X 總 量 =(F.NO + T.NO) (1-26%) =( ) 所 示, 產 生 的 157PPM < 180PPM 合 環 保 法 規 ; 若 要 讓 NO X 量 更 低 則 使 用 低 NO X 型 燃 燒 機 使 用 低 NO X 型 (VLND TYPE) 燃 燒 機 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X )T.NO= 54.6PPM NO X 總 量 =(F.NO + T.NO) (1-24%) =( ) PPM < 180PPM 合 於 環 保 法 規 但 燃 重 油 時 由 於 含 硫 量 的 關 係, 廢 氣 雖 是 高 溫 與 冷 空 氣 混 合 後 溫 度 下 降, 溫 度 若 低 於 露 點 溫 度 則 風 道 風 箱 及 燃 燒 機 在 長 時 間 運 轉 下 易 產 生 污 染 及 腐 蝕 高 壓 霧 化 水 或 蒸 汽 注 入 法 這 個 方 法 的 下 列 三 個 方 式 都 以 降 低 火 焰 溫 度 為 目 的 以 蒸 汽 對 著 燃 燒 機 著 火 部 吹 入 ~25~

26 以 蒸 汽 對 著 燃 燒 機 上 端 的 燃 燒 空 氣 吹 入 以 高 壓 霧 化 水 對 著 燃 燒 機 著 火 部 吹 入 以 上 三 種 實 用 方 法 中, 都 是 使 燃 燒 氣 體 分 散 及 變 潮 溼 以 降 低 溫 度, 抑 制 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X)T.NO 的 產 生, 以 用 蒸 汽 對 著 燃 燒 機 著 火 部 吹 入 被 使 用 最 多, 以 高 壓 霧 化 水 或 蒸 汽 注 入 法 如 示 意 圖 所 示 這 種 方 式 僅 對 空 氣 中 氮 產 生 的 熱 NO X 有 低 減 效 果, 若 以 燃 料 量 20% 的 蒸 汽 量 注 入 則 NO X 的 降 低 效 果 如 表 15, 對 燃 油 約 有 10% NO X 的 減 低 率, 表 16 對 氣 體 燃 料 則 約 有 20% NO X 的 減 低 率, 過 度 的 吹 入 蒸 汽 對 火 焰 的 安 定 性 有 阻 礙, 招 致 鍋 爐 熱 效 率 降 低 ; 煙 道 氣 中 水 份 較 多 露 點 溫 度 會 提 高 ; 若 燃 油 時, 節 能 設 備 如 節 熱 器, 空 氣 預 熱 器 及 煙 道 煙 囪 較 易 低 溫 腐 蝕 故 對 氣 體 燃 料 較 適 用, 因 此 大 都 使 用 於 燃 氣 體 燃 料, 因 燃 料 中 無 硫 份 無 低 溫 腐 蝕 的 顧 慮 而 且 NO X 降 低 效 果 也 較 佳 表 15 燃 油 清 況 表 16 氣 體 燃 料 情 況 ~26~

27 燃 油 時 情 況 使 用 一 般 型 (VS TYPE) 燃 燒 機 依 五 若 以 燃 料 中 含 氮 量 = 0.25% 代 入, 依 五 所 示 所 示, 產 生 的 F.NO 燃 料 氮 氧 化 物 (Fuel NO X )F.NO= 109PPM 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X )T.NO= 93PPM 則 NO X 總 量 =(F.NO + T.NO) (1-10%) =( ) PPM > 180PPM 不 合 環 保 法 規 ; 要 使 用 低 NO X 型 燃 燒 機 使 用 低 NO X 型 (VLN D TYPE) 燃 燒 機 熱 式 氮 氧 化 物 (Thermal NO X )T.NO= 54.6PPM NO X 總 量 =(F.NO + T.NO) (1-10%) =( ) PPM < 180PPM 合 於 環 保 法 規 選 擇 性 無 觸 媒 還 原 法 (SNCR) 選 擇 性 無 觸 媒 還 原 法 是 在 無 觸 媒 的 情 況 下, 利 用 氨 或 尿 素 為 還 原 劑 將 廢 氣 中 的 NO X 還 原 為 無 毒 無 汙 染 的 N 2 和 H 2 O 以 減 低 氮 氧 化 物 的 技 術 還 原 劑 在 最 適 宜 的 排 氣 溫 度 (800~1000 ) 注 入 後 與 煙 氣 快 速 混 合, 才 能 獲 得 最 佳 效 果 ; 但 因 鍋 爐 負 載 有 變 化, 排 氣 溫 度 亦 隨 之 變 化 即 使 有 控 制 設 備 亦 難 達 預 期, 故 低 減 效 率 僅 約 30~60% 而 已 但 因 不 需 觸 媒, 僅 須 還 原 劑 儲 槽 和 噴 射 裝 置 故 投 資 成 本 少 是 其 優 點 然 而 缺 點 是 增 加 煙 氣 中 NH 3 的 排 放 量 且 利 用 效 率 低 控 制 困 難, 反 應 過 程 中 形 成 的 N 2 O 導 致 大 氣 受 二 次 污 染, 致 未 能 受 工 業 上 廣 泛 應 用 選 擇 性 無 觸 媒 還 原 法 示 意 圖 ~27~

28 選 擇 性 觸 媒 還 原 法 (SCR) 選 擇 性 觸 媒 還 原 法 是 工 業 上 較 易 實 現 去 除 NO X 的 方 法, 可 解 決 直 接 分 解 觸 媒 表 面 吸 附 氧 對 觸 媒 活 性 的 抑 制 問 題 可 單 獨 使 用 也 可 以 配 其 他 減 低 氮 氧 化 物 技 術 的 方 法 使 用 選 擇 性 觸 媒 還 原 法 是 用 還 原 劑 ( 例 NH 3) 在 適 當 溫 度 (200~400 ) 且 有 觸 媒 的 情 況 下, 將 廢 氣 中 的 NO X 還 原 為 無 害 N 2 和 H 2 O 的 氮 氧 化 物 低 減 法, 本 裝 置 的 主 要 設 備 是 反 應 器, 由 於 操 作 技 術 已 成 熟, 觸 媒 及 載 體 的 改 進, 其 效 率 約 在 70~90%, 故 廣 為 大 型 鍋 爐 或 發 電 鍋 爐 所 使 用, 也 是 目 前 唯 一 能 夠 滿 足 大 型 鍋 爐 低 排 放 要 求 低 減 氮 氧 化 物 的 技 術 選 擇 性 觸 媒 還 原 法 示 意 圖 選 擇 性 觸 媒 還 原 法 安 裝 流 程 示 意 圖 六 燃 料 為 氣 體 燃 料 的 燃 燒 情 況 若 燃 氣 體 燃 料 則 由 於 氣 體 燃 料 中 沒 有 含 氮 (N) 分 子, 故 氮 氧 化 物 產 生 的 情 況 又 與 使 用 燃 油 不 同, 除 超 過 80T/H 以 上 大 型 鍋 爐 外 幾 乎 不 必 使 用 減 低 氮 氧 化 物 的 技 術 設 備 ~28~

29 燃 料 改 以 氣 體 燃 料 燃 燒 時, 設 該 鍋 爐 之 氣 體 燃 料 以 LNG(Liquid Natural Gas) 為 準, 其 低 熱 值 若 為 8900Kcal/Nm 3, 所 產 生 的 NO X 量 如 下 情 況 由 於 氣 體 燃 料 中 沒 有 含 氮 (N) 分 子, 故 燃 料 所 產 生 的 NO X(FUEL NO X) 為 零, 故 不 必 計 算 FNO, 僅 計 算 因 高 溫 下 空 氣 中 氧 氮 化 合 所 產 生 的 熱 氮 氧 化 物 (THERMAL NO X) 即 可, 計 算 式 如 下 T.NO = B.NO t e f q po 21 - O 2 換 算 值 21 - O 2 基 準 值 式 中 : B.NO = 依 燃 燒 機 形 式 所 產 生 NO X 值 ( 依 燃 燒 機 不 同 而 異 ) t = 依 空 氣 溫 度 的 補 正 係 數, 如 表 17 e = 依 鍋 爐 燃 燒 室 負 荷 的 補 正 係 數, 如 表 18 f = 依 燃 料 種 類 之 低 熱 值 而 異, 如 表 19 q = 依 鍋 爐 燃 燒 機 容 量 的 補 正 係 數, 如 表 20 po = 燃 燒 機 風 壓 差 廢 氣 中 O 2 值 基 準 風 壓 差 設 計 O 2 值 O 2 換 算 值 21 - O 2 基 準 值 廢 氣 中 O 2 值 = 2.8%( 空 氣 溫 剩 率 m = 1.15 時 ) 設 計 O 2 值 = 2% 為 準 O 2 換 算 值 = 6%( 目 前 我 國 台 灣 的 環 保 法 規 ) O 2 基 準 值 = 4%( 燃 燒 機 一 般 基 準 值 ) 表 17 空 氣 溫 度 補 正 係 數 (NG) ~29~

30 表 18 燃 燒 室 熱 負 荷 補 正 係 數 (NG) 表 19 燃 燒 種 類 補 正 係 數 ( 依 NG 低 熱 值 ) 表 20 燃 燒 機 容 量 補 正 係 數 (NG) ~30~

31 節 能 設 備 使 用 空 氣 預 熱 器 情 況 燃 燒 機 用 一 般 型 VSG TYPE 設 B.NO = 85PPM( 依 一 般 型 VSG TYPE) t = 1.25( 有 節 能 設 備, 空 氣 入 燃 燒 機 125 ) 如 表 17 e = 0.98( 鍋 爐 燃 燒 室 負 荷 = Kcal/M 3 H) 如 表 18 f = 0.975( 依 燃 料 種 類 之 低 熱 值 而 異 以 8900Kcal/Nm 3 ) 如 表 19 q = 1.2( 依 燃 燒 機 容 量 的 補 正 係 數 Kcal/H) 如 表 20 po = T.NO = = PPM 為 安 全 起 見 需 加 入 係 數 = 5% 餘 裕 量 此 時 產 生 的 NO X 總 量 = 104.5PPM, 加 入 5% 餘 裕 量 = 104.5PPM PPM < 150PPM 合 乎 環 保 法 規 規 定 ( 氣 體 燃 料 NO X < 150PPM) 若 要 讓 NO X 量 更 低 則 使 用 低 氮 氧 化 物 型 (LOW NO X TYPE) 燃 燒 機 用 低 NO X 燃 燒 器 (VLNG TYPE) 設 B.NO =50PPM( 依 使 用 低 NO X 燃 燒 器 VLNG TYPE) T.NO = = PPM 為 安 全 起 見 需 加 入 係 數 = 5% 餘 裕 量 = PPM PPM < 150PPM 合 乎 環 保 法 規 規 定 ( 氣 體 燃 料 NO X < 150PPM) 節 能 設 備 改 用 節 熱 器 時 的 情 況 若 使 用 一 般 型 (VS TYPE) 燃 燒 機 設 B.NO = 85PPM( 依 一 般 型 VSG TYPE), 此 時 t = 1 補 正 溫 度 係 數 ( 空 氣 進 入 燃 燒 機 溫 度 = 25 ) 參 考 表 17 e = 0.97( 鍋 爐 燃 燒 室 負 荷 = Kcal/M 3 H) 如 表 18 T.NO = = PPM 為 安 全 起 見 需 加 入 係 數 = 5% 餘 裕 量 ~31~

32 T.NO = 82.8PPM 1.05 = 87PPM < 環 保 法 規 150PPM 若 要 讓 NO X 量 更 低 則 使 用 低 氮 氧 化 物 型 (LOW NO X TYPE) 若 燃 燒 機 使 用 低 氮 氧 化 物 型 (VLNG TYPE) 設 B.NO = 50PPM( 依 使 用 低 NO X 燃 燒 器 VLNG TYPE), 此 時 t = 1 補 正 溫 度 係 數 ( 空 氣 進 入 燃 燒 機 溫 度 = 25 ) 參 考 表 17 e = 0.97( 鍋 爐 燃 燒 室 負 荷 = Kcal/M 3 H) 如 表 18 T.NO = = PPM 為 安 全 起 見 需 加 入 係 數 = 5% 餘 裕 量 T.NO = 48.7PPM 1.05 = 51.1PPM < 環 保 法 規 150PPM 七 結 論 : 由 上 計 算 可 知, 氣 體 燃 料 產 生 的 NOX 遠 比 燃 油 低, 且 鍋 爐 傳 熱 面 不 污 染, 效 率 可 保 持 於 一 貫 高 效 率, 而 價 格 又 較 燃 油 便 宜, 不 佔 空 間 污 染 也 少,CO 2 量 也 少, 符 合 節 能 減 炭 的 政 策 及 潮 流 是 值 得 採 用, 所 以 政 府 大 力 推 廣 ; 唯 既 有 鍋 爐 要 改 燃 料, 燃 燒 機 要 更 改, 雖 要 再 投 資 一 筆 資 金, 但 長 久 還 是 合 宜 的 ; 若 是 新 鍋 爐 則 要 考 慮 使 用 氣 體 燃 料 或 是 燃 油 與 氣 體 倆 用 的 燃 燒 機 才 是 上 策 由 上 列 排 放 控 制 技 術 可 知 實 際 上 可 分 為 燃 燒 前 燃 燒 中 燃 燒 後 三 個 階 段 : 燃 燒 前 - 即 採 用 較 乾 淨 燃 料 也 是 指 降 低 燃 料 油 中 的 含 氮 量, 然 成 本 太 高, 為 今 後 努 力 目 標, 如 4-2 所 示 或 改 用 氣 體 燃 料 燃 燒 中 - 是 上 列 各 種 可 降 低 NO X 的 燃 燒 技 術, 也 是 既 有 鍋 爐 改 善 或 新 設 鍋 爐 所 採 用 燃 燒 後 - 即 選 擇 性 無 觸 媒 還 原 法 及 選 擇 性 觸 媒 還 原 法, 主 要 用 在 排 煙 階 段, 雖 成 效 高 但 成 本 也 高, 且 要 有 足 夠 的 空 間 ; 唯 在 各 種 可 降 低 NO X 的 燃 燒 技 術 無 法 完 全 滿 足 當 今 或 未 來 環 保 要 求 時, 選 擇 性 觸 媒 還 原 法 是 唯 一 所 能 採 用 也 是 未 來 發 展 方 向 以 上 相 關 圖 表 摘 自 : 日 本 株 式 會 社 日 本 研 究 會 日 本 財 團 法 人 大 阪 府 綠 化 環 境 協 會 ~32~

33 大 型 發 電 鍋 爐 飼 水 泵 再 循 環 控 制 閥 洩 漏 改 善 實 例 陳 秉 煌 一 前 言 大 型 發 電 爐 鍋 之 鍋 爐 飼 水 系 統 一 般 設 計 由 兩 台 蒸 汽 輪 機 驅 動 飼 水 泵 ( 各 有 65% 額 定 出 力 ) 及 一 台 馬 達 驅 動 飼 水 泵 (35% 額 定 出 力 ) 組 成, 飼 水 再 循 環 控 制 閥 位 於 水 泵 出 口, 每 台 水 泵 都 有 專 屬 之 再 循 環 控 制 閥, 該 閥 之 設 計 目 的 在 於 當 水 泵 進 口 流 量 (Suction Flow) 低 時, 該 控 制 閥 會 自 動 或 可 手 動 開 啟, 讓 飼 水 循 環 回 流 到 除 氧 器 內 ( 相 關 流 程 如 圖 1 所 示 ), 維 持 水 泵 運 轉 所 需 最 小 流 量, 確 保 水 泵 不 致 因 流 量 低 而 發 生 所 謂 氣 穴 現 象 (Cavitations) 造 成 泵 過 熱 燒 損 另 設 馬 達 驅 動 飼 水 泵 一 台, 主 要 用 於 機 組 起 停 期 間 或 特 殊 運 轉 條 件 下 運 轉, 其 餘 運 轉 時 間 置 於 備 用 狀 態 某 大 型 發 電 機 組 ( 以 下 以 本 廠 稱 呼 )BFP 再 循 環 控 制 閥, 原 設 計 係 採 FISHER 公 司 CAV4 型 控 制 閥, 試 運 轉 以 來 一 直 無 法 確 保 在 兩 年 的 大 修 週 期 內, 能 夠 有 效 可 靠 地 達 到 完 全 緊 密 關 斷 之 要 求, 根 據 相 關 文 獻 統 計, 此 類 BFP 再 循 環 控 制 閥 因 關 不 死 導 致 洩 漏 之 損 失 每 年 約 在 50~100 萬 美 金 之 間, 以 本 廠 實 際 運 轉 經 驗, 所 測 得 平 均 洩 漏 量 100MT/hr 為 例, 估 計 每 小 時 約 須 耗 費 掉 4.8 公 噸 來 自 第 四 抽 汽 的 過 熱 蒸 汽, 也 就 是 每 小 時 須 多 燒 掉 約 0.8 噸 的 煤 炭, 長 年 運 轉 下 來 能 源 損 耗 難 以 估 計 圖 1 鍋 爐 飼 水 系 統 簡 要 流 程 圖 ~33~

34 由 於 本 廠 屬 基 載 電 廠, 長 年 運 轉 出 力 都 在 滿 載 附 近, 再 循 環 控 制 閥 幾 乎 (95% 以 上 的 運 轉 時 間 ) 都 在 全 關 位 置, 但 是 由 於 運 轉 條 件 嚴 苛 ( 該 閥 上 游 壓 力 高 達 約 195kg/cm 2, 下 游 壓 力 才 10 kg/cm 2, 須 處 理 降 壓 能 力 高 達 180 kg/cm 2 以 上 ), 每 每 大 修 翻 修 後 很 快 地 就 會 陸 續 產 生 關 不 死 的 內 漏 故 障 現 象, 若 因 內 漏 要 拆 修,BFPT 就 必 須 停 轉, 影 響 甚 鉅 改 善 原 由 控 制 閥 FV-FW005( 本 廠 閥 編 號 ) 即 為 鍋 爐 飼 水 泵 的 再 循 環 控 制 閥, 依 本 廠 運 轉 作 業 標 準 程 序 書 要 求, 每 月 須 定 期 進 行 保 安 試 驗, 飼 水 泵 負 載 必 須 移 轉, 再 循 環 控 制 閥 開 啟 又 關 閉 時, 只 要 在 全 關 位 置 閥 座 密 封 面 上 夾 到 異 物, 就 會 從 該 點 開 始 產 生 抽 絲 及 氣 穴 現 象 等 損 壞 ; 一 旦 開 始 破 壞, 金 屬 材 料 會 快 速 崩 潰, 伴 隨 而 來 就 是 大 量 的 洩 漏 損 失, 由 圖 2 所 示, 儘 管 只 有 約 姆 指 大 的 孔 洞, 洩 漏 量 就 高 達 120 MT/HR, 能 源 損 耗 每 部 機 保 守 估 計 每 年 超 過 千 萬 元 新 台 幣 ; 所 以 當 初 選 用 不 是 最 佳 設 計 的 閥 類, 是 我 們 需 要 進 一 步 改 善 的 原 因 圖 2 為 中 六 機 閥 件 受 吹 蝕, 洩 漏 約 120MT/HR 之 損 壞 情 形 改 善 目 的 此 種 洩 漏 損 失 對 大 型 火 力 電 廠 看 起 來 不 算 大, 但 數 十 年 運 轉 下 來 確 也 是 一 筆 可 觀 的 數 目 該 控 制 閥 長 期 大 量 洩 漏 的 結 果, 除 了 影 響 機 組 運 轉, 造 成 飼 水 泵 運 轉 容 量 餘 裕 不 足, 蒸 汽 輪 機 轉 速 偏 高 等 困 擾 外, 先 後 在 本 廠 共 發 生 過 三 次 閥 體 嚴 重 吹 蝕 破 壞 故 障 ( 詳 如 附 圖 3) 的 事 件, 對 維 護 及 運 轉 都 產 生 相 當 的 困 擾, 實 在 有 必 要 澈 底 改 善, 以 提 升 機 組 運 轉 效 率 必 須 能 過 濾 及 處 理 飼 水 中 可 能 夾 帶 的 異 物 及 管 路 剝 落 的 金 屬 氧 化 物 顆 粒, 以 免 因 為 這 些 較 硬 的 雜 質 或 顆 粒 堵 住 內 閥, 造 成 低 流 量 跳 脫 BFPT, 或 因 穿 越 流 孔 時 造 成 內 閥 卡 死 無 法 控 制, 或 在 閥 要 全 關 時 刻, 雜 質 剛 好 著 在 座 面 上, 損 傷 該 閥 座 而 無 法 緊 密 關 斷 ~34~

35 圖 3 氣 穴 現 象 圖 3 再 循 環 閥 閥 體 受 吹 蝕 嚴 重 損 壞 情 形, 右 上 圖 顯 示 將 閥 體 吹 蝕 掉 深 1.5 吋 寬 約 3 吋 長 的 陷 凹 孔, 若 繼 續 運 轉 則 該 閥 隨 時 會 有 破 裂 炸 開 的 運 轉 危 險 二 設 備 簡 介 及 理 論 分 析 本 廠 鍋 爐 飼 水 主 泵 相 關 設 計 資 料 表 1 本 廠 鍋 爐 飼 水 主 泵 相 關 設 計 資 料 表 內 容 1~4 號 機 5~8 號 機 9~10 號 機 製 造 廠 家 Byron Jackson Byron Jackson HYUNDAI 型 式 Stage HSB Stage HSB HDV25 容 量 4,525GPM 4,518GPM 5,712GPM 進 口 溫 度 進 口 壓 力 1,958kPa 2,106kPa 1,728kPa 出 口 壓 力 20,032kPa 20,478kPa 20,313kPa 總 動 力 水 頭 (TDH) 2,084.8M 2,119M 2,115M 轉 速 5,640RPM 5,640RPM 5,500RPM 馬 力 8,235BHP 8,477BHP 6,160HP Available M 123M M NPSH Required 60.96M 61M 效 率 84% 84% 84% ~35~

36 飼 水 再 循 環 控 制 閥 一 般 性 敘 述 為 避 免 飼 水 泵 運 轉 於 低 進 口 流 量 導 致 嚴 重 的 氣 穴 現 象 (Cavitations) 及 過 大 的 壓 力, 造 成 水 泵 內 部 機 構 受 到 破 壞, 其 運 轉 時 之 保 護 控 制 邏 輯 為 : 轉 速 2820rpm 時, 低 進 口 流 量 警 報 及 跳 脫 值, 分 別 為 150 MT/HR 及 115MT/HR, 轉 速 5640rpm 時, 低 進 口 流 量 警 報 及 跳 脫 值, 分 別 為 280 MT/HR 及 245MT/HR; 在 不 同 的 轉 速 下, 只 要 進 口 流 量 低 於 前 述 兩 跳 脫 值 相 連 所 對 應 之 跳 脫 曲 線 時, 控 制 邏 輯 便 會 強 迫 飼 水 泵 跳 脫, 保 護 飼 水 泵 免 於 損 壞 本 廠 飼 水 再 循 環 控 制 閥 係 採 用 FISHER 公 司 生 產 的 CAV 4 型 控 制 閥, 設 計 上 也 是 使 用 於 鍋 爐 飼 水 泵 小 流 量 高 差 壓 高 關 斷 能 力 的 用 途 上, 該 閥 之 內 部 構 造 詳 如 附 圖 4 所 示 ( 摘 自 原 廠 說 明 書 ) 圖 4 FISHER 公 司 CAV4 型 控 制 閥 內 部 結 構 圖 ~36~

37 圖 5 為 FISHER 公 司 CAV4 型 控 制 閥 組 外 觀 由 圖 4 該 型 控 制 閥 設 計 特 色 為 具 有 很 長 的 閥 塞 及 下 閥 籠, 透 過 下 閥 籠 (Lower Cage) 及 閥 塞 將 高 壓 流 體 作 三 階 段 減 壓, 關 斷 力 為 五 級, 單 一 金 屬 閥 座, 相 關 的 設 計 數 據 除 了 關 斷 等 級 不 是 最 高 外, 其 餘 都 符 合 要 求 ( 詳 細 設 計 條 件 如 表 2 所 示 ), 但 實 際 的 運 轉 表 現 卻 一 直 不 甚 理 想, 附 圖 5 為 該 閥 的 實 際 外 觀 ; 本 廠 投 入 相 當 大 的 人 力 進 行 各 項 研 究 及 改 善 工 作, 但 仍 無 法 達 到 理 想 的 境 界 表 2 原 設 計 再 循 環 控 制 閥 FV-FW005 設 計 條 件 流 體 種 類 water 設 計 溫 度 199 設 計 壓 力 25.53MPaA MAX. FLOW INLET PRESS Kg/h 23783KPaA MIN. FLOW INLET PRESS Kg/h 23836KPaA P 22925KPaA P 23132KPaA TEMP TEMP SHUTOFF PRESS SHUTOFF P LINE SIZE INLET LINE SIZE OUTLET 23856KPaA 23440KPaA DN150 SCH.XXS DN150 SCH.XXS 控 制 閥 相 關 理 論 與 實 務 考 量 閥 容 量 大 小 通 常 以 閥 尺 寸 係 數 Cv 值 來 表 示, 其 定 義 為 在 60 水 溫 下 通 過 閥 體 壓 降 為 1PSIG 時, 每 分 鐘 所 流 過 之 美 國 加 侖 數 ~37~

38 閃 化 與 氣 穴 現 象 圖 6 流 體 流 過 縮 小 孔 板 時 壓 力 分 佈 變 化 情 形 圖 7 即 使 焊 補 很 硬 的 Stellite No.6 仍 遭 受 Flushing 及 嚴 重 的 氣 穴 現 象 損 壞 控 制 閥 閥 座 洩 漏 等 級 控 制 閥 閥 座 洩 漏 等 級 根 據 ANSI B 標 準 分 為 6 個 等 級, 詳 細 洩 漏 量 及 測 試 壓 力 ( 表 3), 本 廠 所 使 用 之 FISHER CAV4 控 制 閥 之 洩 漏 等 級 雖 可 達 Ⅴ 級, 但 其 閥 件 設 計 對 含 有 顆 粒 雜 質 的 飼 水 忍 受 能 力 不 佳 表 3 控 制 閥 閥 座 洩 漏 測 試 等 級 (ANSI B ) 洩 漏 等 級 最 大 允 許 洩 漏 量 測 試 介 質 測 試 壓 力 V VI 每 psi 差 壓 每 1 孔 徑 每 分 鐘 ml 視 閥 尺 寸 大 小 每 分 鐘 45 個 氣 泡 以 下 之 水 100psi 以 上 的 空 氣 或 氮 氣 50psig 設 計 上 可 否 保 證 管 路 結 垢 物 可 過 濾 掉, 閥 座 不 會 被 殘 存 的 碎 屑 或 雜 質 卡 死 而 發 生 洩 漏? ~38~

39 三 改 善 對 策 研 究 已 往 控 制 閥 的 維 護 經 驗, 通 常 的 作 法 就 是 將 內 閥 組 件 受 吹 蝕 之 外 表 車 掉, 重 新 焊 補 上 一 層 耐 磨 耐 沖 蝕 且 較 硬 的 Stellite No.6 合 金, 然 後 車 修 回 復 至 原 設 計 尺 寸 即 可, 絕 大 部 份 的 閥 都 可 採 用 此 修 補 方 式 獲 得 改 善, 但 本 廠 蒸 汽 輪 機 驅 動 飼 水 泵 再 循 環 控 制 閥 所 採 用 的 FISHER CAV4 型, 卻 反 而 無 法 百 分 之 百 關 斷, 甚 至 剛 大 修 結 束 機 組 運 轉 上 來 便 有 關 不 死 而 洩 漏 之 困 擾 經 過 我 們 虛 心 的 請 益 與 研 究 後, 認 為 此 種 運 轉 條 件 如 此 嚴 苛 的 特 殊 應 用 控 制 閥, 要 能 達 成 至 少 要 維 持 滿 載 運 轉 二 ~ 三 年, 且 持 續 保 持 零 洩 漏 的 改 善 目 標, 控 制 閥 必 須 具 備 以 下 四 種 能 力 : 不 論 閥 如 何 開 開 關 關, 內 閥 組 件 都 應 能 承 受 氣 穴 現 象 免 於 損 壞 必 須 能 應 付 及 處 理 飼 水 中 可 能 夾 帶 的 異 物 及 爐 管 剝 落 的 金 屬 氧 化 物 顆 粒, 因 為 假 如 這 些 較 硬 的 雜 質 或 顆 粒 在 閥 要 全 關 不 關 的 重 要 時 刻, 剛 好 卡 在 座 封 面 上, 該 夾 點 造 成 閥 件 無 法 對 稱 緊 密 關 斷, 氣 穴 現 象 等 損 害 就 無 法 避 免 即 使 金 屬 閥 件 密 封 面 上 受 到 無 法 避 免 的 拉 絲 損 傷, 還 是 能 維 持 零 洩 漏 的 任 務 不 但 要 零 洩 漏, 更 要 能 持 續 緊 密 關 斷 至 少 一 個 大 修 週 期 以 上 的 運 轉 時 間, 此 點 對 金 屬 閥 座 而 言 最 難 達 成 為 了 達 成 改 善 目 標, 我 們 分 別 從 定 位 器 低 開 度 切 斷 保 護 功 能 儀 器 控 制 閥 等 與 控 制 相 關 之 設 備 著 手, 期 望 藉 由 全 體 同 仁 能 集 思 廣 益, 依 據 過 去 多 年 的 故 障 檢 修 經 驗, 提 出 洩 漏 故 障 的 可 能 原 因, 找 出 最 有 可 能 的 故 障 要 因, 並 分 別 擬 定 相 關 對 策 方 案 如 下 : 定 位 器 部 份 原 先 所 使 用 的 定 位 器 為 FISHER 公 司 3582G 型 定 位 器, 依 過 去 多 年 的 維 護 經 驗, 因 定 位 器 故 障 導 致 控 制 閥 異 常 開 啟 洩 漏 的 故 障 原 因 有 : 定 位 器 回 授 連 桿 斷 裂 定 位 器 內 儀 用 空 氣 封 環 硬 化 洩 漏 AIR RELAY 故 障 等 等 隨 著 科 技 的 進 步, 數 位 智 慧 型 定 位 器 的 使 用 已 越 來 越 普 遍, 配 合 控 制 閥 的 改 善 與 更 新, 我 們 也 開 始 採 用 ABB TZID-C 數 位 智 慧 型 定 位 器, 其 優 點 為 易 於 操 作 及 參 數 設 定, 並 具 高 精 度 定 位 功 能, 而 其 內 建 低 開 度 切 斷 保 護 功 能, 有 效 避 免 去 機 械 式 保 護 儀 器 耐 用, 但 設 定 值 及 動 作 點 會 偏 移 的 缺 點, 前 述 兩 項 改 善 對 策, 對 內 閥 避 免 受 拉 絲 損 壞, 維 持 零 洩 漏 有 很 大 的 幫 助 低 開 度 切 斷 保 護 功 能 儀 器 部 份 改 用 ABB TZID-C 數 位 智 慧 型 定 位 器, 其 已 將 LOW CUTOFF 功 能 內 建 在 定 位 器 內, 簡 單 的 說 就 是 控 制 閥 在 10% 開 度 以 下,LOW CUTOFF 功 能 會 動 作, 控 制 閥 都 不 會 開 啟, 控 制 信 號 大 於 10% 開 度 時, 閥 一 開 就 是 10% 以 保 護 控 制 閥 免 受 拉 絲 現 ~39~

40 象 損 壞, 而 導 致 後 續 的 吹 蝕 洩 漏 故 障 ; 並 將 前 述 LOW CUTOFF 功 能 在 DCDAS 控 制 系 統 內 增 設 類 似 的 保 護 邏 輯 提 供 雙 重 保 護 控 制 閥 本 身 部 份 改 善 前 : 由 於 FISHER CAV4 控 制 閥 易 吹 蝕 且 其 容 許 飼 水 夾 雜 顆 粒 雜 質 能 力 不 足, 於 是 FISHER 公 司 提 的 抗 污 解 決 方 案 約 1,200,000 元, 也 僅 能 提 升 抗 污 能 力, 經 過 我 們 仔 細 評 估 後, 我 們 認 為 花 百 萬 元 以 上 僅 能 提 升 抗 污 能 力, 也 無 法 確 定 是 否 可 達 成 改 善 目 標, 不 如 多 加 一 些 成 本, 改 採 用 其 他 更 好 更 適 用 的 控 制 閥, 同 時 將 關 斷 能 力 進 一 步 提 升 到 6 級 ; 由 於 本 廠 中 1~4 機 使 用 COPES VULCAN 公 司 的 SD-SEVERE DUTY VALVE 已 有 多 年 的 運 轉 與 維 護 經 驗, 經 洽 請 國 內 代 理 商 朋 傑 公 司 洽 請 原 廠 協 助 提 供 相 關 控 制 閥 選 用 計 算 軟 體, 並 請 原 廠 提 供 使 用 建 議 最 後 決 定 選 用 COPES VULCAN 並 選 定 COPES VULCAN 公 司 的 SD - SEVERE DUTY VALVE 來 做 參 考 基 準, 該 閥 符 合 要 求, 有 把 握 改 善 後 能 達 到 2~3 年 零 洩 漏 的 要 求 改 善 後 : 本 課 針 對 SD-SEVERE DUTY VALVE 的 3 項 特 性 設 計 進 行 驗 證 閥 座 洩 漏 等 級 閥 可 否 避 免 高 壓 差 下 的 閃 化 及 氣 穴 沖 蝕 損 壞 阻 擋 雜 質 異 物 的 能 力, 等 特 性 分 析 圖 8 COPES-VULCAN 公 司 SD-SEVERE DUTY 型 控 制 閥 為 達 到 長 期 緊 密 關 斷 零 洩 漏 之 設 計 目 標, 特 別 選 用 SOFT SEATED HUSH TRIM 設 計 之 內 閥 組 ~40~

41 閥 閥 座 洩 漏 等 級 Hush 結 構 閥 塞 採 用 雙 層 密 封 設 計, 形 成 獨 特 的 雙 閥 塞 雙 閥 座 聯 動 裝 置, 內 層 閥 塞 與 金 屬 閥 座 之 間 形 成 金 屬 密 封, 外 層 閥 塞 與 軟 閥 座 之 間 形 成 軟 密 封 ( 詳 如 圖 8), 不 論 控 制 開 度 在 任 何 位 置, 節 流 過 程 可 能 的 流 體 沖 蝕 由 硬 度 高 的 金 屬 閥 塞 承 受, 降 低 流 體 通 過 外 層 閥 塞 和 軟 閥 座 之 間 造 成 損 壞 的 機 率, 軟 閥 座 為 杜 邦 公 司 專 利 航 空 特 殊 軟 質 材 料, 鑲 嵌 在 金 屬 閥 座 上, 利 用 軟 質 材 料 受 金 屬 外 層 閥 塞 擠 壓 塑 性 變 形 來 做 第 二 階 段 的 緊 密 關 斷 ; 兩 閥 塞 間 使 用 耐 高 溫 及 高 壓 的 彈 簧 將 內 層 閥 塞 頂 出, 被 頂 出 的 內 層 閥 塞 在 閥 門 關 閉 的 瞬 間 承 受 可 能 的 拉 絲 損 壞, 隨 驅 動 器 的 繼 續 下 關, 克 服 壓 縮 彈 簧 後, 外 層 閥 塞 壓 緊 軟 閥 座 塑 性 變 形, 實 現 緊 密 關 斷 的 零 洩 漏 ; 閥 門 開 啟 時 外 層 閥 塞 也 會 先 離 開 軟 閥 座, 所 以 可 以 確 保 非 金 屬 軟 閥 座 不 會 被 受 到 磨 損, 也 就 可 以 達 到 長 期 零 洩 漏 之 目 標, 而 且 關 斷 力 可 達 6 級 以 上 經 過 這 幾 年 持 續 觀 察 量 測 該 閥 溫 度, 已 確 認 幾 乎 無 洩 漏, 能 達 到 2 年 零 洩 漏 的 要 求 ( 圖 17), 大 大 節 省 洩 漏 損 失 的 運 轉 費 用, 故 可 判 定 這 種 選 擇 是 正 確 的 圖 9 Hush Trim 的 構 造 圖 ( 摘 自 原 廠 說 明 書 ) 設 計 上 閥 件 可 否 避 免 高 壓 差 下 的 閃 化 及 氣 穴 沖 蝕 損 壞? 此 型 控 制 閥 的 閥 籠 Hush Trim 的 構 造 ( 詳 如 圖 9), 設 計 有 六 段 的 減 壓 段, 這 種 多 段 套 筒 式 結 構 的 特 點 是 將 進 入 控 制 閥 時 具 有 較 大 流 動 能 量 的 流 體 引 進 入 閥 籠 後 分 散 成 多 股 能 量 較 小 的 流 線, 通 過 六 層 七 級 減 壓, 每 一 條 流 線 的 每 一 層 的 孔 徑 會 逐 層 加 大, 而 且 孔 中 心 也 稍 微 偏 移 一 些, 藉 此 種 設 ~41~

42 計 來 控 制 每 一 級 的 壓 力 降 ( 詳 如 圖 10), 使 流 體 在 每 一 級 的 降 壓 都 在 該 流 體 溫 度 相 對 應 的 飽 和 壓 力 線 之 上, 可 防 止 閃 化 及 氣 穴 現 象 的 發 生, 經 過 這 幾 次 大 修 後 拆 檢 該 閥, 內 部 各 元 件 幾 乎 無 損 傷, 都 可 繼 續 使 用 而 無 需 更 換, 已 大 大 節 省 維 護 費 用, 也 確 認 這 種 選 擇 是 正 確 的 圖 10 HUSH TRIM 閥 籠 的 剖 面 及 多 段 減 壓 情 形 HUSH 閥 籠 的 流 道 設 計 成 拋 物 線 形, 可 以 減 少 流 體 對 閥 體 的 沖 刷 侵 蝕 阻 擋 雜 質 異 物 的 能 力 其 實 每 次 大 修 不 管 是 飼 水 或 是 加 熱 器 系 統 控 制 閥, 內 閥 件 都 會 有 很 多 的 結 垢 物, 我 們 可 從 照 片 清 楚 看 到 閥 籠 受 飼 水 中 黑 色 金 屬 氧 化 物 顆 粒 塞 滿 節 流 孔 的 情 形, 所 以 飼 水 中 夾 帶 有 異 物 或 氧 化 物 顆 粒 並 不 難 理 解 為 阻 絕 此 種 可 能 的 故 障 失 敗, 此 型 控 制 閥 在 閥 座 進 口 端 設 計 有 HUSH 雙 套 筒 結 構 的 濾 網 ( 詳 如 圖 11 所 示 ), 可 以 把 1/16" 以 上 的 固 體 雜 質 過 濾 掉 ; 濾 網 設 計 的 流 通 能 力 是 閥 門 流 通 能 力 的 2 倍, 不 影 響 閥 門 的 流 通 能 力 圖 11 雙 套 筒 結 構 的 濾 網, 已 證 明 可 以 把 1/16" 以 上 的 固 體 雜 質 阻 擋 掉, 保 護 內 閥 軟 座 免 於 損 傷 達 成 零 洩 漏 ~42~

43 圖 12 進 口 濾 網 實 體 外 觀 圖 後 續 改 善 : 在 運 轉 3 年 後, 於 今 年 (102 年 ) 的 01/28 12:30 大 修 後 啟 用 BFPT 時, 值 班 通 知 中 六 機 BFPT 6-1 再 循 環 閥 FW005-1 升 速 後 再 循 環 流 量 低 致 BFPT Trip ( 圖 13) 及 ( 圖 14) 圖 13 再 BFPT 循 環 流 量 低 保 護 條 件 ~43~

44 圖 14 再 循 環 流 量 低 致 BFPT Trip 趨 勢 圖 拆 檢 該 閥 發 現 管 路 結 垢 物 及 殘 存 的 碎 屑 夾 雜 在 濾 網 造 成 堵 塞, 這 就 是 造 成 流 量 低 致 BFPT Trip 的 主 因, 歷 經 3 次 的 拆 檢 清 理, 仍 無 法 完 全 清 理 夾 雜 的 碎 屑, 最 後 以 改 善 濾 網 的 方 式, 取 消 外 層 而 於 內 層 增 設 一 層 60 MESH 濾 網, 並 增 加 底 部 流 孔 方 式 替 代, 才 得 以 解 決 問 題 ( 圖 15 及 圖 16) 圖 15 改 善 濾 網 的 方 式 ~44~

45 圖 16 改 善 後 BFPT 升 速 時 再 循 環 流 量 趨 勢 圖 圖 17 改 換 COPES VULCAN 控 制 閥 後 確 實 關 斷 情 形, 從 閥 體 外 部 只 量 測 到 接 近 常 溫 之 溫 度 四 效 益 評 估 有 形 效 益 節 省 能 源 損 耗 : 一 個 大 修 週 期 ( 以 2 年 估 算 ), 假 定 第 一 年 零 洩 漏, 第 二 年 開 始 以 平 均 洩 ~45~

46 漏 量 100MT/hr 為 例, 從 中 五 機 保 安 試 驗 時 負 載 移 轉, 所 測 得 抽 汽 量 須 多 耗 費 掉 約 4.8MT/HR 的 第 四 抽 汽 過 熱 蒸 汽 ( 如 附 圖 6), 第 四 抽 汽 蒸 汽 壓 力 為 992.8KPA, 溫 度 為 382.8, 由 蒸 汽 表 查 得 其 焓 值 為 Kcal/Kg; 依 本 廠 所 使 用 煤 熱 值 單 價 元 /Kcal 計 算, 元 / Kcal Kcal/Kg 1000Kg/MT 4.8MT/HR 24 HR/DAY 365DAY/YEAR =$11,046,360 元, 不 考 慮 影 響 運 轉 及 負 載 減 發 成 本, 光 是 節 省 洩 漏 損 失, 每 一 個 大 修 週 期 每 部 機 就 高 達 壹 千 壹 百 萬 元 以 上 ; 也 就 是 說 所 投 入 改 善 費 用 成 本 保 守 估 算 約 0.5~1 個 大 修 週 期 內 就 可 以 回 收, 往 後 運 轉 每 個 大 修 週 期 每 部 機 即 可 由 節 省 能 源 損 耗 中, 獲 得 約 11,000,000 元 以 上 之 利 益, 四 部 機 總 計 約 4 千 4 百 萬 以 上 避 免 拆 閥 影 響 供 電 量 : 若 洩 漏 量 大 於 120 MT/HR 以 上 時,BFPT 轉 速 太 高, 飼 水 泵 沒 有 容 量 餘 裕 來 應 付 緊 急 狀 況,BFPT 須 停 機 檢 修, 嚴 重 時 機 組 甚 至 須 降 載 運 轉 約 10,000kw/ hr, 每 次 檢 修 約 須 2 天, 每 檢 修 一 次, 避 免 降 載 效 益 約 須 1,200,000 元 閥 內 部 各 元 件 幾 乎 無 損 傷, 都 可 繼 續 使 用 而 無 需 每 次 大 修 都 得 更 換, 可 節 省 維 護 費 用 約 300,000 元 無 形 效 益 控 制 閥 減 少 內 漏 故 障 損 失, 轉 速 降 低,BFPT 不 須 長 期 運 轉 在 偏 高 的 轉 速, 軸 承 壽 命 提 高, 減 少 汽 機 組 同 仁 的 維 護 工 作 及 成 本 零 洩 漏, 不 再 會 消 耗 飼 水 泵 的 運 轉 容 量, 值 班 同 仁 在 應 付 負 載 不 預 期 變 動 時, 有 更 大 的 容 量 餘 裕, 可 有 效 避 免 機 組 降 載 運 轉 的 情 形, 減 少 運 轉 同 仁 的 工 作 的 壓 力 與 負 擔, 提 振 同 仁 工 作 士 氣 只 要 例 行 性 大 修 注 意 維 護 品 質, 機 組 正 常 滿 載 運 轉 期 間, 維 護 檢 修 工 作 的 零 壓 力, 免 除 維 護 困 擾, 確 保 機 組 運 轉 安 全 五 後 語 再 循 環 閥 無 法 緊 密 關 斷 為 可 計 算 之 有 形 損 失, 惟 常 被 忽 略 本 廠 歷 經 多 年 研 究 與 努 力 終 於 順 利 圓 滿 解 決 這 種 技 術 性 困 難 性 都 頗 高 的 問 題, 為 本 廠 每 年 節 省 可 觀 的 燃 料 費 用, 更 可 減 少 二 氧 化 碳 的 排 放 量, 為 地 球 環 保 貢 獻 一 份 力 量 特 撰 本 文 提 供 業 界 參 考, 更 期 盼 業 界 先 進 不 吝 指 教 ~46~

47 淺 談 蒸 汽 系 統 配 管 朱 應 欽 前 言 多 年 的 工 作 經 驗 讓 我 有 個 很 深 切 的 體 會, 在 國 內 絕 大 數 的 業 主 或 鍋 爐 使 用 單 位 多 半 將 整 個 蒸 汽 系 統 的 重 心 或 預 算 集 中 於 蒸 汽 鍋 爐, 鍋 爐 之 重 要 性 就 好 比 人 體 的 心 臟, 心 臟 不 好 如 何 能 維 持 身 體 機 能, 但 我 們 也 都 知 道 心 血 管 疾 病 期 影 響 往 往 不 下 於 心 臟 病, 而 心 血 管 就 好 比 蒸 汽 系 統 的 蒸 汽 管 路, 絕 大 多 數 的 業 主 及 設 計 單 位 都 忽 視 這 個 部 份, 其 實 結 果 造 成 生 產 設 備 效 率 不 佳 管 路 閥 件 及 設 備 損 壞 能 源 浪 費 等 等 其 實 只 有 良 好 管 路 設 計 才 能 讓 高 效 良 好 的 蒸 汽 鍋 爐 發 揮 其 能 力, 而 不 好 的 蒸 汽 管 線 即 使 再 高 效 鍋 爐 也 只 有 事 倍 功 半 之 效 蒸 汽 和 冷 凝 水 管 線 回 路 本 文 我 們 將 討 論 從 蒸 汽 源 到 使 用 點 的 蒸 汽 分 配 過 程 蒸 汽 源 可 以 來 自 于 鍋 爐 房 或 者 汽 電 共 生 廠 鍋 爐 可 以 是 燃 煤 燃 油 和 燃 氣 的 鍋 爐, 也 可 以 是 回 收 廢 熱 之 鍋 爐 但 無 論 汽 源 如 何, 為 了 得 到 高 品 質 的 蒸 汽 ( 正 確 的 蒸 汽 量 和 壓 力 ), 正 確 的 蒸 汽 分 配 系 統 是 關 鍵 所 在 另 外 系 統 的 安 裝 及 維 護 也 是 非 常 重 要 課 題, 以 上 在 設 計 階 段 就 必 須 給 予 充 分 的 考 慮 以 下 見 ( 圖 1) 為 一 個 典 型 蒸 汽 和 冷 凝 水 管 線 回 路, 蒸 汽 之 所 以 能 在 系 統 中 流 動 卻 無 須 額 外 動 力 源 其 原 因 在 於, 當 蒸 汽 冷 凝 成 凝 結 水, 同 蒸 汽 相 比, 冷 凝 水 的 體 積 非 常 小, 這 導 致 了 壓 力 的 下 降, 該 壓 力 的 下 降 促 使 蒸 汽 在 管 道 中 形 成 流 動 ~47~

48 圖 中 之 蒸 汽 鍋 爐 產 生 的 飽 和 蒸 汽 經 由 管 路 輸 送 到 使 用 熱 量 的 用 汽 點 從 鍋 爐 出 口 之 後 會 有 一 根 或 多 根 蒸 汽 主 管 向 用 汽 設 備 方 向 輸 送 蒸 汽 再 由 較 小 口 徑 之 分 支 管 路 將 蒸 汽 送 至 各 個 用 汽 設 備 當 鍋 爐 出 口 之 主 閥 緩 慢 打 開, 蒸 汽 立 即 從 鍋 爐 進 入 蒸 汽 主 管, 並 沿 著 蒸 汽 管 道 到 達 壓 力 較 低 的 用 汽 點 在 開 始 運 轉 階 段, 蒸 汽 管 路 仍 是 常 溫 或 室 溫, 其 溫 差 使 蒸 汽 之 熱 焓 傳 遞 給 管 路, 再 傳 至 管 路 周 圍 的 空 氣 接 觸 到 管 路 的 蒸 汽 立 即 冷 凝 因 此 在 系 統 起 機 階 段, 蒸 汽 管 路 的 冷 凝 水 量 最 大, 這 是 因 為 此 時 蒸 汽 和 管 道 之 間 的 溫 差 最 大 這 種 冷 凝 水 量 稱 為 起 動 負 載 一 旦 暖 管 結 束, 蒸 汽 和 管 路 的 溫 差 將 會 最 小, 但 管 道 仍 繼 續 向 周 圍 的 空 氣 散 熱, 因 此 冷 凝 水 繼 續 形 成, 此 時 之 冷 凝 水 量 稱 之 為 運 轉 負 載 而 形 成 的 冷 凝 水 會 在 管 路 底 部 累 積, 因 此 需 要 在 管 路 適 當 位 置 設 置 集 水 袋 收 集 冷 凝 水, 再 以 合 宜 的 卻 水 器 排 除 於 蒸 汽 管 線 另 外 蒸 汽 將 沿 主 管 流 動 向 製 程 熱 交 換 設 備 經 由 控 制 閥 門 ( 通 常 為 溫 度 控 制 ) 釋 放 蒸 汽, 而 蒸 汽 釋 放 出 熱 焓 ( 通 常 為 潛 熱 焓 ) 加 熱 製 程 產 品 和 蒸 汽 設 備 本 身 ( 起 動 負 載 ) 並 再 次 形 成 冷 凝 水, 經 由 卻 水 器 排 除 於 熱 交 換 器 之 外 當 蒸 汽 設 備 到 達 運 轉 溫 度 時, 製 程 仍 會 繼 續 熱 量 傳 遞 以 滿 足 製 程 需 求 ( 運 轉 負 載 ) 因 為 蒸 汽 釋 放 熱 焓 形 成 冷 凝 水 產 生 壓 降, 而 鍋 爐 必 須 連 續 的 供 給 蒸 汽 以 滿 足 所 連 接 設 備 的 負 載 要 求, 同 時 為 了 維 持 該 蒸 汽 供 給, 鍋 爐 必 須 產 生 更 多 的 蒸 汽 因 此 需 要 更 多 的 補 給 水 供 給 鍋 爐, 以 補 充 先 前 蒸 發 為 蒸 汽 的 水 而 所 有 排 除 之 冷 凝 水 及 閃 發 蒸 氣 因 此 形 成 整 個 蒸 汽 和 冷 凝 水 管 線 回 路 蒸 汽 壓 力 的 選 擇 蒸 汽 輸 送 壓 力 受 很 多 因 素 的 影 響, 因 此 在 決 定 前 應 考 慮 以 下 因 素 : 鍋 爐 的 最 大 安 全 工 作 壓 力 如 果 壓 力 需 求 超 出 鍋 爐 能 力 範 圍, 應 重 新 選 擇 鍋 爐 工 廠 蒸 汽 製 程 設 備 所 需 之 最 小 壓 力 工 廠 中 眾 多 設 備 所 需 壓 力 不 同, 必 須 設 置 減 壓 裝 置 符 合 設 備 需 求 管 道 中 的 摩 擦 阻 力 除 了 管 線 本 身 之 外, 設 備 及 閥 件 都 會 形 成 摩 擦 阻 力 造 成 管 路 壓 力 損 失 蒸 汽 於 輸 送 過 程 之 熱 損 失 由 於 管 道 向 周 圍 環 境 散 熱 而 引 起 的 蒸 汽 冷 凝 因 此 在 決 定 最 初 的 輸 送 壓 力 時 必 須 考 慮 一 定 的 餘 量 因 為 蒸 汽 壓 力 與 其 容 積 為 反 比 ( 圖 2) 說 明 了 這 一 點 鑒 於 此, 如 果 鍋 爐 是 在 較 高 的 壓 力 下 產 生 蒸 汽, 並 在 這 個 較 高 壓 力 下 輸 送 蒸 汽 時, 相 同 熱 負 載 輸 送 同 樣 ~48~

49 的 蒸 汽 量 需 要 的 管 道 口 徑 比 起 低 壓 時 小 以 高 壓 蒸 汽 輸 送 具 有 以 下 好 處 : 鍋 爐 的 儲 氣 能 力 增 加, 有 助 於 處 理 蒸 汽 設 系 統 負 載 的 波 動 減 少 汽 水 共 騰 和 產 生 潮 濕 及 較 髒 蒸 汽 的 危 害 性 蒸 汽 管 道 的 口 徑 更 小, 從 而 蒸 汽 管 路 的 投 資 費 用 減 少, 包 括 管 道 法 蘭 支 撐 件 保 溫 等 材 料 的 費 用 和 工 資 費 用 高 壓 下 輸 送 蒸 汽, 可 以 滿 足 製 程 應 用 上 的 多 種 壓 力 需 求 若 系 統 中 有 較 低 壓 之 需 求 時, 則 於 每 個 用 汽 區 或 用 汽 點 單 獨 設 置 減 壓 閥 降 低 蒸 汽 的 壓 力, 除 滿 足 單 獨 的 設 備 壓 力 需 求 外, 並 能 產 生 更 加 乾 燥 的 蒸 汽 ( 乾 燥 蒸 汽 能 提 供 比 濕 蒸 汽 工 多 熱 焓 ) 在 多 數 鍋 爐 操 作 人 員 設 定 鍋 爐 壓 力 時 會 有 一 些 迷 失, 如 鍋 爐 設 壓 越 高 危 險 性 越 高? 實 際 上 鍋 爐 本 體 額 定 設 計 即 有 其 最 大 操 作 壓 力 說 明, 只 要 在 其 範 圍 內 之 壓 力 皆 可 安 全 操 作, 另 外 也 有 說 法 認 為 鍋 爐 在 低 壓 下 運 行 比 在 高 壓 時 要 節 省 燃 料 這 種 邏 輯 是 根 據 高 壓 下 需 要 更 多 的 燃 料 來 提 高 蒸 汽 的 溫 度 當 然 這 種 邏 輯 有 其 真 實 性, 但 卻 忽 略 蒸 汽 供 應 目 的 為 提 供 製 程 設 備 換 熱 需 求, 只 要 製 程 設 備 的 熱 焓 需 求 不 變, 鍋 爐 的 蒸 汽 壓 力 高 低 完 全 不 影 響 能 量 消 耗 除 非 鍋 爐 供 氣 量 被 過 度 設 計 導 致 鍋 爐 長 時 間 處 於 閒 置 運 轉, 這 時 是 有 可 能 因 鍋 爐 維 持 在 高 壓 之 下 的 停 機 損 失 燃 料 損 失 和 運 行 損 失 確 實 有 所 增 加 但 只 要 正 確 設 計, 高 壓 輸 送 蒸 汽 的 好 處 顯 而 易 見 蒸 汽 管 路 形 式 的 選 擇 目 前 世 界 上 有 很 多 的 管 路 標 準, 但 全 球 主 要 接 受 的 標 準 來 自 於 美 國 石 油 研 究 所 (API), 其 管 路 表 示 依 管 壁 厚 度 系 列 的 號 碼 來 分 類 這 些 表 示 管 壁 厚 度 系 列 的 ~49~

50 號 碼 與 管 道 的 壓 力 等 級 有 關 分 為 11 個 系 列, 從 最 低 的 5 至 和 160 但 蒸 汽 系 統 最 常 用 等 級 為 管 標 號 40 及 80, 原 因 是 只 有 這 兩 等 級 管 路 覆 蓋 了 從 15mm(1/2in) 到 600mm 的 所 有 公 稱 口 徑 不 管 管 標 號 大 小, 一 旦 管 路 口 徑 確 定, 它 們 的 外 徑 都 相 同 ( 不 含 製 造 公 差 ) 隨 著 管 標 號 的 增 加, 管 路 壁 厚 也 隨 之 增 大, 而 實 際 的 內 徑 減 小 例 如 : 管 標 號 40 公 稱 口 徑 100mm 管 道 的 外 徑 為 mm, 管 道 壁 厚 是 6.02mm, 因 此 內 徑 mm 管 標 號 80 公 稱 口 徑 100mm 管 道 的 外 徑 為 mm, 管 道 壁 厚 是 8.56mm, 因 此 內 徑 97.18mm 而 管 路 材 質 則 為 符 合 ANSI B16.9 A106 規 範 之 無 縫 碳 鋼 管, 同 樣 也 適 用 於 蒸 汽 冷 凝 水 回 收 管 蒸 汽 管 路 尺 寸 的 選 擇 就 常 見 的 反 應 至 少 過 大 會 比 過 小 好! 算 我 們 來 看 看 其 中 差 異 ; 管 線 選 擇 過 大 : 閥 件 成 本 增 加 配 管 成 本 增 加 較 大 管 路 意 謂 較 大 熱 傳, 因 此 管 線 熱 損 失 會 跟 著 增 加 管 線 選 擇 過 小 : 管 內 蒸 汽 流 速 增 加, 導 致 壓 力 下 降 無 法 提 供 足 夠 蒸 汽 量 會 產 生 噪 音 管 線 遭 到 沖 蝕 切 割 及 水 鎚 現 像 ~50~

51 以 上 說 明 選 擇 合 宜 的 管 路 尺 寸 既 能 達 到 製 程 之 需 求, 又 能 避 免 無 謂 金 錢 損 失 如 何 正 確 選 擇 管 線 尺 寸 呢? 就 先 前 所 提 及 之 我 們 必 須 先 考 慮 兩 個 因 素 管 路 輸 送 之 壓 力 損 失 及 熱 損 失, 因 此 必 須 計 算 增 加 餘 量, 讓 我 們 以 一 個 例 子 ( 圖 3) 說 明 : 此 例 中 加 熱 器 之 蒸 汽 需 求 量 為 270kg/hr, 鍋 爐 輸 出 壓 力 (P 1) 為 7bar g, 至 加 熱 器 蒸 汽 壓 力 (P 2) 為 6.6bar g, 管 路 長 度 為 150m, 管 路 口 徑 未 知 壓 損 餘 量 : 若 在 未 知 口 徑 尺 寸 條 件 下 ( 已 知 可 計 算 管 損 ) 依 經 驗 法 則 決 定 管 損 之 等 效 長 度 如 下 : 管 線 總 長 度 < 50m, 增 加 5% 等 效 長 度 管 線 總 長 度 > 50m,(* 管 線 為 直 線, 管 配 件 不 多 ) 增 加 10% 等 效 長 度 管 線 總 長 度 > 50m,(* 管 線 為 直 線, 但 管 配 件 較 多 ) 增 加 20% 等 效 長 度 依 上 敘 條 件 下 本 例 之 等 效 長 度 之 計 算 : 150m + 10%= 150 +( )= 165m 熱 損 失 餘 量 : 若 在 未 知 口 徑 尺 寸 條 件 下 依 經 驗 法 則 決 定 熱 損 ( 正 常 保 溫 下, 飽 和 蒸 汽 壓 力 10bar g 以 內 ), 每 100m 等 效 長 度 之 熱 損 為 3.5% 負 載, 依 本 例 計 算 如 下 : (165/100) 3.5%= 5.8% 鍋 爐 蒸 汽 供 應 量 應 調 整 為 = 270 +( %)= 286kg/hr 接 下 來 透 過 常 用 兩 種 方 法 ( 壓 損 法 ) 及 ( 流 速 法 ) 篩 選, 透 過 不 同 公 式 或 表 格, 來 決 定 蒸 汽 管 徑 我 們 使 用 ( 圖 4) 以 壓 損 模 式 篩 選 表 說 明 ( 壓 損 法 ) 篩 選 動 作, 首 先 須 計 算 出 管 線 每 100m 之 最 大 壓 降 P 1 = 7bar g P 2 = 6.6bar g( 最 小 供 應 或 使 用 壓 力 ) 蒸 汽 流 量 :286kg/hr 管 線 長 :165m P 1 P 2 L 100 = 100 = 0.24bar ( 每 100m 之 最 大 壓 降 ) ~51~

52 步 驟 在 飽 和 蒸 汽 曲 線 (Saturation temperature curve) 上 找 到 7bar g 標 記 為 (A) 步 驟 自 (A) 點 水 平 向 右 找 尋 285kg/h 標 記 為 (B) 步 驟 自 (B) 點 垂 直 向 上 至 頂 部 交 點 (C) 步 驟 由 壓 損 線 ( 每 100M) 上 找 尋 0.24bar 標 記 為 (D) 步 驟 自 (D) 點 水 平 向 右 相 交 BC 線 段 於 (E) (E) 點 落 於 管 徑 尺 寸 (Inside pipe diameter) 40mm 與 50mm 之 間, 選 擇 較 大 口 徑 50mm 為 合 適 尺 寸 ~52~

53 同 樣 條 件 我 們 使 用 ( 圖 5) 以 流 速 模 式 篩 選 表 說 明 ( 流 速 法 ) 篩 選 動 作 步 驟 在 飽 和 蒸 汽 曲 線 (Saturation temperature curve) 上 找 到 7bar g 標 記 為 (A) 步 驟 自 (A) 點 水 平 向 左 找 尋 285kg/h 標 記 為 (B) 步 驟 自 (B) 點 垂 直 向 上 找 尋 流 速 25m/s 交 點 (C) 步 驟 自 (C) 點 水 平 向 右 與 管 徑 線 交 點 (E) 於 32mm 及 40mm 之 間 選 擇 較 大 口 徑 40mm 為 合 適 尺 寸 步 驟 自 (B) 點 垂 直 向 上 找 尋 流 速 15m/s 交 點 (D) 步 驟 自 (D) 點 水 平 向 右 與 管 徑 線 交 點 (F) 於 40mm 及 50mm 之 間 選 擇 較 大 口 徑 50mm 為 合 適 尺 寸 依 案 例 篩 選 若 使 用 壓 損 法 時, 選 擇 出 50mm 口 徑, 但 若 用 流 速 法 時 依 流 速 25m/ s 則 選 擇 出 40mm 口 徑, 依 流 速 15m/s 則 選 擇 出 50mm 口 徑, 這 兩 個 答 案 並 不 衝 突, ~53~

54 其 最 終 選 擇 在 於 使 用 者 的 考 量, 實 例 中 因 有 使 用 壓 力 限 制 (P 2 = 6.6bar g), 因 此 壓 損 法 的 選 擇 將 優 於 流 速 法 ; 實 際 上 15m/s 流 速 是 在 可 以 接 受 範 圍 之 內, 尤 其 在 主 管 線 及 長 距 離 的 條 件 下 總 和 以 上 兩 種 篩 選 方 式, 使 用 者 在 決 定 管 線 口 徑 前 可 以 有 以 下 之 考 量, 以 利 最 合 宜 結 論 : 管 線 長 度 在 50m 以 下, 壓 損 非 重 要 選 項, 則 以 優 先 選 用 流 速 法 之 篩 選 結 果 管 線 長 度 在 50m 以 上, 壓 損 為 重 要 選 項, 則 以 優 先 選 用 壓 損 法 之 篩 選 結 果 無 論 結 果 如 何, 其 結 論 應 交 叉 驗 算, 尤 其 在 流 速 應 維 持 在 15m/s~40m/s,25m/ s 為 較 為 合 適 之 流 速 篩 選 基 準 主 管 線 流 速 建 議 選 擇 在 15m/s~25m/s 之 間 支 管 或 短 管 建 議 選 擇 在 25m/s~40m/s 之 間 不 建 議 選 擇 超 過 40m/s 以 上, 除 非 蒸 汽 有 非 常 良 好 乾 燥 度 ( 如 過 熱 蒸 汽 ) 及 設 置 足 夠 之 管 線 排 水 請 注 意 過 高 流 速 會 造 成 噪 音, 管 路 切 割 及 水 鎚 現 象 發 生 蒸 汽 主 管 路 排 水 蒸 汽 系 統 中, 能 量 的 損 失 就 意 味 著 效 率 降 低, 因 此 蒸 汽 管 線 需 要 保 溫 絕 熱 把 這 些 損 失 降 低 到 最 少 但 不 管 保 溫 材 質 多 好, 保 溫 厚 度 多 厚, 管 路 總 是 有 一 定 的 散 熱 損 失, 這 將 使 蒸 汽 沿 著 主 管 長 度 方 向 產 生 冷 凝 水 這 些 冷 凝 水 如 果 不 被 排 除, 將 積 聚 在 管 道 內, 導 致 沖 蝕 切 割 水 錘 現 象 等 問 題 此 外, 蒸 汽 中 含 有 水 滴 將 使 蒸 汽 潮 濕, 降 低 了 蒸 汽 的 換 熱 能 力 如 果 水 積 聚 在 管 道 內, 管 道 有 效 的 橫 截 面 減 小, 導 致 蒸 汽 流 量 下 降, 為 維 持 設 備 負 載 需 求 蒸 汽 流 速 勢 必 增 加, 甚 至 超 過 了 推 薦 的 上 限 (40m/s), 因 此 在 主 管 線 排 水 設 置 是 十 分 重 要 依 歐 盟 EN 標 準 規 定 : 在 盡 可 能 的 情 況 下, 蒸 汽 主 管 應 沿 流 動 方 向 佈 置 不 小 於 1:100 的 坡 度 ( 每 100m 有 1m 的 下 降 ) 該 坡 度 將 確 保 冷 凝 水 在 重 力 和 蒸 汽 流 動 的 作 用 下 流 向 排 水 點, 然 後 在 排 水 點 冷 凝 水 可 被 安 全 有 效 地 排 除 ( 圖 6) ~54~

55 排 水 點 設 置 必 須 能 確 認 冷 凝 水 能 到 達 卻 水 器, 還 要 考 慮 停 機 時 或 蒸 汽 沒 有 流 動 時 冷 凝 水 的 殘 留 問 題 因 此 設 置 坡 度 以 重 力 作 用 將 冷 凝 水 沿 管 道 坡 度 流 向 低 點, 並 在 低 點 積 聚, 卻 水 器 則 設 置 管 路 低 點 的 位 置 大 口 徑 蒸 汽 主 管 在 起 機 階 段 的 冷 凝 水 量 較 多, 需 要 每 隔 30m 至 50m 佈 置 排 水 點, 並 且 設 置 在 管 道 最 低 處, 如 上 升 管 道 的 底 部 ( 圖 7) 為 一 般 配 管 設 置 排 水 點 排 除 管 路 冷 凝 水, 圖 上 在 主 管 設 置 15mm 卻 水 組 以 15mm 管 徑 銜 接 主 管, 在 正 常 運 行 時, 蒸 汽 沿 著 主 管 流 動 的 速 度 會 高 達 145km/ h, 帶 動 冷 凝 水 一 起 流 動,15mm 水 管 不 僅 無 法 有 效 集 水, 排 水 效 果 可 說 非 常 差 ( 圖 8) 為 合 適 的 排 水 點 配 置, 先 在 主 管 線 設 置 集 水 袋 在 銜 接 15mm 卻 水 組 排 除 管 路 冷 凝 水, 集 水 袋 可 有 效 收 集 冷 凝 水 且 在 停 機 及 蒸 汽 停 止 流 動 時 成 為 低 點 聚 集 冷 凝 水 而 集 水 袋 底 部 可 設 置 法 蘭 或 考 克 作 為 排 汙 或 洗 管 排 放 之 用 卻 水 器 組 設 置 可 量 因 素 為 : 操 作 壓 力 等 級 卻 水 器 耐 壓 等 級 須 大 於 系 統 最 大 操 作 壓 力 冷 凝 水 排 放 量 排 放 量 分 為 起 機 負 載 及 運 轉 負 載 兩 種, 起 機 負 載 為 系 統 管 線 在 起 機 時 均 為 室 溫 或 環 境 溫 度, 與 蒸 汽 溫 度 相 較 之 溫 差 甚 多, 在 設 備 運 轉 前 必 須 讓 管 線 ~55~

56 溫 度 升 溫 至 工 作 溫 度, 因 此 起 機 階 段 會 有 較 大 量 之 冷 凝 水 形 成 起 機 負 載 之 水 量 可 以 下 圖 表 ( 圖 9) 起 機 負 載 表 查 出 作 為 卻 水 器 排 水 量 選 型 起 機 負 載 表 提 供 了 50m 長 的 管 路 加 熱 至 工 作 溫 度 時 產 生 的 冷 凝 水 量,50m 是 兩 個 排 水 點 之 間 推 薦 的 最 大 距 離 表 中 顯 示 的 單 位 是 kg/h 為 了 確 定 平 均 的 冷 凝 率, 必 須 考 慮 起 動 的 時 間 例 如, 如 果 熱 管 需 要 50kg 的 蒸 汽 量, 要 在 20min 的 時 間 內 完 成, 那 麼 實 際 排 水 負 載 為 : 冷 凝 水 量 = 60min 20min 50kg/h = 150kg/h 請 注 意, 冷 凝 水 排 除 倚 靠 的 是 卻 水 器, 但 管 路 排 水 效 果 則 是 倚 靠 著 正 確 地 集 水 袋 設 置, 而 不 是 更 大 的 卻 水 器 運 轉 負 載 為 當 管 路 系 統 溫 度 已 上 升 至 工 作 溫 度 開 始 製 成 生 產 後, 因 為 經 濟 保 溫 效 率 導 致 仍 會 有 溫 差 產 生 熱 傳 而 形 成 冷 凝 水 其 運 轉 負 載 之 冷 凝 水 量 則 以 下 圖 表 ( 圖 10) 運 轉 負 載 表 查 出 作 為 卻 水 器 排 水 量 選 型 ~56~

57 運 轉 負 載 表 提 供 了 50m 長 的 管 路 運 轉 時 管 路 產 生 的 冷 凝 水 量 卻 水 器 形 式 選 擇 除 非 排 水 點 和 卻 水 器 之 間 有 很 長 的 冷 卻 段 ( 不 保 溫 ), 蒸 汽 卻 水 器 應 該 在 接 近 或 在 蒸 汽 飽 和 溫 度 下 排 放 冷 凝 水, 因 此 蒸 汽 主 管 的 確 水 器 優 先 選 擇 機 械 式 卻 水 器 ( 如 浮 球 式 或 倒 桶 式 卻 水 器 ) 或 者 熱 動 力 式 卻 水 器 動 力 式 卻 水 器 會 產 生 噴 排 閃 發 蒸 汽 接 至 冷 凝 水 管 極 易 引 起 水 鎚, 建 議 加 裝 降 壓 器 於 卻 水 器 出 口 避 免 引 起 水 鎚 錯 誤 的 配 管 為 避 免 冷 凝 水 因 為 配 管 錯 誤 導 致 水 鎚 及 沖 蝕 切 割 方 發 生, 請 避 免 以 下 錯 誤 配 管 方 式 : 同 心 大 小 頭 易 累 積 冷 凝 水, 請 改 用 偏 心 大 小 頭 如 ( 圖 11) ~57~

58 Y 型 過 濾 器 其 濾 袋 若 朝 下 方 則 會 有 冷 凝 水 聚 集, 應 將 濾 袋 調 轉 至 水 平 方 向 如 ( 圖 12) 上 升 管 線 未 於 低 點 處 設 置 卻 水 組 排 水 如 ( 圖 13) ~58~

59 提 昇 蒸 汽 品 質 蒸 汽 品 質 有 兩 個 重 點 : 乾 燥 度 蒸 汽 乾 燥 度 影 響 蒸 汽 所 攜 帶 之 熱 焓, 乾 燥 度 越 高 其 蒸 汽 所 攜 帶 熱 焓 也 越 高 ; 同 時 濕 的 蒸 汽 會 降 低 製 程 熱 交 換 設 備 之 熱 傳 效 率 加 裝 汽 水 分 離 器 汽 水 分 離 器 既 可 排 除 管 壁 上 的 水 滴, 也 能 排 除 懸 浮 于 蒸 汽 中 的 水 霧 及 不 可 冷 凝 氣 體 ( 若 有 加 裝 排 氣 閥, 不 可 冷 凝 氣 體 會 嚴 重 降 低 熱 交 換 效 率 ) 蒸 汽 主 管 上 安 裝 汽 水 分 離 器 可 消 除 水 錘 現 象 的 產 生 和 影 響, 也 要 比 增 加 管 道 口 徑 和 設 置 集 水 袋 效 果 更 佳 通 常 在 鍋 爐 出 口 重 要 閥 件 和 熱 交 換 設 備 前 建 議 安 裝 汽 水 分 離 器 蒸 汽 主 管 從 外 部 進 入 建 築 物 之 前 安 裝 汽 水 分 離 器 也 是 明 智 之 選 這 將 確 保 外 部 蒸 汽 輸 送 系 統 產 生 的 任 何 冷 凝 水 被 排 除, 內 部 系 統 得 到 的 是 乾 燥 的 蒸 汽 如 ( 圖 14) 潔 淨 度 多 數 人 以 為 新 管 路 是 最 為 乾 淨, 但 事 實 卻 是 相 反 我 們 會 經 常 在 新 管 道 內 發 現 鑄 件 砂 粒 包 裝 防 鏽 油 金 屬 屑 焊 渣 等 碎 片, 甚 至 螺 栓 螺 母 都 殘 留 在 管 道 內 ~59~

60 而 老 舊 的 管 路 內 若 經 常 會 有 鐵 銹, 在 汽 水 共 騰 現 象 時 沉 澱 的 碳 酸 鹽 水 垢 也 會 隨 著 流 動 的 蒸 汽 沿 著 管 路 進 入 用 汽 設 備 這 將 造 成 閥 門 無 法 正 常 的 開 啟 / 關 閉 同 時 由 於 抽 絲 現 象 ( 蒸 汽 和 水 的 混 合 物 高 速 通 過 一 個 部 分 開 啟 的 閥 門 所 引 起 的 沖 蝕 作 用 ) 也 會 造 成 用 汽 設 備 的 永 久 損 壞 一 旦 發 生 了 抽 絲 現 象, 閥 門 將 無 法 提 供 緊 密 的 關 閉, 即 使 閥 座 上 的 雜 質 去 除 以 後 也 是 如 此 因 此 有 必 要 在 每 個 確 水 器 流 量 計 減 壓 閥 和 控 制 閥 及 重 要 設 備 前 安 裝 過 濾 器 如 下 ( 圖 15) 為 一 個 典 型 Y 型 過 濾 器 之 剖 面 圖 蒸 汽 從 進 口 A 進 入, 經 過 多 孔 的 濾 網 B, 然 後 從 出 口 C 流 出 蒸 汽 和 水 可 以 很 容 易 地 通 過 濾 網, 而 雜 質 不 能 螺 帽 D 可 拆 卸 下 來, 使 得 濾 網 能 被 抽 取 出 來 進 行 常 規 的 清 洗 排 汙 閥 也 可 安 裝 在 閥 帽 D 處 以 方 便 日 常 清 洗 工 作 濾 網 應 水 平 地 安 裝 在 蒸 汽 管 路 上, 以 免 積 水 反 成 產 生 濕 蒸 汽 的 來 源 另 外 濾 網 建 議 使 用 100MESH 規 格 方 能 確 保 雜 質 攔 截 管 路 的 膨 脹 和 支 撐 所 有 的 管 路 都 是 在 環 境 溫 度 下 安 裝 但 是 當 用 來 輸 送 熱 的 流 體, 例 如 熱 水 或 者 蒸 汽 時, 管 路 在 高 溫 狀 態 從 環 境 溫 度 升 至 工 作 溫 度 時 管 路 會 產 生 膨 脹, 特 別 是 在 長 度 方 向 管 的 線 性 膨 脹 情 況 更 加 嚴 重 這 將 在 輸 送 系 統 的 某 些 區 域 內 產 生 應 力 作 用, 例 如 管 路 連 接 處, 極 端 情 況 下 還 將 導 致 破 裂 因 此 在 配 管 時 我 們 應 該 針 對 管 路 可 能 之 膨 脹 量 提 出 計 算, 並 予 以 吸 受 避 免 管 路 應 力 發 生, 下 列 公 式 可 提 供 計 算 膨 脹 量 使 用 : Expansion (mm)= L T ~60~

61 L = 固 定 支 撐 點 距 離 (m) T = 管 內 流 體 溫 度 及 環 境 溫 度 差 ( ) = 管 線 之 膨 脹 係 數 (mm/m x 10-3 ) 膨 脹 係 數 可 由 ( 圖 16) 查 知 或 是 可 以 從 ( 圖 17) 直 接 查 出 管 線 之 膨 脹 量 常 見 吸 收 管 路 膨 脹 可 使 用 馬 蹄 型 或 全 圓 或 半 圓 形 管 吸 收, 另 外 膨 脹 伸 縮 接 頭 也 是 選 項, 但 其 前 方 應 設 置 卻 水 器 組 以 保 護 吸 收 熱 膨 脹 之 閥 件 如 下 ( 圖 18) ~61~

62 由 於 管 線 在 重 力 影 響 下 會 有 撓 性 下 垂 產 生 而 造 成 管 線 變 形 積 水, 因 此 管 線 在 水 平 或 垂 直 路 徑 上 應 給 予 合 宜 之 支 撐, 其 支 撐 架 之 距 離 我 們 可 以 從 下 ( 圖 19) 決 定 距 離 管 路 不 可 冷 凝 氣 體 的 排 除 蒸 汽 管 路 上 最 常 被 忽 略 的 是 管 線 內 不 可 冷 凝 氣 體 的 排 除, 這 些 氣 體 包 含 空 氣 及 鍋 爐 添 加 物 汽 化 之 氣 體, 由 於 不 可 冷 凝 因 此 隨 著 蒸 汽 進 入 熱 交 換 設 備 後 再 經 由 卻 水 器 排 除, 但 有 時 選 擇 錯 誤 型 式 卻 水 器 將 無 法 排 除 不 可 冷 凝 氣 體 致 使 聚 集 在 熱 交 換 設 備 中, 導 致 熱 交 換 效 率 嚴 重 下 降, 如 下 ( 圖 20) 為 影 響 熱 交 換 效 率 原 因 說 明 空 氣 是 所 有 物 質 中 導 熱 係 數 最 差 的, 影 響 最 為 嚴 重 ~62~

63 因 此 在 管 路 末 段 或 是 進 入 熱 交 換 設 備 前 方, 應 設 置 排 氣 閥 以 排 除 管 路 內 不 可 凝 結 氣 體, 提 高 製 程 設 備 之 熱 交 換 效 率 管 路 的 保 溫 因 為 飽 和 蒸 汽 的 物 理 特 性, 具 有 高 效 率 的 放 熱 特 性, 相 對 也 使 系 統 的 每 個 接 觸 蒸 汽 部 位 都 有 放 熱 機 會, 因 此 保 溫 效 果 會 影 響 能 源 的 使 用 效 益, 管 路 保 溫 只 是 最 為 基 本, 多 數 時 候 閥 件 組 因 為 不 規 則 外 型 致 使 配 管 難 度 及 費 用 增 加, 即 使 保 溫 也 會 因 為 維 修 操 作 時 不 易 覆 原 而 索 性 放 棄 保 溫, 而 使 閥 件 組 或 管 件 長 期 裸 露 在 室 溫 ( 如 下 圖 ), 除 對 人 員 產 生 危 險 外, 持 續 放 熱 也 造 成 長 期 浪 費 能 源 事 實 上 軟 質 保 溫 夾 克 ( 如 下 圖 ) 因 具 備 柔 軟 性 及 方 便 拆 裝 之 特 性, 可 以 取 代 傳 統 硬 式 保 溫, 進 而 改 善 長 期 浪 費, 雖 然 軟 質 夾 克 成 本 較 高, 但 若 比 較 起 長 期 的 能 源 費 用, 一 次 性 的 投 資 其 實 仍 是 很 值 得 ~63~

64 結 語 常 常 被 人 問 起 如 何 讓 工 廠 的 蒸 汽 管 線 壽 命 更 延 長? 改 用 sch80 是 不 是 可 以 讓 破 管 時 間 延 後? 用 不 銹 鋼 管 可 以 不 再 有 管 路 腐 銹 發 生? 其 實 在 提 出 這 些 問 題 前 不 仿 先 重 新 檢 視 工 廠 內 的 管 路 系 統 是 否 依 照 合 宜 方 式 建 置, 多 花 心 思 設 計 管 路 比 起 花 費 更 多 錢 在 不 必 要 的 提 升 管 線 及 閥 件 規 格 上, 更 能 事 半 功 倍 達 到 系 統 穩 定, 效 能 提 升 且 節 能 之 目 的 附 註 : 參 考 資 料 來 自 於 斯 派 瑞 莎 克 ( 股 ) 公 司 提 供 文 中 圖 表 均 為 斯 派 瑞 莎 克 ( 股 ) 公 司 版 權 所 有, 非 經 授 權 請 勿 轉 貼 引 述 斯 派 瑞 莎 克 ( 股 ) 公 司 SpiraxSarco Taiwan. ~64~

65 探 討 壓 力 容 器 的 耐 壓 試 驗 侯 惠 仁 根 據 壓 力 容 器 的 法 規, 為 了 檢 測 設 計 製 造 和 使 用 的 材 料 是 否 有 重 大 瑕 疵, 是 否 會 有 洩 漏 的 問 題 存 在, 在 壓 力 容 器 製 造 完 成 後 都 須 要 經 過 耐 壓 試 驗, 以 確 定 其 品 質 良 好 及 安 全 可 靠 試 壓 除 了 可 以 檢 查 各 部 零 件 及 電 銲 的 強 度 外, 還 可 檢 核 容 器 的 耐 壓 性 能, 並 且 還 具 有 消 除 部 分 的 機 械 應 力 矯 正 形 狀 和 改 變 應 力 的 分 布 等 功 能 為 達 到 此 目 的, 在 試 壓 時, 必 須 證 明 該 壓 力 容 器 的 最 脆 弱 的 部 份 在 達 到 設 計 所 使 用 的 材 料 允 許 應 力 還 不 會 破 壞, 也 就 是 每 台 壓 力 容 器 都 必 須 在 大 於 最 大 允 許 工 作 壓 力 的 條 件 下 進 行 試 驗 一 各 種 試 壓 方 法 試 壓 的 方 法 一 般 有 液 壓 試 驗 和 氣 壓 試 驗 兩 種 方 法 一 般 以 液 壓 試 驗, 而 且 以 水 為 介 質 做 為 標 準 方 法, 因 為 壓 力 試 驗 存 有 一 定 的 危 險, 例 如 介 質 的 噴 出 或 設 備 的 破 裂 碎 片 的 射 出 都 可 能 造 成 災 害 水 的 壓 縮 性 很 小, 一 旦 發 生 洩 漏 時, 可 以 很 快 的 釋 放 能 量 降 低 壓 力, 所 以 一 般 以 水 做 試 壓 的 介 質, 因 此 液 壓 試 驗 常 稱 作 水 壓 試 驗 另 外 一 種 試 壓 方 法 是 氣 壓 試 驗, 通 常 是 在 下 列 兩 種 不 適 合 液 壓 試 驗 時, 才 用 來 做 為 水 壓 試 驗 的 代 替 試 驗 方 法 氣 壓 試 驗 的 危 險 性 較 大, 應 盡 可 能 避 免 使 用 凡 使 用 氣 壓 試 驗 的 容 器 之 銲 縫 需 要 先 過 100% 的 非 破 壞 探 傷 檢 查 容 器 充 滿 液 體 會 因 重 量 而 造 成 容 器 本 身 或 基 座 基 礎 的 破 壞, 例 如 本 來 設 計 來 裝 低 壓 氣 態 的 大 型 容 器 容 器 充 滿 液 體 試 驗 後 無 法 將 液 體 完 全 吹 乾 排 盡, 而 且 容 器 使 用 時 不 允 許 有 任 何 液 體 殘 留, 例 如 低 溫 氨 液 儲 槽 二 各 國 壓 力 容 器 標 準 的 試 壓 壓 力 標 準 試 驗 的 目 的 就 如 前 面 所 述, 檢 查 容 器 是 否 能 夠 如 同 設 計 的 要 求 一 樣, 有 足 夠 的 強 度 因 此 把 試 驗 介 質 的 壓 力 提 高 到 使 容 器 最 脆 弱 的 部 位 所 承 受 的 應 力 在 原 設 計 所 採 用 的 允 許 應 力 以 上, 以 證 明 該 容 器 設 備 的 可 靠 性 為 簡 化 比 對, 本 討 論 僅 就 規 則 設 計 的 基 本 液 壓 及 氣 壓 試 壓 壓 力 加 以 比 對, 對 於 其 他 所 衍 生 的 壓 力 試 驗, 例 如 搪 瓷 壓 力 容 器 的 試 壓 等 本 文 暫 不 加 討 論 以 下 是 各 國 的 壓 力 容 器 標 準 的 試 壓 壓 力 規 定 : ~65~

66 美 國 ASME VIII-1 液 壓 試 驗 之 壓 力 訂 定 根 據 UG-99(b), 除 非 另 有 規 定 外, 按 內 壓 設 計 的 容 器 應 實 施 液 壓 試 驗, 在 液 壓 試 驗 時, 任 何 一 點 的 壓 力 至 少 應 等 於 最 大 許 可 工 作 壓 力 的 1.3 倍 再 乘 以 製 造 容 器 材 料 的 最 小 應 力 比 值 (LSR) 該 應 力 比 值 為 每 種 材 料 在 試 驗 溫 度 下 的 應 ST 與 設 計 溫 度 下 的 應 力 值 S 之 比 其 中 : P T= 1.3 MAWP S T S PT: 是 試 壓 壓 力 ; MAWP: 是 設 備 之 最 高 許 可 工 作 壓 力 (Maximum allowable working pressure); ST: 是 試 壓 溫 度 下 取 自 規 範 材 料 表 之 材 料 設 計 強 度 值 (nominaldesignstrength); S: 是 在 設 計 溫 度 下 材 料 規 範 之 設 計 強 度 表 的 設 計 強 度 值 ; 氣 壓 試 驗 之 壓 力 訂 定 符 合 及 項 不 適 合 採 用 液 壓 試 驗 之 容 器, 可 根 據 UG-100(b) 之 規 定 實 施 氣 壓 試 驗, 任 何 一 點 的 壓 力 至 少 應 等 於 最 大 許 可 工 作 壓 力 的 1.1 倍 再 乘 以 製 造 容 器 材 料 的 最 小 應 力 比 值 (LSR) 該 應 力 比 值 為 每 種 材 料 在 試 驗 溫 度 下 的 應 力 ST 與 設 計 溫 度 下 的 應 力 值 S 之 比 P T= 1.1 MAWP S T S 英 國 BS PD 5500:2009 根 據 英 國 BS PD 5500:2009 之 第 節 之 規 定 : 液 壓 氣 壓 及 液 / 氣 混 合 試 驗 之 壓 力 為 : P t= 1.25 P f a ft t t - c 其 中 : P: 是 代 表 設 計 壓 力 f a: 是 試 壓 溫 度 下 取 自 規 範 材 料 表 之 材 料 設 計 強 度 值 (nominal design strength); f t: 是 在 設 計 溫 度 下 本 規 範 之 設 計 強 度 表 的 設 計 強 度 值 ; t: 是 所 考 慮 中 的 材 料 標 稱 厚 度 c: 是 腐 蝕 裕 度 中 國 GB 150 根 據 耐 壓 試 驗 壓 力 之 規 定, 耐 壓 試 驗 的 最 低 值 為 : ~66~

67 液 壓 試 驗 : P T= 1.25 P t 氣 壓 試 驗 或 氣 液 組 點 試 驗 : P T= 1.1 P t 其 中 : P T: 試 驗 壓 力 最 低 值 ; P: 設 計 壓 力 ; [ ]: 容 器 元 件 材 料 在 試 壓 溫 度 下 之 許 用 應 力 ; [ ] t : 容 器 元 件 材 料 在 設 計 溫 度 下 之 許 用 應 力 注 1: 容 器 名 牌 上 規 定 有 最 高 允 許 工 作 壓 力 時, 公 式 中 應 以 最 高 允 許 工 作 壓 力 代 替 設 計 壓 力 P; 注 2: 容 器 各 主 要 受 壓 元 件, 如 圓 筒 封 頭 接 管 設 備 法 蘭 ( 或 人 孔 法 蘭 ) 及 其 緊 固 件 等 所 用 材 料 不 同 時, 應 取 各 元 件 材 料 的 / 比 值 中 最 小 者 ; 注 3:[ ] t 不 應 低 於 材 料 受 抗 拉 強 度 和 屈 服 強 度 控 制 的 許 用 應 力 最 小 者 CNS 9788 CNS 9788 中 包 含 有 第 1 容 器 及 第 2 3 容 器 由 於 其 中 第 1 容 器 是 分 析 設 計 方 法, 相 對 比 較 的 對 象 不 是 規 則 設 計 者, 所 以 在 此 不 加 以 討 論 第 2 種 容 器 之 試 壓 壓 力 規 定 如 下 : 第 2 3 種 容 器 的 耐 壓 試 驗 壓 力 依 下 列 公 式 P T= 1.5 P t a 其 中 : P t: 耐 壓 試 壓 壓 力 ; P: 設 計 壓 力 ; t: 水 壓 試 驗 溫 度 時 材 料 之 基 本 容 許 應 力 ; a: 設 計 溫 度 時 材 料 之 基 本 容 許 應 力 ; 第 2 種 容 器 之 氣 壓 試 驗 壓 力, 應 依 下 列 之 規 定 P T= 1.25 P t a 其 中,P t P t a 均 依 之 規 定 ~67~

68 日 本 JIS B 水 壓 試 驗 壓 力 水 壓 試 驗 壓 力 依 下 面 公 式 實 施 P T= 1.5 P t a 其 中 : P: 是 代 表 設 計 壓 力 ; P t: 是 代 表 試 壓 壓 力 ; a: 是 在 設 計 溫 度 下 之 材 料 許 可 抗 拉 應 力 ; t: 是 在 試 壓 溫 度 下 的 材 料 許 可 抗 拉 應 力 ; t/ a: 是 溫 度 補 正 的 比 值 若 由 多 種 材 料 所 組 成 時, 則 以 其 中 最 小 之 值 氣 壓 試 驗 壓 力 若 採 取 氣 試 驗 時, 則 水 壓 試 驗 公 式 中 的 係 數 為 1.25 P T= 1.25 P t a 三 比 較 各 種 訂 定 試 驗 壓 力 所 造 成 的 結 果 以 上 5 個 國 家 的 標 準 歸 納 起 來 有 三 種 標 準 一 種 是 以 最 高 允 許 工 作 壓 力 為 基 準, 再 依 試 壓 時 的 溫 度 調 整 允 許 應 力 如 美 國 的 ASME VIII-1 及 中 國 GB 150 部 份 ; 另 一 種 是 以 設 計 壓 力 為 基 準, 再 依 試 壓 時 的 溫 度 調 整 允 許 應 力 如 台 灣 CNS 9877 日 本 的 JIS B8265 及 中 國 的 GB 150; 又 一 種 則 是 英 國 的 標 準, 是 設 計 壓 力 為 基 準, 經 試 壓 時 溫 度 調 整 許 可 應 力 後 再 依 腐 蝕 厚 度 調 試 壓 的 實 際 厚 度 如 英 國 的 BS PD 5500 這 三 種 方 法 那 一 種 比 較 合 理 適 用 為 便 於 探 討, 我 們 將 以 相 同 的 例 子 來 演 算, 計 算 每 一 標 準 的 液 壓 試 驗 壓 力 所 造 成 試 壓 結 果, 然 後 加 以 比 較 所 使 用 的 材 料 及 材 料 許 可 應 力 均 採 用 ASMEⅧ-1 之 標 準 設 備 條 件 : 設 備 名 稱 :D-101 液 氨 臥 式 儲 槽 設 計 溫 度 :40 設 計 壓 力 :1.6MPa 直 徑 :900mm I.D 長 度 :2000mm TL-TL 端 板 :2:1 橢 圓 型 ~68~

69 使 用 材 料 :SA 允 許 應 力 :ASME: 138MPa;BS PD 5500: 242MPa;GB 150: 161MPa;JIS B8265: 138MPa;CNS 9788: 121MPa 銲 接 效 率 :1 腐 蝕 裕 度 :c = 3mm 為 簡 化 比 較, 本 文 將 只 計 算 到 胴 板 (SHELL) 部 分, 及 以 液 壓 試 壓 討 論 為 止 : ASME VIII-1 計 算 結 果 t = PR P SE - 0.6P = tse R + 0.6t E = 銲 接 效 率 P = 設 計 內 壓 力 R = 所 計 算 的 胴 體 內 半 徑 S = 最 大 允 許 應 力 t = 胴 體 最 小 所 需 厚 度 t a = 胴 體 實 際 採 用 厚 度 t =(1.6MPa 450mm) / (138MPa MPa)= 5.25mm t a = t + c = = 8.25, 取 9mm t 計 算 最 大 允 許 工 作 壓 力 (MAWP) MAWP (new)= t(n) SE / (R + 0.6t)= / ( )= 2.727MPa MAWP (corroded)= / ( )= 1.81MPa 試 壓 壓 力 p t(new)= 1.3MAWP (new) ( / t )= 3.545MPa p t(cor)= 1.3MAWP (cor) ( / t )= 2.353MPa 試 壓 時 對 胴 體 所 引 起 之 應 力 Stnew = p t(new) (R + 0.6t new )/Et new = ( ) / 1 9 = MPa < 0.9 y Stcor = p t(cor) (R + 0.6t cor )/Et cor = ( ) / 1 6 = MPa < 0.9 y 假 設 操 作 壓 力 等 於 設 計 壓 力 在 腐 蝕 後, 操 作 ( 設 計 ) 壓 力 下 之 胴 體 應 力 : Sa = p (R + 0.6t cor )/Et cot = 1.6 ( ) / 1 6 = Mpa < S( 最 大 允 許 應 力 ),< Stnew BS PD 5500 計 算 結 果 ~69~

70 e = pd i 2 f - p p = 設 計 內 壓 力 Di = 所 計 算 的 胴 體 內 直 徑 f = 設 計 應 力 e = 胴 體 最 小 所 需 厚 度 e =(1.6MPa 900mm) / (2 241MPa -1.6MPa)=2.997mm e a = e + c = =5.997mm 取 7mm 試 壓 壓 力 ( 新 ) 的 時 候, 標 稱 厚 度 為 7mm, 在 設 計 溫 度 在 40,fa = f Pt = Mpa 7 /(7-3)=3.5Mpa 試 壓 時 對 胴 體 所 引 起 的 應 力 ft = Pt (Di + e a )/2e a =3.5 (900+7) / 2 7=226.75Mpa <0.9 y 在 腐 蝕 後, 使 用 在 設 計 壓 力 下 時 胴 體 的 應 力 fc = P (Di + e) / 2e =1.6 (906+4) / 2 4=182Mpa < ft GB 150 計 算 結 果 = p c D i t 2 - p c = 胴 體 的 計 算 厚 度 P c = 計 算 壓 力 D i = 胴 體 內 徑 = 銲 接 系 數 [ ] t = 設 計 溫 度 下 的 胴 板 許 可 應 力 =(1.6MPa 900mm) / (2 161MPa - 1.6MPa)= 4.494mm a = + c 2 = = 7.494mm 按 GB 709 取 鋼 板 負 偏 差 0.8mm, 考 慮 鋼 板 厚 度 系 列, 採 用 9 厚 度 mm 鋼 板 設 計 溫 度 為 40,[ ] t 與 [ ] 一 樣, 故 試 壓 壓 力 為 P T = MPa = 2.0MPa 試 壓 時 對 胴 體 所 引 起 的 應 力 為 OK T = 2.0 (900 +(9-0.8)) / (2 (9-0.8))= MPa < y 在 腐 蝕 後, 使 用 在 設 計 壓 力 下 時 胴 體 的 應 力 c = P (Di + e) / 2e = 1.6 ( ) / = Mpa > T,N.G 這 表 示 新 品 的 試 壓 並 未 達 到 腐 蝕 後, 在 設 計 壓 力 操 作 所 會 產 生 的 應 力 若 計 算 最 高 允 許 工 作 壓 力 (MAWP) 時, MAWP (NEW)=( ) / ( )= 2.492MPa OK ~70~

71 試 壓 壓 力 為 P TMAWP = MPa = 3.11MPa 試 壓 時 對 胴 體 所 引 起 的 應 力 為 TMAWP= 3.11 (900 +(9-0.8)) / (2 (9-0.8))= Mpa < 0.9 y;> c 這 表 示 新 品 的 試 壓 若 以 最 高 允 許 工 作 壓 力 的 1.25 倍 試 壓 時, 鋼 板 所 產 生 的 應 力 會 超 過 腐 蝕 後 操 作 所 會 產 生 的 應 力 CNS 9788 的 計 算 結 果 t = PR a - 0.6P = 銲 接 效 率 P = 設 計 內 壓 力 R = 所 計 算 的 胴 體 內 半 徑 a = 最 大 允 許 應 力 t = 胴 體 最 小 所 需 厚 度 ta = 胴 體 實 際 採 用 厚 度 t =(1.6MPa 450mm) / (121MPa MPa)= 5.99mm t a = t + c = = 8.99, 取 10mm t 設 計 溫 度 為 40,[ ] t 與 [ ] 一 樣, 故 試 壓 壓 力 為 P T = MPa = 2.4MPa 試 壓 時 對 胴 體 所 引 起 的 應 力 為 T = 2.4 ( ) / (2 9)= 121.2MPa < 0.9 y 在 腐 蝕 後, 使 用 在 設 計 壓 力 下 時 胴 體 的 應 力 c = P (R + 0.6t) /t = 1.6 ( ) / (2 6)= 121.6Mpa > T 這 表 示 新 品 的 試 壓 並 未 達 到 腐 蝕 後, 在 設 計 壓 力 操 作 所 會 產 生 的 應 力 JIS B8265 的 計 算 結 果 t = PD i 2 a - 1.2P = 銲 接 效 率 P = 設 計 內 壓 力 R = 所 計 算 的 胴 體 內 半 徑 a = 最 大 允 許 應 力 t = 胴 體 最 小 所 需 厚 度 t a = 胴 體 實 際 採 用 厚 度 NG OK ~71~

72 JIS 所 使 用 的 公 式 與 CNS 所 使 用 的 公 式, 除 了 使 用 直 徑 與 半 徑 不 同 外, 實 質 完 全 一 致 因 為 採 取 安 全 係 數 不 一 樣, 所 以 計 算 出 來 厚 度 可 能 不 一 樣 t =(1.6MPa 450mm) / (138MPa MPa)= 5.25mm t a = t + c = = 8.25, 取 9mm t 設 計 溫 度 為 40,[ ] t 與 [ ] 一 樣, 故 試 壓 壓 力 為 P T = MPa = 2.4MPa 試 壓 時 對 胴 體 所 引 起 的 應 力 為 T = 2.4 ( ) / (2 9)= 121.2MPa < 0.9 y 在 腐 蝕 後, 使 用 在 設 計 壓 力 下 時 胴 體 的 應 力 c = P (R + 0.6t) / t = 1.6 ( ) / (2 6)= 121.6Mpa > T NG 這 表 示 新 品 的 試 壓 並 未 達 到 腐 蝕 後, 在 設 計 壓 力 操 作 所 會 產 生 的 應 力 四 各 國 的 容 器 試 壓 壓 力 可 能 造 成 的 問 題 將 前 面 一 章 所 計 算 的 結 果 彙 總 如 下 表, 表 上 最 後 一 列 說 明 在 中 日 及 我 國 的 試 壓 標 準 可 能 有 缺 憾 之 處, 將 說 明 於 后 : 表 1 各 國 試 壓 結 果 比 較 表 ~72~

73 壓 力 容 器 試 壓 的 目 的 在 本 文 開 宗 明 義 就 說 明 是 為 檢 測 設 計 製 造 和 使 用 的 材 料 是 否 有 重 大 瑕 疵, 是 否 會 有 洩 漏 的 問 題 存 在, 為 確 保 材 料 無 瑕 疵, 所 以 使 用 材 料 在 試 壓 時 所 產 生 的 應 力 就 要 超 過 設 計 許 可 應 力, 以 證 實 材 料 具 有 足 夠 的 強 度 ; 為 確 保 合 格 的 設 計 與 製 造, 試 壓 所 產 生 的 設 備 材 料 所 受 應 力, 就 要 超 過 設 備 在 最 薄 弱 使 用 時 的 所 受 應 力 ; 但 為 防 止 試 壓 壓 力 過 大 而 破 壞 設 備, 因 此 試 壓 之 設 備 所 引 起 的 應 力 就 要 限 制 在 材 料 發 生 永 久 變 形, 一 般 限 制 在 屈 服 強 度 的 0.9 以 下 這 是 試 壓 的 三 大 限 制 以 下 分 別 說 明 各 國 的 試 壓 結 果 情 形 說 明 1: 依 照 ASME VIII-1 的 規 定 以 最 高 允 許 工 作 壓 力 的 1.3 倍 試 壓 結 果, 胴 體 所 受 的 應 力 大 於 材 料 的 許 可 應 力, 也 要 大 於 操 作 所 引 起 的 應 力, 但 不 能 超 過 0.9 屈 服 強 度, 這 樣 的 試 壓 是 合 乎 邏 輯, 是 可 以 接 受 的 但 要 注 意 若 依 ASME VIII-1 UG99 的 注 解 34, 以 設 計 壓 力 代 替 最 高 允 許 工 作 壓 力 時, 就 要 注 意 會 不 會 發 生 問 題 說 明 2: 依 照 英 國 BS PD5500 的 規 定 試 壓 時, 大 概 不 會 發 生 試 壓 時 材 料 所 產 生 的 應 力 小 於 材 料 許 可 應 力, 也 不 會 小 於 設 備 在 最 壞 的 情 況 所 產 生 的 應 力 只 要 注 意 試 壓 所 產 生 的 應 力 大 於 屈 服 強 度 而 破 壞 或 永 久 變 形 說 明 3: 依 中 國 壓 容 法 規 的 試 壓 條 件 試 壓, 在 胴 體 所 產 生 的 應 力, 低 於 材 料 的 許 可 應 力 很 多, 這 表 示 無 法 證 實 所 使 用 的 材 料 是 具 有 規 範 的 安 全 係 數 下 之 許 可 應 力 的 強 度 又 試 壓 對 材 料 所 產 生 的 應 力 又 低 於 設 備 蝕 裕 度 完 全 腐 蝕 掉 時 所 承 受 的 應 力 時, 那 麼 設 備 在 承 受 高 於 試 壓 壓 力 所 引 起 的 應 力 時 也 就 無 法 確 定 是 安 全 在 GB 150 有 規 定 若 銘 牌 上 有 註 明 最 高 允 許 工 作 壓 力 時, 要 以 最 高 允 許 工 作 壓 力 代 替 設 計 壓 力 來 試 驗, 筆 者 建 議 以 最 高 允 許 工 作 壓 力 來 試 驗 是 比 較 可 靠 安 全 說 明 4: 我 國 的 CNS9788 和 日 本 JIS B8265 的 設 計 公 式 和 試 壓 公 式 完 全 一 樣, 但 因 安 全 係 數 不 一 樣, 所 以 計 算 出 來 就 有 點 不 一 樣 兩 者 計 算 結 果 設 備 所 產 生 的 試 壓 應 力 都 沒 有 達 到 許 可 應 力, 也 就 是 許 可 應 力 沒 經 試 驗 確 認 又 腐 蝕 後 的 設 備 所 受 應 力 也 大 於 試 壓 所 產 生 的 應 力, 這 也 有 與 說 明 3 同 樣 的 問 題 存 在 若 以 氣 體 試 驗 時, 對 設 備 所 引 起 的 應 力 會 更 低 很 多, 將 更 無 法 驗 證 材 料 具 有 許 可 應 力 的 強 度 比 較 以 上 幾 國 之 壓 力 容 器 試 壓 公 式, 可 以 清 楚 的 瞭 解 中 國 日 本 和 我 國 所 使 用 的 試 驗 公 式 存 在 著 不 能 驗 證 材 料 具 有 達 到 許 可 應 力 的 強 度 ; 有 時 也 有 試 壓 對 設 備 所 引 起 的 應 力 低 於 設 備 在 使 用 時 所 發 生 應 力 現 象, 這 樣 是 無 法 確 保 壓 力 容 器 設 備 具 有 安 全 的 強 度, 很 可 能 會 造 成 工 安 的 危 險 造 成 這 個 現 象 可 能 是 由 於 試 壓 時, 設 備 是 在 新 品 的 情 況, 其 實 際 厚 度 比 設 計 ~73~

74 計 算 的 所 需 厚 度 多 了 腐 蝕 裕 度 厚 度 和 選 用 鋼 板 所 增 加 的 厚 度 若 依 照 中 日 和 我 國 的 試 驗 公 式, 在 新 品 試 驗 時 並 沒 有 把 新 品 的 因 素 考 慮 進 去 所 致 在 新 品 試 驗 應 加 以 注 意, 考 慮 新 品 增 加 厚 度 所 需 增 加 的 試 驗 壓 力 以 確 保 安 全 這 種 情 況 尤 其 對 於 低 壓 而 具 高 腐 蝕 的 設 備 應 特 別 注 意 合 理 的 試 壓 對 設 備 品 件 所 造 成 的 應 力 應 如 下 列 之 關 係 : 0.9 材 料 屈 服 強 度 試 壓 引 起 材 料 之 > > > 材 料 之 應 力 許 可 應 力 操 作 引 起 之 材 料 應 力 今 我 國 的 液 體 耐 壓 試 驗 並 沒 有 一 定 達 到 此 原 則, 實 有 需 加 以 注 意 以 確 保 壓 力 容 器 之 安 全 五 壓 力 容 器 試 壓 時 應 注 意 事 項 壓 力 容 器 常 發 生 工 安 事 故, 造 成 災 害 及 財 產 損 失, 尤 其 以 氣 體 試 驗 時 因 為 氣 體 的 膨 脹 常 會 造 成 設 備 破 裂 碎 片 或 暴 風 傷 人 更 為 危 險 特 提 供 下 列 壓 力 容 器 試 壓 程 序 以 供 壓 力 容 器 試 壓 之 參 考, 以 提 高 安 全 水 壓 試 壓 程 序 書 ABC 壓 力 容 器 製 造 廠 為 確 認 所 製 造 的 壓 力 容 器 的 機 械 完 整 性 和 品 質 的 可 靠 性 所 有 製 造 的 設 備 將 依 照 本 程 序 書 安 全 及 有 效 的 進 行 水 壓 試 壓 為 預 防 試 壓 的 加 壓 或 卸 壓 過 程 中 發 生 作 業 意 外, 所 有 的 試 壓 工 作 都 要 依 照 本 作 業 標 準 操 作 程 序 之 步 驟 進 行 步 驟 負 責 人 工 作 內 容 規 劃 1 試 壓 負 責 人 與 專 案 工 程 師 商 洽 試 壓 事 宜 2 試 壓 負 責 人 準 備 試 壓 計 畫 書 3 監 工 批 准 試 壓 計 畫 書 4 試 壓 負 責 人 試 壓 試 驗 計 畫 書 已 在 規 定 時 間 前 分 發 給 相 關 人 員 5 試 壓 負 責 人 對 於 試 驗 作 好 聯 絡 工 作 試 壓 前 準 備 工 作 6 試 壓 負 責 人 7 品 管 人 員 確 認 試 壓 地 點 有 足 夠 的 強 度, 及 試 壓 的 設 備 有 適 當 和 足 夠 強 度 的 支 撐 確 認 製 造 工 作 已 完 成, 例 如 已 完 成 非 破 壞 檢 查 檢 查 尺 寸 檢 查 工 作 ~74~

75 步 驟 負 責 人 工 作 內 容 8 試 壓 負 責 人 試 壓 用 的 設 備 及 工 具 都 預 先 檢 修 9 試 壓 負 責 人 壓 力 測 試 設 備 都 經 過 校 正, 並 且 尚 在 有 效 期 間 內 10 試 壓 負 責 人 確 定 壓 力 錶 有 有 效 測 量 範 圍 在 測 試 壓 力 的 一 倍 半 以 內 11 試 壓 負 責 人 確 定 壓 力 錶 為 安 全 型 式 的 產 品 12 試 壓 負 責 人 確 定 壓 力 錶 安 裝 在 利 於 讀 取 和 不 會 增 加 危 害 到 工 作 人 員 和 設 備 的 位 置 13 試 壓 負 責 人 確 定 所 有 的 臨 時 工 具 ( 例 如 閥 門 開 關 配 管 銅 管 法 蘭 和 盲 板 等 ) 都 可 以 承 受 最 高 試 壓 以 上 的 壓 力 14 試 壓 負 責 人 被 試 壓 設 備 高 點 有 排 氣 管 孔 排 氣 孔 在 試 壓 前 維 持 打 開 15 試 壓 負 責 人 被 試 壓 設 備 最 低 點 要 有 排 放 閥, 以 便 卸 放 試 壓 液 體 16 試 壓 負 責 人 被 試 壓 設 備 四 周 拉 起 安 全 警 示 繩 帶, 並 懸 掛 警 示 標 示 17 試 壓 負 責 人 禁 止 非 試 壓 工 作 人 員 進 入 試 壓 地 區 18 試 壓 負 責 人 確 定 遠 離 被 試 壓 設 備 或 防 護 後 面 設 置 加 壓 設 施 19 試 壓 負 責 人 確 定 加 壓 銅 管 或 軟 管 要 固 定, 以 防 止 振 動 而 鬆 脫 20 試 壓 負 責 人 確 定 試 壓 用 水 沒 有 結 凍 之 慮, 試 壓 用 水 溫 度 要 低 於 試 壓 負 責 人 試 壓 泵 浦 要 有 安 全 減 壓 閥 以 防 止 超 壓 加 壓 22 試 壓 負 責 人 確 定 工 作 人 員 著 戴 個 人 安 全 裝 備 ( 例 如 安 全 眼 鏡 等 ) 23 試 壓 負 責 人 確 定 試 壓 前 取 得 經 管 人 員 的 工 作 許 可 證 24 試 壓 負 責 人 最 後 再 度 確 定 試 壓 壓 力 加 壓 試 壓 方 法 25 試 壓 負 責 人 若 發 現 有 問 題 時 不 要 進 行 試 壓 26 試 壓 負 責 人 打 開 排 氣 閥, 進 水 並 排 出 設 備 中 之 空 氣 27 試 壓 負 責 人 灌 滿 水 後 關 閉 排 氣 閥 28 試 壓 負 責 人 慢 慢 加 壓, 首 先 加 壓 到 規 定 試 壓 壓 力 一 半 時, 依 規 定 持 壓 10 分 鐘 後 再 逐 步 加 壓, 每 段 加 壓 約 為 試 壓 壓 力 之 10%, 一 直 到 額 定 試 壓 壓 力 為 止, 再 依 規 定 持 壓 20 分 鐘 其 間 不 要 靠 近 檢 查 29 試 壓 負 責 人 加 壓 期 間 若 發 現 任 何 洩 漏 時, 應 釋 放 水 壓 加 以 修 理 修 理 後 重 新 試 壓 30 試 壓 負 責 人 把 壓 力 釋 放 降 低 到 規 範 或 法 規 規 定 之 壓 力, 進 行 檢 查 卸 壓 方 法 31 試 壓 負 責 人 將 排 氣 閥 慢 慢 打 開 32 試 壓 負 責 人 確 定 排 氣 閥 全 開 後, 打 開 卸 水 閥 放 水, 排 水 閥 未 開 前 勿 開 卸 水 閥, 以 免 造 成 真 空 而 損 害 設 備 33 試 壓 負 責 人 排 乾 設 備 內 試 壓 用 水 ~75~

76 步 驟 負 責 人 工 作 內 容 記 錄 34 檢 查 員 會 同 檢 查 並 簽 署 試 壓 檢 查 報 告 35 試 壓 負 責 人 完 成 試 壓 記 錄 報 告, 把 報 告 副 本 交 給 專 案 工 程 師 36 試 壓 負 責 人 把 試 壓 計 畫 和 試 壓 報 告 交 給 資 料 管 理 人 員 六 建 議 為 確 保 壓 力 容 器 的 可 靠 及 安 全, 我 們 應 暫 時 不 要 管 法 規 健 全 與 否, 建 議 所 以 設 計 人 員 應 能 顧 及 安 全 注 意 試 壓 壓 力 的 訂 定, 以 確 保 安 全 建 議 在 國 家 的 安 全 管 理 單 位 應 能 正 視 此 一 問 題 而 加 以 修 改 在 法 規 修 改 之 前, 建 議 壓 力 容 器 的 設 計 製 造 廠 商 能 夠 顧 及 新 品 之 厚 度 增 加 所 應 增 加 之 試 壓 壓 力, 使 設 備 材 料 所 承 受 的 應 力 會 達 到 允 許 應 力 的 程 度, 以 確 保 壓 力 容 器 之 安 全 ~76~

77 船 艦 機 械 及 管 系 熱 絕 緣 要 求 準 則 之 研 析 楊 福 正 摘 要 市 面 3C 產 品 或 常 用 的 電 器 產 品 及 機 械 設 備 等, 通 常 可 依 規 格 的 嚴 謹 度 由 劣 至 優 區 分 成 家 用 規 格 商 用 規 格 工 業 規 格 軍 用 規 格 及 航 太 規 格 等, 本 文 鑑 於 鍋 爐 相 關 設 備 廣 泛 應 用 於 家 庭 工 廠 及 軍 事 裝 備 等, 另 考 量 國 內 軍 用 規 格 多 引 用 美 軍 規 範 為 主, 其 對 品 質 的 要 求 比 業 界 嚴 謹, 因 此 對 於 美 軍 機 械 及 管 路 熱 絕 緣 要 求 準 則 有 其 了 解 的 必 要 性, 故 藉 由 有 系 統 的 規 範 文 件 蒐 整, 使 讀 者 對 軍 規 一 般 要 求 及 特 別 要 求 有 所 瞭 解, 並 可 藉 相 互 參 考 運 用, 使 鍋 爐 相 關 配 件 具 更 佳 安 全 性 及 可 靠 度 一 前 言 MIL-STD-769 主 要 闡 述 美 軍 機 械 及 管 路 熱 絕 緣 要 求 準 則, 於 1985 年 四 月 8 日 即 經 美 國 海 軍 海 洋 系 統 指 揮 部 受 核 准 使 用, 並 於 1990 年 十 月 9 日 由 MIL-STD-769H (SH) 提 昇 為 MIL-STD-769J(SH) 版, 美 軍 所 有 部 門 及 局 處 均 可 獲 得 及 參 考 運 用, 這 份 標 準 涵 蓋 基 本 熱 絕 緣 要 求, 標 準 文 件 中 詳 述 美 國 海 軍 船 艦 管 絕 緣 機 器 裝 置 絕 緣 煙 囪 ( 道 ) 絕 緣 及 機 械 設 備 絕 緣 的 一 般 規 格 資 訊 或 獨 特 船 艦 與 各 種 等 級 船 艦 規 格 資 訊 本 文 將 依 機 械 及 管 路 熱 絕 緣 應 用 文 件 規 歸 納 一 般 要 求 細 部 要 求 及 結 語 等 章 節, 深 入 淺 出 地 逐 步 介 紹 及 說 明, 期 有 助 於 鍋 爐 產 業 製 造 參 考 運 用, 精 進 國 內 鍋 爐 生 產 工 藝 水 準 二 應 用 文 件 歸 納 規 範 應 用 文 件 可 區 分 為 官 方 ( 政 府 ) 文 件 及 非 官 方 ( 民 間 ) 文 件 兩 類 型, 各 類 文 件 彙 總 如 后 : 官 方 ( 政 府 ) 文 件 : 依 聯 邦 政 府 及 軍 方 文 件 區 分, 彙 總 如 表 1: ~77~

78 文 件 歸 屬 部 門 聯 邦 政 府 軍 方 表 1 機 械 及 管 系 熱 絕 緣 要 求 準 則 官 方 文 件 彙 總 表 文 件 編 號 內 容 概 述 ( 原 文 ) HH-P-31 TT-P-28 TT-P-320 UU-B-790 MIL-T-2118 MIL-I-2781 MIL-I-2818 MIL-I-2819 MIL-C-2861 MIL-A-3316 DOD-P MIL-I MIL-C MIL-I MIL-I 包 裝 及 絕 熱 材 料 纖 維 玻 璃 金 屬 素 色 布 及 膠 布 規 範 (Packing and Lagging Material, Fibrous Glass Metallic and Plain Cloth and Tape) 塗 料 鋁 及 抗 熱 規 範 (Paint, Aluminum, Heat Resisting(1200 )) 顏 料 鋁 : 粉 狀 及 膏 狀 塗 料 規 範 (Pigment, Aluminum: Power and Paste for Paint) 建 築 用 紙 蔬 菜 纖 維 牛 皮 紙 防 水 布 防 水 及 防 火 規 範 (Building Paper, Vegetable Fiber, Kraft, Waterproofed, Water Repellent and Fire Resistant) 海 軍 船 上 所 使 用 之 汽 水 閥 蒸 汽 及 恒 溫 器 規 範 (Trap, Steam, Thermostatic, Naval Shipboard Use) 絕 緣 管 及 熱 的 規 範 (Insulation, Pipe, Thermal) 絕 緣 層 熱 及 纖 維 礦 物 規 範 (Insulation Blanket, Thermal, Fibrous Mineral) 絕 緣 塊 及 熱 規 範 (Insulation Block, Thermal) 混 凝 土 絕 緣 及 高 溫 規 範 (Cement, Insulation, High Temperature) 黏 合 劑 防 火 及 熱 絕 緣 規 範 (Adhesives, Fire-Resistant, Thermal Insulation) 底 漆 ( 洗 滌 ) 前 處 理 規 範 (Primer(Wash),Pretreatment(Formula No.117 for Metals)(Metric)) 絕 緣 氈 熱 及 玻 璃 纖 維 規 範 (Insulation Felt, Thermal, Glass Fiber) 布 料 玻 璃 膠 布 紡 織 玻 璃 纖 維 玻 璃 和 鐵 絲 混 合 玻 璃 規 範 (Cloth, Glass; Tape, Textile Glass; and Thread, Glass And Wire Reinforced Glass) 絕 緣 氈 吸 音 氈 纖 維 玻 璃 及 彈 性 規 範 (Insulation Felt, Thermal and Sound Absorbing Felt, Fibrous Glass, Flexible) 絕 緣 管 熱 及 纖 維 玻 璃 規 範 (Insulation, Pipe, Thermal, Fibrous Glass) MIL-C 複 合 材 料 端 點 密 封 絕 熱 管 被 覆 防 火 防 火 及 抗 天 候 規 範 (Compound, End Sealing, Thermal Insulation Pipe Covering, Fire-, Water-, and Weather- Resistant) ~78~

79 文 件 歸 屬 部 門 文 件 編 號 內 容 概 述 ( 原 文 ) MIL-A DOD-C DOD-E MIL-I NAVSHIPS 黏 合 劑 彈 性 單 一 塑 膠 絕 熱 規 範 (Adhesive, Flexible Unicellular-Plastic Thermal Insulation) 複 合 塗 層 防 火 焰 及 防 火 規 範 (Coating Compounds, Nonflaming, Fire-Protective(Metric)) 琺 瑯 內 部 防 火 焰 氯 處 理 醇 酸 樹 脂 及 抗 光 澤 規 範 (Enamel, Interior, Nonflaming(Dry), Chlorinated Alkyd Resin, Semigloss(Metric)) 絕 緣 管 具 抗 氧 化 薄 片 及 管 架 規 範 (Insulation, Pipe, Polyphosphazene Sheet and Tubular) 管 系 鍋 爐 油 煙 散 播 規 範 (Piping Boiler Soot Blower) 非 官 方 文 件 : 美 國 材 料 測 試 學 會 (American Society for Testing and Materials, ASTM) 之 規 範 文 件 歸 納 如 表 2: 文 件 歸 屬 部 門 表 2 機 械 及 管 系 熱 絕 緣 要 求 準 則 官 方 文 件 彙 總 表 文 件 編 號 內 容 概 述 ( 原 文 ) A167 不 鏽 且 耐 熱 鉻 鎳 鋼 板 鋼 條 標 準 規 範 (Stainless and Heat- Resisting Chromium-Nickel Steel Plate, Sheet, and Strip, Standard Specification for; (DOD adopted)) 美 國 材 料 測 試 學 會 A526 B209 C449 C595 D3400 F 鋼 薄 片 浸 染 鍍 鋅 馬 口 鐵 商 用 品 質 標 準 規 範 (Steel Sheet,Zinc- Coated(Galvanized) by the Hot-Dip Process, Commercial Quality, Standard Specification for; (DOD adopted)) 鋁 及 鋁 合 金 薄 片 及 薄 板 標 準 規 範 (Aluminum and Aluminum-Alloy Sheet and Plate, Stardard Specification for; (Metric)(DOD adopted)) 礦 物 纖 維 液 壓 凝 固 熱 絕 緣 及 最 終 混 凝 土 標 準 規 範 (Mineral Fiber Hydraulic-Setting Thermal Insulation and Finishing Cement, Standard Specification for; (DOD adopted)) 硫 化 物 液 壓 混 凝 土 標 準 規 範 (Blended Hydraulic Cements, Standard Specification for; (DOD adopted)) 液 體 矽 酸 鈉 標 準 規 範 (Liquid Sodium Silicates, Standard Specifications for) 機 械 接 頭 噴 灑 保 護 標 準 規 範 (Spray Shields for Mechanical Joints, Standard Specification for) ~79~

80 三 一 般 規 格 要 求 本 節 針 對 絕 緣 厚 度 特 殊 條 件 膠 黏 劑 精 加 工 混 凝 土 金 屬 保 溫 包 層 及 扣 件 等 一 般 規 格 要 求 進 行 歸 納 分 析 如 后 : 絕 緣 厚 度 (Nominal thicknesses): 針 對 材 料 的 絕 緣 及 絕 熱 與 可 接 受 的 厚 度 與 溫 度 範 圍 等, 表 列 格 規 彙 總 如 表 3 至 表 12 在 這 些 表 中 的 度 規 格 對 熱 表 面 絕 緣, 表 面 溫 度 被 設 計 維 持 低 於 125, 週 遭 溫 度 85 時 流 體 溫 度 達 650 ; 流 體 溫 度 高 於 650 時, 表 面 溫 度 亦 應 維 持 在 133 以 下 在 此 選 擇 設 計 週 遭 溫 度 85 並 非 表 示 熱 室 或 機 器 空 間 最 大 的 空 氣 溫 度, 然 而 它 是 當 結 合 表 面 溫 度 125 在 熱 損 失 77.4Btu/(ft 2 /h) 的 結 果 的 中 位 數 溫 度 溫 度 範 圍 ( ) 表 3 絕 緣 及 絕 熱 材 料 規 格 彙 總 表 管 系 機 器 絕 緣 絕 熱 絕 緣 絕 熱 MIL-I-2781 MIL-C MIL-I MIL-I (370 以 下 ) MIL-I (180 以 下 ) MIL-C MIL-I-2819 (Class 2) MIL-I MIL-I-2818 MIL-C-2861 MIL (400 以 下 ) MIL-C ~99 MIL-I MIL-C MIL-I MIL-I MIL-C UU-B-790 (Type III) -20~-40 MIL-I MIL-C MIL-I MIL-C 微 管 口 徑 尺 寸 ( 英 吋 ) 0.5, 1.5 表 4 熱 管 之 絕 緣 厚 度 比 照 表 ( 與 MIL-I-2781 一 致 ) 溫 度 範 圍 , 050 總 絕 緣 厚 度 註 1,2 ( 英 吋 ) , , ~80~

81 微 管 口 徑 尺 寸 ( 英 吋 ) 3.0~ , 6.0, ~ 溫 度 範 圍 , , , 050 總 絕 緣 厚 度 註 1,2 ( 英 吋 ) 註 不 包 括 最 終 混 凝 土 註 溫 度 超 出 600 時 盡 可 能 使 用 雙 層 絕 緣, 雙 層 絕 緣 也 可 以 使 用 於 600 以 下 溫 度 表 5 熱 管 之 絕 緣 厚 度 比 照 表 ( 與 MIL-I 及 MIL-I 一 致 ) 最 大 操 作 溫 度 範 圍 ( ) 125~180 規 格 MIL-I MIL 註 1,2 總 絕 緣 厚 度 ( 英 吋 ) ~250 MIL 註 1, ~300 MIL 註 1, ~370 MIL 註 1, 註 僅 可 安 裝 於 不 小 於 1 英 吋 的 管 ( 僅 限 表 面 船 艦 ) 註 不 可 安 裝 於 指 定 高 運 輸 地 區, 除 非 在 立 式 方 位 ~81~

82 表 6 最 大 操 作 溫 度 範 圍 ( ) 閥 及 配 件 表 面 溫 度 之 絕 緣 材 料 厚 度 分 析 表 絕 緣 厚 度 ( 英 吋 ), 不 包 含 精 加 工 的 混 凝 土 MIL-C ( 添 加 纖 維 玻 璃 氈 ) MIL-I MIL-I-2819 ( 絕 緣 塊 ) MIL-C-2861 ( 膠 結 材 料 ) 125~ ~ ~ ~ ~ ~ 無 法 單 獨 使 用 951~1, 於 850 以 上 1,051~1, 表 7 絕 緣 膠 布 之 厚 度 對 照 表 ( 與 MIL-C 及 MIL-I 一 致 ) 最 大 操 作 溫 度 範 圍 ( ) 管 徑 ( 英 吋 ) 總 絕 緣 厚 度 ( 英 吋 ) 125~250 1/4, 3/8 3/8 251~750 1/4, 3/ ~350 1/2, 3/ ~388 1/2, 3/ ~500 1/2, 3/ ~750 1/2, 3/4 2.0 註 僅 可 安 裝 於 不 小 於 1 英 吋 的 管 ( 僅 限 表 面 船 艦 ) 註 不 可 安 裝 於 指 定 高 運 輸 地 區, 除 非 在 立 式 方 位 表 8 機 械 設 備 熱 表 面 之 絕 緣 材 料 厚 度 分 析 表 最 大 操 作 溫 度 範 圍 絕 緣 厚 度 ( 英 吋 ) ( ) MIL-I MIL-I-2819 MIL-I-2818 MIL-C ~ ~ ~ ~ ~ ~ 無 法 單 獨 使 用 951~1, 最 高 900 於 850 以 上 1,051~1, ~82~

83 表 9 管 路 冷 媒 隔 熱 ( 保 溫 ) 泡 沫 塑 料 之 厚 度 分 析 表 厚 度 ( 英 吋 ) 管 徑 ( 英 吋 ) 溫 度 範 圍 ( ) 無 空 調 空 間 空 調 空 間 -20~ 全 部 0~ /4 表 10 機 械 與 設 備 之 冷 媒 隔 熱 ( 保 溫 ) 厚 度 分 析 表 厚 度 ( 英 吋 ) 溫 度 範 圍 ( ) 軍 用 規 格 編 號 無 空 調 空 間 空 調 空 間 -20~40 MIL-I 表 11 機 械 與 設 備 之 防 汗 隔 熱 材 料 厚 度 分 析 表 ( 不 包 含 蒸 汽 屏 障 ) 溫 度 範 圍 ( ) 28~99 軍 用 規 格 編 號 厚 度 ( 英 吋 ) 無 空 調 空 間 空 調 空 間 MIL-I /4 0.5 MIL-I Type I 表 12 露 天 甲 板 熱 管 路 之 隔 熱 ( 材 料 ) 額 定 厚 度 分 析 表 管 徑 ( 英 吋 ) 矽 酸 鈣,MIL-I-2781 ( 英 吋 ) 1/4~ ~ ~ 2.5 特 殊 條 件 (Special Conditions): 茲 列 舉 以 下 特 殊 條 件 提 供 或 修 正 材 料 或 絕 緣 厚 度 之 選 擇 : 在 相 同 溫 度 下 系 統 正 常 運 作 時, 介 於 根 閥 及 煤 煙 傳 播 頭 之 管 絕 緣 厚 度 可 減 少 一 半 管 系 及 機 器 絕 緣 維 修 或 更 換 時, 僅 有 符 合 本 文 上 節 ( 三 ) 所 述 規 格 的 材 可 使 用, 致 於 絕 緣 維 修 及 更 換 的 程 序 載 於 海 軍 船 艦 技 術 書 刊 (Naval Ships Technical Manual, NSTM) 第 635 章 熱 表 面 絕 緣 厚 度 並 無 規 範, 且 為 特 殊 應 用, 絕 緣 厚 度 可 充 份 降 低 熱 表 面 溫 度 至 本 文 上 節 ( 三 ) 所 述 規 格 值 膠 黏 劑 含 有 鹵 化 溶 劑, 不 可 使 用 於 潛 艇 之 運 用 ~83~

84 瞬 間 逆 流 之 2 呎 蒸 汽 溫 度 調 節 器 管 路 無 法 安 裝 絕 緣, 以 遵 守 MIL-T-2118 要 求 另 包 含 二 層 玻 璃 紙 的 可 移 動 的 遮 蓋 物, 可 被 安 裝 於 未 絕 緣 管 及 溫 度 調 節 器 上 當 操 作 溫 度 低 於 125 時,0.5 英 吋 或 小 於 0.5 英 吋 小 口 徑 熱 管 無 法 使 用 絕 緣 對 於 未 絕 緣 熱 管, 可 僅 於 那 些 人 員 易 進 入 或 接 觸 的 管 路 提 供 防 護 MIL-I-2781 可 使 用 於 高 運 載 量 區, 所 謂 高 運 載 量 區 係 指 安 裝 絕 緣 或 絕 熱 後 於 例 行 操 作 期 間 易 產 生 磨 損 膠 黏 劑 (Adhesives): 符 合 MIL-A-3319 規 範 之 膠 黏 劑, 可 用 於 扣 緊 纖 維 玻 璃 紙 及 膠 布 絕 熱, 而 再 濕 絕 熱 提 供 相 同 的 最 終 結 果 是 可 被 接 受 的 符 合 MIL-A 規 範 之 膠 黏 劑, 可 用 於 牢 固 EYPEL-A 抗 氧 化 絕 緣 ; 另 膠 黏 劑 本 身 及 金 屬 應 符 合 MIL-I 要 求 矽 酸 納 溶 液 ASTM D 3400 規 範, 可 用 於 如 根 據 MIL-I-2781 規 範 之 矽 酸 鈣 管 及 切 片 接 合 之 絕 緣 精 加 工 混 凝 土 (Finishing Cements): 在 此 精 加 工 混 凝 土 是 具 有 規 範 的, 任 何 以 下 的 材 料 都 是 可 接 受 的, 材 料 與 規 劃 運 用 相 容 性 可 在 使 用 期 間 加 以 證 實 精 加 工 混 凝 土 規 格 可 參 考 ASTM C 449 規 範 當 使 用 纖 維 玻 璃 紙 時, 高 溫 絕 緣 混 凝 土 規 格 可 參 考 MIL-C-2861 規 範 混 合 80% 高 溫 絕 緣 混 凝 土 可 參 考 MIL-C-2861 規 範 ; 混 合 20% 高 溫 絕 緣 混 凝 土 則 可 參 考 ASTM C 595 規 範 金 屬 保 溫 包 層 (Metal Lagging): 關 於 金 屬 保 溫 包 層 的 要 求, 除 煙 道 應 用 外, 可 用 之 材 料 歸 納 如 表 13 表 13 金 屬 外 套 材 料 及 厚 度 規 範 分 析 表 薄 殼 材 料 厚 度 規 範 (Sheet material) ( 英 吋 ) 浸 染 鍍 鋅 馬 口 鐵 ASTM A 526 鍍 設 計 (Hot-dipped Galvanized Steel) (Coating Designation G-115) 鋁 ASTM B 209, 抗 腐 蝕 鋼 (Corrosion-Resistant Steel) ASTM A 167, type 扣 件 (Fasteners): 應 該 要 使 用 適 當 的 線 或 扁 平 的 金 屬 帶 來 固 定 隔 熱 材 禁 止 將 緊 固 件 ( 扣 接 ) 焊 接 在 機 械 管 路 壓 力 容 器 或 其 它 有 相 關 性 的 設 備 上 當 您 有 需 要 使 用 到 緊 固 ~84~

85 件 的 時 候, 應 該 要 在 生 產 製 造 的 期 間 ( 在 熱 處 理 應 力 釋 放 與 測 試 之 前 ), 經 過 NAVSEA 所 認 證 過 的 步 驟 來 加 以 連 接 四 詳 細 規 格 要 求 除 一 般 規 格 要 求 外, 本 節 將 針 對 熱 表 面 隔 熱 蓋 施 工 作 業 管 路 元 件 生 產 機 器 設 備 製 造 安 裝 作 業 及 噴 塗 作 業 等 之 細 部 規 格 進 行 探 討 與 分 析 熱 表 面 隔 熱 蓋 (Hot-surface Insulation Covers): 為 了 要 確 保 管 路 的 包 覆 將 不 會 干 擾 下 彎 式 接 頭 的 運 作, 在 此 處 我 們 要 安 裝 可 重 複 使 用 型 覆 蓋 ; 永 久 性 的 隔 熱 材 應 該 包 覆 到 在 下 彎 式 接 點 處, 並 再 使 用 1 個 短 型 可 重 複 使 用 型 的 隔 熱 部 分, 安 裝 於 下 彎 式 接 點 & 永 久 性 隔 熱 材 之 間 隔 熱 的 接 點, 可 以 由 永 久 性 & 可 重 複 使 用 性 隔 熱 蓋 以 方 型 的 方 式 來 形 成, 或 是 以 45 度 的 角 度 來 形 成 而 該 可 重 複 使 用 的 部 分, 應 該 要 緊 緊 地 固 定 在 接 口 接 點 上, 不 能 有 間 隙 且 兵 該 要 使 用 可 拆 卸 式 插 銷 夾 子 或 帶 板 加 以 固 定 ( 於 位 置 上 ), 以 維 持 緊 密 的 連 接 ( 點 ) 施 工 作 業 (Construction): 對 於 尺 寸 大 於 2 英 吋 額 定 管 路 尺 吋, 且 其 閥 蓋 (Bonnet) 與 閥 具 有 下 彎 式 接 頭 的 部 分 而 言, 應 該 要 安 裝 可 重 複 使 用 式 的 護 蓋, 如 此 才 能 將 閥 蓋 接 點 處 (Bonnet joint) 可 以 單 獨 地 從 閥 包 覆 上 拆 下 來 對 於 那 些 尺 寸 2 英 吋 額 定 管 路 尺 吋 ( 或 小 於 2 英 吋 ) 的 部 分, 應 該 要 如 同 上 述 方 式 一 樣 地 安 裝 獨 立 式 護 蓋, 或 以 1 片 式 設 計 的 護 蓋 來 加 覆 蓋, 以 方 便 纏 繞 於 整 個 閥 體 的 周 圍, 並 以 夾 子 加 以 固 定, 或 是 固 定 於 閥 桿 迫 緊 封 蓋 (Packing Gland) 的 下 方 來 加 以 固 定 應 該 要 讓 迫 緊 封 蓋, 保 持 於 眼 睛 看 得 到 的 狀 態 管 路 元 件 生 產 (Fabrication, Piping Components): 對 管 系 元 件 而 言, 除 另 有 其 他 規 格 要 求, 以 下 生 產 的 任 何 方 法 均 為 可 行 : 覆 蓋 於 曝 露 於 450 溫 度 以 下 的 護 蓋, 應 該 要 使 用 符 合 MIL-I 軍 規 的 玻 璃 纖 維 氈 製 成 2 個 一 半 的 護 蓋, 然 後 再 包 覆 於 符 合 MIL-C 第 1 型 Class 9 的 玻 璃 纖 維 布 之 中 替 代 性 的 方 法, 可 以 使 用 矽 橡 膠 塗 覆 鍍 鋁 纖 維 布 來 代 替 簡 樸 的 玻 璃 纖 維 布, 做 為 護 蓋 的 材 料 曝 露 於 450 溫 度 ( 或 以 上 ) 的 時 候, 隔 熱 蓋 上 應 該 要 有 直 徑 英 吋 編 織 的 不 銹 鋼 線 格 網, 編 織 在 玻 璃 纖 維 布 的 內 側 表 面 ( 熱 表 面 ) 及 尾 端 側 替 代 性 的 方 法, 隔 熱 墊 的 內 側 與 尾 端 可 以 使 用 符 合 HH-P-31 第 1 型 Class 1 的 線 - 加 強 玻 璃 纖 維 布 來 加 以 製 作 每 1 片 的 護 蓋, 對 於 要 用 手 工 縫 製 的 話, 則 應 該 要 以 聚 四 氟 乙 烯 (PTFE) 加 以 塗 覆 之 符 合 MIL-C 軍 規 第 3 型 Class 3 4 或 6 的 玻 璃 纖 維 紗 來 加 以 ~85~

86 製 做 ; 若 是 要 以 機 械 縫 製 的 話, 則 應 該 要 以 PTFE 塗 覆 之 符 合 MIL-C 軍 規 第 3 型 Class 3 5 或 6 的 玻 璃 纖 維 縫 紉 線 ( 完 全 地 燒 結 ) 來 加 以 縫 製 可 以 使 用 鍍 鋅 的 釘 子 或 是 不 銹 鋼 的 釘 子, 以 機 械 裝 訂 的 方 式 來 固 定 這 些 護 蓋 - 提 供 均 一 厚 度 強 度 與 剛 性 針 織 的 線 格 柵 網, 應 該 要 使 用 退 火 的 304 不 銹 鋼 來 製 作 而 線 的 直 徑, 應 該 要 為 英 吋 格 柵 網 的 構 造, 線 圈 橫 列 應 該 為 7.5±0.5, 每 英 吋 的 間 距 相 等 ; 其 經 圈 ( 縱 向 ) 應 該 為 10± 1, 每 英 吋 的 間 距 相 等 此 格 柵 網 應 該 要 以 30 ± 0.5 英 吋 之 扁 平 管 狀 物 加 以 裝 飾, 且 應 該 要 以 5/16( 波 紋 至 波 紋 之 間 的 距 離 ) 寬 度 至 英 吋 深 度 的 方 式 加 以 軋 花 通 過 驗 證 的 矽 橡 膠 塗 覆 鍍 鋁 玻 璃 纖 維 的 供 應 貨 源 如 下 :Alpha 輕 重 量 型 AMA 或 相 同 等 級, 重 量 型 AMA 或 相 同 等 級 ;Alpha Associates 公 司 所 生 產 製 造 ;Oaremont 公 司 所 生 產 製 造 的 Oaremont Scuffcoat 或 相 同 等 級 3M 公 司 所 生 產 製 造 的 3M SRGA-0214 或 相 同 等 級 當 溫 度 是 介 於 125~370 範 圍 之 間 的 時 候, 可 以 使 用 預 製 玻 璃 纖 維 之 閥 或 配 件 護 蓋 這 些 覆 蓋 物 應 該 要 與 其 周 圍 管 路 隔 熱 物 之 厚 度 相 同 這 些 覆 蓋 物 ( 當 使 用 的 時 候 ), 應 該 單 獨 地 對 管 路 進 行 包 覆, 並 以 方 便 日 後 拆 除 與 更 換 的 方 式 來 進 行 包 覆 ( 封 ) 蓋, 可 以 由 1 塊 隔 熱 材, 或 是 預 製 管 路 隔 熱 材 來 加 以 製 成 - 必 須 要 與 其 周 圍 管 路 的 隔 熱 物 具 有 相 同 的 厚 度 隔 熱 塊, 必 需 要 使 用 標 準 尺 寸 18 號 直 徑 英 吋 之 鍍 鋅 鋼 線, 牢 牢 地 連 接 到 0.5 英 吋 的 方 形 格 網 上 隔 熱 塊 內 側 與 外 側 之 狀 格 網, 其 框 架 必 須 要 在 尾 端 處 加 以 折 彎 並 做 成 接 點, 並 以 18 號 標 準 線 規 尺 寸 的 黑 色 退 火 鐵 絲 編 織 過 格 網 上 應 該 要 使 用 符 合 MIL-C-2861 軍 規 的 高 溫 混 凝 土, 平 順 地 塗 抹 在 線 狀 格 網 的 所 有 表 面 上 當 法 蘭 盤 的 尺 寸 大 於 周 圍 管 路 包 覆 物 的 外 徑 時, 應 該 要 用 符 合 MIL-I 軍 規 的 玻 璃 纖 維 氈 來 製 作 封 蓋 封 蓋, 應 該 要 使 用 符 合 MIL-C 軍 規 第 1 型 Class 9 的 玻 璃 纖 維 布, 緊 緊 地 且 平 順 地 包 覆 住 其 外 側 及 尾 端 除 非 是 封 蓋 的 尾 端 ( 應 該 都 必 須 要 以 縫 紉 的 方 式 ), 我 們 可 以 選 擇 使 用 黏 合 或 是 縫 紉 的 方 式 來 加 以 包 覆 保 溫 包 層 在 使 用 雙 層 隔 熱 材 的 地 方, 應 該 要 以 搭 接 的 方 式 將 封 蓋 之 2 半 接 合 在 一 起 如 此 的 接 點, 應 該 要 是 直 的, 以 減 少 熱 的 損 失 鍍 鋅 不 銹 鋼 材 質 的 帶 孔 或 鎖, 或 者 以 勾 子 環 墊 圈 與 線 做 成 花 邊, 都 可 以 用 來 固 定 隔 熱 護 蓋 當 安 裝 上 述 護 蓋 的 時 候, 對 於 法 蘭 盤 與 其 它 非 一 般 尋 常 之 表 面 用 的 護 蓋 而 言, 應 該 要 以 符 合 MIL-I 軍 規 的 玻 璃 纖 維 隔 熱 氈 填 充 在 其 內 側 表 面 的 空 間 ( 隔 熱 ) 氈, 應 該 要 包 裝 成 鬆 鬆 地, 以 保 持 空 氣 密 室 的 結 構, 且 在 緊 度 上 亦 ~86~

87 要 足 夠, 以 防 止 空 氣 的 循 環 如 果 有 適 用 的 話, 可 以 使 用 預 製 礦 棉 隔 熱 材, 及 硬 性 玻 璃 纖 維 護 蓋 -CADAFIT 1200 ( 或 同 等 品 ) 對 於 CADAFIT 1200 或 同 等 品 的 礦 棉 隔 熱 材, 其 安 裝 時 的 厚 度 請 您 參 考 表 6 及 表 8 中 所 顯 示 的 適 合 溫 度 範 圍 機 器 設 備 製 造 (Fabrication, Machinery and Equipment): 對 於 機 械 與 設 備 所 使 用 支 可 重 複 使 用 性 reusable 護 蓋 而 言, 依 照 下 列 方 法 所 製 造 的 護 蓋 都 是 可 以 接 受 管 路 元 件 用 符 合 MIL-I 軍 規 類 似 於 玻 璃 纖 維 氈 的 護 蓋, 已 在 前 節 中 加 以 說 明 ( 請 參 考 ( 四 )3(1)) 以 截 面 式 預 製 隔 熱 材 塊 所 製 成 的 護 蓋, 應 該 要 使 用 線 wire 與 黏 合 膠 將 隔 熱 它 們 接 合 在 一 起, 並 用 厚 度 為 0.5 英 吋 之 精 加 工 混 凝 土 (ASTM C 499) 加 以 覆 蓋 與 保 溫 應 該 要 使 用 勾 子 墊 圈 與 線, 或 黃 銅 製 折 式 snap 緊 固 件 做 為 花 邊, 以 固 定 該 護 蓋 可 以 安 裝 半 - 可 拆 式 透 平 機 機 殼 法 蘭 盤 護 蓋, 做 為 上 述 指 定 護 蓋 的 替 代 品 ( 可 拆 式 護 蓋 ) 永 久 式 的 隔 熱 材, 應 該 要 一 直 安 裝 到 機 殼 法 蘭 盤 處 為 止, 以 提 供 螺 栓 的 拆 卸 空 間 以 符 合 MIL-C 軍 規 第 1 型 的 玻 璃 纖 維 布 來 包 覆 法 蘭 盤 與 螺 栓 ; 以 符 合 HH-P-31 第 1 型 Class 1 的 線, 插 入 到 玻 璃 纖 維 布 ; 或 者 以 線 狀 格 柵 來 加 以 編 織 - 依 照 其 運 作 溫 度 的 範 圍 來 加 以 製 造, 並 用 線 將 其 固 定 在 螺 栓 上 然 後 使 用 符 合 MIL-I 軍 規 的 玻 璃 纖 維 布, 或 是 符 合 MIL-I-2818 軍 規 的 礦 棉, 或 是 符 合 MIL-I-2819 軍 規 Class 2 的 隔 熱 塊, 依 照 需 要 的 厚 度 與 形 狀 來 加 以 隔 熱 ( 離 ) 然 後, 可 以 使 用 玻 璃 纖 維 布 ( 應 該 要 包 覆 在 永 久 性 隔 熱 材 的 外 緣, 並 使 用 黏 著 劑 來 加 以 固 定 ) 來 包 覆 該 隔 熱 材 然 後, 應 該 要 使 用 符 合 MIL-A-3316 軍 規 Class 1 的 黏 著 劑 來 將 該 半 - 可 拆 卸 式 護 蓋 加 以 密 封, 並 塗 上 油 漆 安 裝 作 業 (Insulation): 熱 - 表 面 隔 熱 : 管 與 管 路 : 每 一 層 的 成 型 隔 熱 材, 都 應 該 要 和 接 點 對 接 在 一 起 若 有 使 用 2 層 的 成 型 隔 熱 材 的 話, 則 應 該 要 與 接 點 交 錯 在 固 定 截 面 為 3 英 呎 隔 熱 材 的 時 候, 至 少 要 使 用 3 個 以 上 的 緊 固 器 至 少 要 使 用 18 號 線 規 標 準 尺 寸 ( 直 徑 為 英 吋 ) 之 退 火 黑 色, 或 熱 浸 鍍 鋅 鐵 線, 或 是 平 的 鐵 帶 來 加 以 固 定 除 非 有 特 別 指 定, 要 該 要 在 隔 熱 材 上 安 裝 保 溫 層 吹 灰 器 管 路 之 隔 熱 材, 其 安 裝 應 該 要 符 合 號 圖 ~87~

88 管 路 元 件 : 閥 配 件 與 具 有 焊 接 與 銅 焊 的 附 件 ( 包 含 套 管 ), 可 使 用 與 其 鄰 近 管 路 相 類 似 的 隔 熱 及 保 溫 包 覆 應 該 要 使 用 熱 浸 鍍 鋅 鐵 或 鋼 線, 將 塊 狀 或 氈 狀 的 隔 熱 材 料 或 成 形 的 管 路 隔 熱 材 加 以 固 定 當 使 用 隔 熱 氈 的 時 候, 其 內 層 應 該 是 符 合 MIL-I 軍 規 的 玻 璃 纖 維 氈 應 該 要 使 用 鍍 鋅 鐵 或 鋼 材 質 的 線 狀 網 子 ( 最 少 18 號 線 規 標 準 尺 寸 英 吋 ), 分 佈 在 隔 熱 材 料 上 面, 並 使 用 線 來 加 以 固 定 應 該 要 使 用 隔 熱 混 凝 土 水 泥, 填 補 在 裂 縫 平 滑 的 表 面, 並 覆 蓋 在 整 個 線 狀 物 的 表 面 上 然 後, 再 以 精 加 工 的 混 凝 土 塗 覆 0.5 英 吋 的 厚 度 替 代 性 的 方 法, 在 我 們 安 裝 隔 熱 材 程 序 的 期 間, 該 隔 熱 材 的 尺 寸 並 不 需 要 使 用 線 狀 網 來 將 隔 熱 水 泥 保 留 於 位 置 上 的 話, 則 我 們 就 可 以 省 略 線 狀 網 的 使 用 對 於 這 些 隔 熱 材 的 安 裝, 應 該 要 在 先 前 完 成 的 隔 熱 材 料 上 安 裝 玻 璃 布, 而 不 需 要 中 間 層 的 線 狀 格 網 隔 熱 材 料 的 厚 度, 應 該 要 與 其 鄰 近 管 路 的 隔 熱 材 厚 度 相 同 重 複 使 用 型 護 蓋, 應 該 要 安 裝 在 有 需 要 安 裝 的 地 方 機 械 與 設 備 : 對 於 機 械 與 設 備 而 言, 在 其 所 需 要 厚 度 的 隔 熱 材 料 ( 隔 熱 塊 氈 或 毯 ) 上, 應 該 要 用 熱 浸 鍍 鋅 鐵 線 來 加 以 固 定 鍍 鋅 鐵 線 網 (1 英 寸 網 孔 及 最 小 18/ 號 線 規 標 準 尺 寸 直 徑 英 吋 ), 要 分 佈 在 其 表 面 上, 並 使 用 線 狀 物 來 加 以 固 定 使 用 隔 熱 混 凝 土 填 補 在 裂 縫 平 滑 的 表 面, 並 覆 蓋 在 整 個 線 狀 物 的 表 面 上 當 未 指 定 使 用 隔 熱 水 泥 的 時 候, 應 該 要 加 上 厚 度 為 0.5 英 吋 之 精 加 工 的 混 凝 土 當 指 定 使 用 隔 熱 水 泥 的 時 候, 應 該 要 將 隔 熱 水 泥 以 連 續 層 的 方 式 來 加 以 塗 覆, 厚 度 為 0.5 英 吋 到 1 英 吋, 直 到 已 經 達 到 所 指 定 的 隔 熱 材 厚 度 為 止 應 該 要 使 用 鐵 絲 網 類 似 於 使 用 在 隔 熱 材 包 複 上 的 物 質, 安 裝 於 在 1 層 與 另 外 1 層 之 間 應 該 要 在 最 後 1 層 的 隔 熱 水 泥 上, 再 塗 覆 上 厚 度 為 0.5 英 吋 之 精 加 工 的 混 凝 土 應 該 要 在 精 加 工 的 混 凝 土 上, 再 安 裝 保 溫 包 層 當 有 需 要 的 時 候, 要 再 安 裝 重 複 性 使 用 的 護 蓋 用 來 固 定 隔 熱 材 或 保 溫 層 的 夾 子 鉤 子 或 是 其 它 的 緊 固 物, 不 可 以 銅 焊 或 是 焊 接 的 方 式 將 其 焊 接 於 淡 水 機 或 是 除 氧 櫃 的 有 色 金 屬 上 鍋 爐 煙 囪 (Boiler Uptakes): ~88~

89 對 於 鍋 爐 煙 囪 之 熱 隔 絕, 應 該 要 使 用 符 合 MIL-I-2818 軍 規 的 礦 棉 氈 或 是 符 合 MIL-I 軍 規 的 玻 璃 纖 維 氈 來 加 以 隔 熱 如 果 發 現 需 要 聲 音 吸 收 處 理, 以 降 低 噪 音 大 小 的 時 候, 則 當 然 要 增 加 該 隔 熱 材 的 厚 度 對 於 鍋 爐 煙 囪 之 金 屬 包 溫 層, 應 該 要 使 用 符 合 ASTM A 526 塗 覆 設 計 G-115 的 鍍 鋅 鋼 板, 其 厚 度 不 可 小 於 1/32 英 吋 煙 囪 在 超 度 露 天 甲 板 以 上 的 部 分, 不 需 要 隔 熱 及 保 溫 包 覆 - 除 非 是 熱 散 播 至 煙 囪 附 近 區 域, 將 會 引 起 反 對 的 狀 況 不 著 火 的 壓 力 容 器 (Unfired Pressure Vessels): 不 著 火 的 壓 力 容 器 ( 包 含 彈 射 濕 蓄 積 槽 ), 應 該 要 以 符 合 MIL-I-2819 軍 規 的 塊 狀 隔 熱 材, 或 是 符 合 MIL-I 軍 規 的 玻 璃 纖 維 氈 來 加 以 包 覆 應 該 要 以 18 號 線 規 標 準 尺 寸 鍍 鋅 線, 在 其 中 心 以 大 約 間 隔 3 英 吋 ( 最 大 ) 將 之 加 以 固 定 ; 或 是 用 鋼, 在 其 中 心 以 大 約 間 隔 9 英 吋 ( 最 大 ) 將 之 加 以 固 定 應 該 要 以 符 合 ASTM C 449 規 定 之 精 加 工 的 混 凝 土, 塗 覆 0.5 英 吋 的 厚 度 來 加 以 包 覆 ; 或 者 是 以 符 合 MIL-C 第 1 型 的 玻 璃 纖 維 布 來 做 保 溫 包 覆, 並 以 指 定 的 方 式 加 以 塗 漆 以 此 種 方 式 加 以 包 覆 的 容 器, 其 支 撐 架 應 該 是 金 屬 面 的, 以 防 止 在 容 器 與 其 支 撐 架 之 間 發 生 楔 裂 的 情 形 對 接 焊 接 式 外 殼 嵌 件 (Butt-Welded Shell Insert), 要 該 要 在 其 上 面 安 裝 可 重 複 使 用 式 護 蓋, 在 有 需 要 的 時 候, 方 便 我 們 對 於 接 點 進 行 執 行 定 期 性 的 影 像 檢 查 這 些 護 蓋 在 焊 接 點 上, 應 該 要 延 伸 4 英 吋 的 長 度 鍋 爐 外 殼 (Outer Boiler Casing): 如 果 在 相 關 的 艦 艇 規 格 或 是 合 約 之 中, 有 指 定 隔 熱 材 的 話, 則 要 以 符 合 MIL-I-2189 軍 規 Class 2 的 隔 熱 塊, 固 定 在 鍋 爐 的 外 殼 - 利 用 線 狀 網 (18 號 線 規 標 準 尺 寸 ) 做 成 花 邊, 以 方 便 在 鍋 爐 殼 上 焊 接 刻 有 凹 槽 的 螺 栓 應 該 要 使 用 符 合 ASTM C 499 之 精 加 工 的 混 凝 土, 填 補 在 裂 縫 平 滑 的 表 面, 以 及 覆 蓋 整 個 線 狀 物 表 面 - 厚 度 為 0.5 英 吋 應 該 要 使 用 符 合 MIL-C 第 1 型 Class 適 用 的 玻 璃 布, 對 隔 熱 材 做 成 保 溫 層, 並 以 章 節 所 指 定 的 方 式 加 以 塗 漆 防 汗 隔 熱 材 (Antisweat Insulation): 防 汗 型 管 路 之 隔 熱 ( 材 ), 應 該 是 要 由 預 製 型 截 面 管 路 包 覆 EYPEL-A 聚 磷 (MIL-I-24073) 之 隔 熱 材 製 成 除 了 在 有 空 調 的 空 間 內 的 管 路 ( 厚 度 應 該 是 0.5 英 吋 ) 之 外, 對 於 所 有 的 管 路 尺 寸 而 言, 其 厚 度 應 該 都 是 0.75 英 吋 在 較 大 型 的 管 路 尺 寸 上, 應 該 要 將 EYPEL-A 聚 磷 S 型 的 隔 熱 材 加 到 1/4 英 吋 ~89~

90 的 厚 度 ( 最 少 ),( 如 有 需 要 的 話 ) 建 立 至 所 需 要 的 隔 熱 材 厚 度 應 該 要 加 上 玻 璃 布 的 保 溫 層, 以 避 免 在 人 員 往 來 頻 繁 區 域 內, 該 隔 熱 材 有 損 壞 的 情 形 冷 媒 的 隔 熱 ( 離 )(Refrigerant Insulation): 應 該 要 塗 覆 符 合 MIL-I 軍 規 的 EYPEL-A 聚 磷 隔 熱 層 ( 厚 度 最 小 要 為 1/4 英 吋 ),( 如 有 需 要 的 話 ) 建 立 至 所 需 要 的 隔 熱 材 厚 度 (T 型 或 S 型, 視 何 種 適 用 ) 縱 向 與 對 接 的 接 頭, 應 該 要 予 以 錯 開 接 點, 應 該 要 使 用 符 合 MIL-A 軍 規 的 黏 著 劑 來 加 以 密 封 在 人 員 往 來 頻 繁 區 域 內 的 隔 熱 材, 應 該 要 將 玻 璃 布 保 溫 層 覆 蓋 在 彈 性 發 發 泡 塑 料 上, 以 防 止 隔 熱 材 的 損 壞 露 天 甲 板 上 熱 管 路 的 隔 熱 (Weather Deck Hot Piping Insulation) 曝 露 於 天 候 狀 況 下 的 管 路, 其 截 面 型 預 製 矽 酸 鈣 隔 熱 材 (MIL-I-2781), 應 該 要 按 照 下 列 所 式 方 式 來 加 以 安 裝 : 管 路 的 先 期 準 備 工 作 (Preliminary Preparation of Piping) 所 有 管 路 的 表 面 都 必 須 要 予 以 清 潔 乾 燥, 無 水 ( 鏽 ) 垢 或 油 脂 附 件 閥 法 蘭 盤 管 路 支 撐 夾, 及 至 少 3 英 吋 的 鄰 近 管 路, 應 該 要 按 照 下 列 指 示 來 塗 漆 : 塗 上 1 層 符 合 DOD-C 之 預 處 理 117 號 配 方 的 塗 層, 至 最 大 的 乾 燥 膜 層 厚 度 (DFT) 英 吋 (0.5 mil) 當 這 1 層 的 塗 層 乾 燥 之 後, 塗 上 2 層 的 鋁 漆 ( 由 2 英 磅 符 合 TT-P-320 第 1 型 Class B 的 鋁 漿, 混 合 1 加 侖 的 酚 醛 樹 脂 清 漆 所 製 成 - 對 於 溫 度 達 到 300 的 狀 況 ) 若 溫 度 超 過 300 的 的 狀 況, 則 塗 覆 符 合 TT-PP-28 層 的 油 漆 塗 層 管 路 的 安 裝 (Installation of Pipes) 在 水 平 管 路 上 的 縱 向 接 點, 應 該 要 在 管 路 的 頂 部 與 底 部, 應 該 要 將 接 點 錯 開 應 該 要 以 寬 度 為 0.5 英 吋 22 號 標 準 線 規 尺 寸 之 鍍 鋅 鋼 帶, 或 18 號 標 準 線 規 尺 寸 的 鐵 線 在 9 英 吋 的 中 心 點 上 緊 緊 地 將 隔 熱 材 予 以 固 定 以 符 合 MIL-C-286 軍 規 的 高 溫 混 凝 土, 填 補 隔 熱 材 上 的 所 有 接 點 與 空 洞 使 用 符 合 MIL-C 軍 規 第 1 型 的 玻 璃 纖 維 布 及 符 合 MIL-A-3316 軍 規 的 黏 著 劑 緊 緊 地 在 隔 熱 材 上 纏 繞 1 層 在 黏 著 劑 乾 硬 之 後, 應 該 以 符 合 MIL-C 軍 規 的 尾 端 密 封 複 合 劑, 以 刷 2 個 塗 層 的 方 式 來 將 保 溫 層 予 以 密 封 在 管 路 上, 隔 熱 材 停 止 安 裝 的 地 方, 應 該 要 將 預 製 隔 熱 材 變 成 錐 形 ( 變 斷 面 的 ) 曝 露 在 外 及 3 英 吋 長 的 管 路, 應 該 要 以 符 合 MIL-C 軍 規 的 密 封 複 合 劑 加 以 塗 覆 應 該 要 以 符 合 MIL-C 軍 規 第 1 型 適 合 的 Class 之 玻 璃 纖 維 保 溫 布 來 加 以 量 身 訂 作, 以 符 合 該 錐 形 的 隔 熱 材 ; 且 ~90~

91 要 在 尾 端 密 封 複 合 劑 仍 然 是 黏 黏 狀 態 的 時 候, 塗 覆 到 曝 露 在 外 的 管 路 上 使 用 符 合 MIL-A-3316 軍 規 的 黏 著 劑 將 該 保 溫 包 層 黏 貼 在 隔 熱 材 上, 並 以 寬 度 為 0.5 英 吋 22 號 標 準 線 規 尺 寸 的 鍍 鋅 鋼 帶 固 定 於 管 路 上 配 件 法 蘭 盤 及 閥 的 安 裝 (Installation of Fitting, Flanges and Valve) 在 進 行 法 蘭 盤 隔 熱 材 的 安 裝 工 作 之 前, 應 該 要 先 以 下 列 的 方 法 來 對 露 天 甲 板 的 管 路 進 行 測 試 與 固 定 在 完 成 指 定 的 測 試 之 候, 露 天 甲 板 的 管 路 應 該 要 受 到 交 替 性 時 間 的 全 ( 系 統 ) 運 作 壓 力, 讓 管 路 的 溫 度 達 到 最 大 的 溫 度 ; 並 且 讓 ( 系 統 ) 壓 力 到 達 表 壓 力, 讓 管 路 的 溫 度 來 到 室 溫 應 該 要 重 複 此 種 循 環 達 足 夠 的 次 數,( 如 有 需 要 的 話, 配 合 緊 縮 與 調 整 法 蘭 的 使 用 ) 直 到 我 們 不 再 偵 測 ( 發 現 ) 任 何 的 洩 漏 為 止 配 件 法 蘭 盤 與 閥, 其 護 蓋 都 應 該 要 在 艦 艇 上 製 作 - 從 截 面 的 成 型 管 路 包 覆 塊, 加 上 符 合 ASTM D3400 的 黏 著 劑 予 以 鞏 固 配 件 閥, 其 永 久 性 的 護 蓋, 都 應 該 要 使 用 相 同 的 材 料 及 先 前 所 提 及 之 管 路 包 覆 的 方 法, 將 之 緊 貼 到 配 件 與 臨 近 的 管 路 包 覆 上 介 於 隔 熱 材 與 配 件 之 間 的 空 間, 應 該 要 以 符 合 MIL-I 軍 規 之 緊 密 包 裝 的 玻 璃 纖 維 氈 來 加 以 填 充 然 後 再 以 與 臨 近 管 路 相 同 的 材 料 及 包 覆 方 法 進 行 包 溫 包 覆 與 塗 覆 的 工 作 當 有 所 指 定 的 時 候, 對 於 剛 性 型 可 拆 卸 式 的 法 蘭 盤 護 蓋 而 言, 應 該 要 將 其 延 伸 至 臨 近 管 路 上 ( 長 度 應 為 其 厚 的 1.5 倍 ) 該 護 蓋 的 2 個 半 邊, 應 該 要 使 用 先 前 提 及 之 露 天 甲 板 熱 管 路 包 覆 的 相 同 材 料 與 施 工 步 驟, 來 個 別 地 予 以 塗 覆 及 保 溫 包 覆 使 用 鍍 鋅 的 鋼 帶, 將 這 2 個 半 邊 固 定 在 一 起, 並 固 定 到 臨 近 的 管 路 包 覆 上, 再 加 以 保 溫 包 覆, 最 後 再 用 符 合 MIL- C 的 尾 密 封 複 合 劑 加 以 塗 覆 在 支 架 與 吊 架 周 圍 的 安 裝 (Installation Around Supports and Hangers) 從 對 接 處 的 邊 緣 僅 拆 除 足 夠 的 隔 熱 材, 以 提 供 支 架 與 吊 架 桿 緊 密 的 貼 合 介 於 隔 熱 材 與 支 撐 之 間 的 空 間, 應 該 要 以 符 合 MIL-I 軍 規 的 緊 密 包 裝 的 玻 璃 纖 維 氈 來 加 以 填 充, 至 隔 熱 材 表 面 1/4 英 吋 的 範 圍 以 內 以 符 合 MIL-C 軍 規 的 密 封 複 合 劑, 填 補 剩 餘 的 空 間 - 豐 盛 地 重 疊 在 支 撐 架 的 組 成 構 件 與 臨 近 的 隔 熱 材 上 使 用 與 臨 近 管 路 相 同 之 材 料 及 包 覆 方 法, 來 進 行 保 溫 包 覆 與 塗 複 金 屬 保 溫 包 覆 (Metal Lagging): 當 有 需 要 的 時 候, 要 在 搭 接 處 安 裝 金 屬 保 溫 包 覆, 並 以 硬 化 之 自 攻 螺 絲 或 金 屬 帶 來 加 以 固 定 接 點 位 置 的 安 排, 要 方 便 衝 擊 液 體 的 流 動 ~91~

92 噴 塗 作 業 (Painting): 在 安 裝 之 後, 應 該 要 在 布 質 與 帶 狀 的 保 溫 包 複 上, 塗 上 1 層 符 合 DOD-E 第 124 號 配 方 的 不 可 燃 油 漆 ( 或 是 符 合 DOD-C-24596, 或 海 軍 第 25A 號 配 方 的 水 基 性 油 漆 - 如 有 外 觀 上 的 需 要 ) 符 合 MIL-I 軍 規 的 未 保 溫 包 覆 之 EYPEL- A 聚 磷 隔 熱 材, 應 該 要 以 1 個 塗 層 的 Devoe 與 Raynolds DEVLEX 1 或 同 等 品, 以 確 保 該 隔 熱 材 接 縫 可 以 保 持 緊 密 對 於 未 保 溫 包 覆 之 EYPEL-A 聚 磷 隔 熱 材, 要 以 DEVLEX 1 或 同 等 品 來 加 以 密 封, 及 有 保 溫 包 覆 之 隔 熱 材 而 言, 都 要 以 符 合 DOD-E 的 防 火 油 漆, 或 是 水 基 性 的 DOD-C-24596, 或 是 海 軍 的 第 25A 號 配 方 的 油 漆 來 加 以 粉 刷 五 結 語 本 文 中 所 述 及 之 標 準 中, 其 所 指 定 的 熱 隔 離, 目 前 雖 僅 使 用 於 規 範 海 軍 獨 立 艦 艇 或 某 級 艦 艇 上 之 管 路 機 械 煙 囪 與 機 械 設 備 的 隔 熱, 然 在 工 業 應 用 上 仍 具 有 其 參 考 價 值 在 規 範 的 運 用 方 面, 經 本 文 彙 整 分 析 對 於 軍 規 使 用 比 較 生 疏 者 而 言, 能 更 迅 速 獲 得 自 己 想 要 搜 尋 的 規 格, 若 能 充 份 運 用 於 業 界 生 產 之 設 備 及 配 件, 應 可 有 效 提 供 產 品 安 全 性 及 可 靠 度 然 依 循 軍 事 規 格 所 需 成 本 或 許 較 工 業 規 格 來 得 高, 故 建 議 生 產 成 本 與 維 持 成 本 一 併 評 估, 始 可 獲 得 較 理 想 的 規 格, 然 若 為 安 全 相 關 之 性 能 要 求 應 盡 量 優 先 滿 足, 以 符 合 勞 工 安 全 衛 生 相 關 法 令 要 求, 並 可 確 保 使 用 者 之 安 全 無 虞 美 軍 使 用 裝 備 ( 尤 其 軍 民 通 用 ) 大 都 委 由 民 間 生 產, 後 勤 維 保 策 略 亦 導 向 軍 民 合 作, 採 委 商 維 持 或 效 益 後 勤 方 式 執 行, 國 軍 現 行 運 作 體 系 多 仿 傚 美 軍, 未 來 在 裝 備 研 製 及 維 持 熟 為 自 立 研 發 生 產 及 維 保 商 維 民 間 執 行 之 趨 勢, 故 工 業 界 盡 早 投 入 將 能 取 得 先 機, 創 造 更 卓 越 的 產 業 前 景 參 考 文 獻 MIL-STD-769J(SH), 9 October MIL-I-2781F, 21, August MIL-HDBK-1125/1, 15 October ~92~

93 過 氧 化 氫 應 用 於 丙 烯 環 氧 化 製 程 反 應 器 單 元 之 危 害 評 估 劉 上 豪 王 天 賜 徐 啟 銘 摘 要 近 年 來, 我 國 石 化 產 業 發 生 數 起 重 大 火 災 爆 炸 事 件, 除 了 造 成 鉅 額 財 產 設 備 損 失 及 環 境 安 全 的 衝 擊 外, 更 喚 醒 企 業 及 全 國 人 民 瞭 解 工 安 之 重 要 性, 對 於 企 業 而 言 不 僅 僅 是 停 工 之 後 對 於 產 值 的 影 響, 重 要 的 是 傷 害 長 久 以 來 所 建 立 之 社 會 形 象 由 於 有 機 過 氧 化 物 含 有 過 氧 基 鍵 (-O-O-), 其 多 樣 的 反 應 性 造 成 長 期 於 製 造 儲 存 與 使 用 過 程 中 容 易 因 蓄 熱 酸 鹼 與 金 屬 離 子 等 危 害 因 子 導 致 失 控 反 應, 因 此 有 必 要 針 對 現 場 製 程 樣 品 之 分 解 動 力 學 與 熱 危 害 特 性 藉 由 熱 分 析 技 術 探 討 以 期 提 供 工 業 界 製 程 與 儲 運 中 更 多 的 製 程 安 全 資 訊 本 研 究 將 由 微 差 掃 描 熱 卡 計 (DSC) 多 頻 道 微 量 熱 卡 計 (TAM III) 及 緊 急 排 放 儀 (VSP2) 相 互 結 合, 探 討 放 熱 起 始 溫 度 最 大 放 熱 峰 分 解 反 應 熱 自 加 速 放 熱 速 率 昇 壓 速 率 最 高 反 應 溫 度 最 大 反 應 壓 力 等, 期 望 得 到 最 佳 製 程 設 計 條 件, 有 效 建 立 過 氧 化 物 之 物 質 資 料 庫 一 研 究 背 景 及 目 的 研 究 背 景 2003 年 9 月 26 日, 台 灣 彰 化 縣 彰 濱 工 業 區 某 化 學 工 廠 於 鹼 性 製 程 製 造 過 氧 化 二 異 丙 苯 (dicumyl peroxide, DCPO) 時, 過 程 中 製 程 原 料 (cumene hydroperoxide, CHP) 因 無 法 有 效 控 制 溫 度, 造 成 不 相 容 性 反 應 導 致 反 應 槽 失 控 爆 炸 ;2010 年 01 月 08 日 同 一 地 點 另 外 一 家 化 學 工 廠 將 cumene 經 氧 化 後 製 成 CHP, 槽 體 於 氧 化 過 程 時 因 管 徑 破 裂, 導 致 塔 內 之 cumene 及 CHP 氧 氣 等 化 學 品 經 由 基 座 內 管 徑 後 方 破 裂 孔 洩 漏, 引 發 失 控 反 應, 造 成 全 廠 幾 近 毀 損 的 重 大 工 安 事 故, 而 接 著 於 7 月 7 日 及 25 日 麥 寮 六 輕 工 業 區 亦 發 生 連 續 二 次 火 災 爆 炸 事 故 與 接 續 的 14 個 月 內 計 發 生 8 次 火 警 而 2011 年 3 月 日 本 東 北 大 地 震 造 成 Cosmo Oil 煉 油 廠 火 災 4 月 高 雄 中 石 化 大 社 廠 AN 外 洩 造 成 2 死 4 傷 及 小 港 廠 環 己 酮 溶 劑 火 災 等, 諸 多 火 災 爆 炸 等 化 學 災 害 始 因 於 不 安 定 的 化 學 物 質 在 製 造 儲 放 或 運 輸 過 程 中, 因 非 預 期 因 素 或 發 生 自 發 性 放 熱 分 解 反 應 而 引 發 熱 失 控 (thermal runaway) 危 害 大 部 份 化 學 品 因 熱 化 學 反 應 趨 向 最 低 能 量 的 關 係, 其 生 產 製 程 屬 於 放 熱 性 反 ~93~

94 應, 而 具 有 熱 失 控 的 潛 在 危 害 物 質 在 製 造 或 儲 運 過 程 中, 亦 可 能 因 一 些 不 可 預 期 因 素 ( 如 進 料 控 制 錯 誤 雜 質 中 間 物 分 解 冷 卻 系 統 故 障 及 外 界 火 災 等 ) 而 偏 離 正 常 操 作 範 圍, 造 成 劇 烈 放 熱 反 應, 此 時 反 應 所 產 生 的 熱 量 若 無 法 迅 速 移 除, 則 將 導 致 反 應 物 系 統 之 溫 度 上 升 並 加 快 反 應, 進 一 步 加 速 放 熱 現 象 如 果 同 時 引 發 其 他 強 烈 的 放 熱 反 應, 則 伴 隨 而 來 的 熱 量 或 氣 體 壓 力 將 造 成 整 個 製 程 失 去 控 制, 造 成 安 全 閥 或 破 裂 片 開 啟 以 進 行 緊 急 排 放, 釋 放 過 高 的 壓 力 倘 若 緊 急 排 放 系 統 設 計 不 良, 則 有 可 能 導 致 熱 爆 炸 (thermal explosion) 火 災 或 有 害 性 的 毒 性 化 學 品 大 量 排 放 等 嚴 重 災 害, 將 對 工 廠 或 社 會 造 成 極 大 損 失 因 此 對 於 製 程 中 化 學 物 質 的 熱 穩 定 性 反 應 特 性 火 災 爆 炸 特 性 以 及 失 控 現 象 的 瞭 解 分 析, 乃 是 防 制 失 控 反 應 災 害 的 先 決 條 件 另 外, 近 年 來 半 導 體 工 業 的 蓬 勃 發 展 與 傳 統 石 化 的 轉 型 帶 動 相 關 產 業 的 龐 大 商 機 相 關 材 料 及 化 學 品 的 迅 速 發 展 帶 動 傳 統 產 業 轉 型, 如 化 學 品 純 度 的 提 升 及 用 途 的 改 變 過 氧 化 氫 (hydrogen peroxide, H 2 O 2) 被 廣 泛 運 用 於 工 業 生 產 所 需 之 氧 化 劑 或 是 漂 白 劑 的 使 用, 然 而 高 純 度 的 H 2 O 2 溶 液 以 不 同 比 例 混 合 NH 4 OH H 2 SO 4 HCl 對 於 半 導 體 濕 式 清 潔 技 術 的 提 昇 佔 有 很 重 要 的 關 鍵 因 素 但 H 2 O 2 亦 屬 於 強 氧 化 劑, 具 有 火 災 爆 炸 的 危 害, 當 其 溶 液 濃 度 超 過 65 mass%, 極 易 產 生 自 發 反 應 ; 溶 液 濃 度 超 過 90 mass%, 並 添 加 催 化 劑 或 架 橋 劑, 則 更 易 引 起 快 速 分 解, 釋 出 高 熱 量 而 造 成 火 災 的 危 害 因 此 產 業 界 對 H 2 O 2 之 使 用 不 得 不 做 審 慎 評 估 處 理, 表 1 為 近 幾 年 重 大 災 例 整 理 表 1 過 氧 化 氫 災 例 整 理 Date Location Hazard Fatalities Injuries Peterlee, Durham; UK Tokyo; Japan Jersey City; USA Mobile, Alabama; USA San Berdardino; USA Hydrogen Peroxide Hydrogen Peroxide Hydrogen Peroxide Hydrogen Peroxide Hydrogen Peroxide Evacauated (Damage US dollars) Remarks 1 2 > E3 Reactor N/A >19 N/A Transport N/A 3 N/A Unloading N/A N/A > E3 Waste-Storage N/A 0 N/A Tank-Container 不 可 諱 言 的, 石 化 煉 製 產 業 的 重 要 性 對 本 國 經 濟 仍 佔 有 舉 足 輕 重 的 地 位, 加 上 石 化 煉 製 廠 區 所 附 屬 的 重 工 業 設 備 一 旦 發 生 火 災 或 爆 炸, 其 洩 漏 的 化 學 物 質 所 ~94~

95 產 生 的 毒 害, 對 居 民 生 命 健 康 環 境 及 社 會 經 濟 的 影 響 不 可 忽 略 因 此 為 確 保 石 化 煉 製 廠 區 於 設 立 營 運 及 階 段 的 安 全, 國 內 外 石 化 煉 製 工 廠 不 斷 努 力 解 決 製 程 設 備 安 全 管 理 的 關 鍵 問 題, 除 了 深 入 瞭 解 石 化 煉 製 設 備 複 雜 性 外, 還 必 頇 熟 悉 石 化 煉 製 設 施 結 構 性 並 進 行 系 統 性 的 風 險 分 析 雖 然 企 業 經 營 很 難 完 全 避 免 風 險, 但 經 由 對 石 化 煉 製 設 備 可 能 產 生 的 各 種 風 險 進 行 分 析 進 行 危 險 識 別 及 風 險 評 估, 建 立 風 險 管 理 策 略, 更 能 透 過 有 效 執 行 設 備 檢 查, 提 高 設 備 生? 效 益 及 維 持 設 備 安 全 性, 在 成 本 費 用 與 利 益 間 取 得 平 衡 研 究 目 的 環 氧 丙 烷 ( 英 文 名 稱 propylene oxide, 簡 稱 PO) 是 丙 烯 衍 生 物 中 除 了 聚 丙 烯 丙 烯 和 晴 羰 基 醇 以 外 的 第 四 大 主 要 衍 生 物, 佔 丙 烯 消 費 量 的 7%, 是 重 要 的 基 本 有 機 化 工 原 料 環 氧 丙 烷 主 要 用 於 聚 醚 多 元 醇 的 生 產 ; 其 次 是 用 於 表 面 活 性 劑 乳 化 劑 增 塑 劑 泡 沫 塑 料 殺 菌 劑 熏 蒸 劑 洗 滌 劑 碳 酸 丙 烯 酯 及 丙 二 醇 之 生 產 另 外, 在 丙 二 醇 醚 羥 丙 基 甲 基 纖 維 素 (HPMC) 改 性 澱 粉 丙 烯 酸 羥 丙 酯 以 及 其 他 方 面 有 所 應 用 環 氧 丙 烷 的 衍 生 物 產 品 有 近 百 種, 是 精 細 化 工 產 品 的 重 要 原 料, 廣 泛 用 於 汽 車 建 築 食 品 煙 草 醫 藥 及 化 粧 品 等 行 業 為 提 高 生 產 效 率 及 製 程 簡 單 化, 新 式 製 程 於 丙 烯 環 氧 化 反 應 採 用 過 氧 化 氫 直 接 氧 化 法 (hydrogen peroxide to propylene oxide, HPPO), 以 丙 烯 甲 醇 為 原 料, 鈦 矽 沸 石 為 催 化 劑, 過 氧 化 氫 (hydrogen peroxide, H 2 O 2) 為 氧 化 劑, 於 設 定 之 操 作 溫 度 情 況 下 進 行 環 氧 化 反 應, 可 直 接 將 丙 烯 轉 化 為 環 氧 丙 烷, 主 要 副 產 品 為 水, 更 有 效 的 減 少 後 續 汙 染 處 理 的 問 題, 不 但 克 服 氯 醇 法 的 高 污 染 及 設 備 腐 蝕 等 問 題, 更 解 決 的 共 氧 化 法 的 苯 乙 烯 問 題, 其 他 特 色 如 製 程 短 及 投 資 設 備 較 低, 因 此 丙 烯 環 氧 化 技 術 堪 稱 為 綠 色 技 術 然 而, 製 程 當 中 所 使 用 的 過 氧 化 氫 為 典 型 過 氧 化 物, 本 身 具 有 高 度 火 災 爆 炸 的 危 害, 尤 其 過 氧 化 氫 直 接 氧 化 法 所 使 用 濃 度 高 於 90 mass%, 並 添 加 催 化 劑 進 行 反 應, 將 會 使 整 體 反 應 更 加 劇 烈, 根 據 文 獻 指 出, 當 H 2 O 2 溶 液 濃 度 超 過 65 mass%, 極 易 產 生 自 發 反 應 ; 溶 液 濃 度 超 過 90 mass%, 並 添 加 催 化 劑 或 架 橋 劑, 則 更 易 引 起 快 速 分 解, 釋 出 高 熱 量 而 造 成 火 災 的 危 害 因 此, 本 研 究 將 運 用 差 掃 描 熱 卡 計 (differental scanning calorimetry, DSC) 及 緊 急 排 放 處 理 儀 (vent sizing package 2, VSP2) 等 分 析 方 法, 進 行 環 氧 丙 烷 製 程 單 元 之 反 應 器 熱 危 害 測 試 方 法 與 熱 失 控 反 應 為 主 要 製 程 安 全 評 估 方 法 以 熱 失 控 性 測 試 正 常 反 應 測 試 放 熱 反 應 的 強 度 最 低 反 應 溫 度 及 失 控 反 應 特 性 測 試 為 熱 卡 計 實 驗 建 立 基 礎 主 要 針 對 反 應 物 質 本 身 熱 分 解 行 為, 利 用 DSC 進 行 熱 安 定 性 篩 檢 測 試 (screen test); 使 用 絕 熱 卡 計 VSP2 熱 失 控 反 應 模 擬 在 絕 熱 狀 況 下 失 控 反 應 過 程 的 ~95~

96 溫 度 (T) 與 壓 力 (P) 變 化, 掌 握 熱 失 控 反 應 之 熱 / 動 力 學 數 據, 如 最 高 溫 度 (T max) 壓 力 值 (P max), 昇 壓 速 率 (dp/dt), 絕 熱 升 溫 速 率 (dt/dt), 到 達 最 大 反 應 速 率 時 間 (TMR), 以 建 立 製 程 反 應 熱 安 定 性 標 準 實 驗 方 法, 獲 取 製 程 設 計 條 件 之 熱 / 動 力 學 參 數, 進 而 建 立 自 加 速 分 解 溫 度 (SADT) 計 算 方 法 與 各 類 危 害 評 估, 建 立 製 程 危 害 評 估 本 研 究 以 丙 烯 環 氧 化 之 新 製 程 為 出 發 點 ( 如 圖 1), 發 展 一 套 能 先 進 活 用 之 熱 卡 計 危 害 分 析 製 程 反 應 器 技 術 以 往 研 究 僅 單 純 針 對 物 質 之 物 化 特 性 進 行 分 析 及 運 用 熱 卡 計 獲 得 失 控 反 應 之 參 數, 但 對 於 製 程 上 之 運 用 有 其 限 制 存 在, 因 為 製 程 上 存 在 許 多 變 數, 僅 以 前 述 之 方 法 無 法 有 效 達 到 控 制 因 此, 本 研 究 以 既 有 之 熱 卡 計 技 術 改 良 為 符 合 實 際 現 場 之 製 程, 例 如 將 實 際 製 程 之 反 應 槽 縮 小 成 VSP2 測 試 罐 體 設 計 丙 烯 進 入 卡 計 反 應 槽 之 方 法 以 符 合 實 際 製 程 之 丙 烯 反 應 等, 針 對 各 種 因 素 對 製 程 之 影 響 一 一 進 行 研 究 及 分 析, 例 如 反 應 壓 力 反 應 溫 度 不 同 過 氧 化 氫 濃 度 於 反 應 器 正 常 操 作 或 非 預 期 之 反 應 特 性 等, 運 用 熱 卡 計 將 各 種 危 害 因 子 量 化, 並 建 構 製 程 安 全 控 制 及 臨 界 熱 爆 炸 數 學 模 式 與 模 擬, 期 能 建 立 一 套 完 整 且 能 廣 泛 運 用 於 各 種 新 製 程 或 顯 著 製 程 改 變 之 熱 卡 計 危 害 分 析 技 術, 此 創 新 技 術 將 大 大 降 低 製 程 的 潛 在 危 害, 同 時 有 助 於 未 來 國 內 應 用 過 氧 化 氫 於 新 製 程 的 開 發 圖 1 丙 烯 環 氧 化 反 應 器 設 計 圖 文 獻 回 顧 目 前 新 式 丙 烯 環 氧 化 技 術 與 先 前 技 術 的 差 異 性 介 紹 傳 統 氯 醇 法 技 術 成 熟 低 成 本 產 量 高 且 無 大 量 副 產 品 產 生, 缺 點 卻 有 生 產 過 程 需 耗 用 大 量 氯 氣, 形 成 的 次 氯 酸 亦 會 造 成 嚴 重 的 設 備 腐 蝕, 產 生 大 量 石 灰 渣 及 含 氯 廢 水, 整 體 處 理 費 高 昂 共 氧 化 法 具 有 低 成 本, 後 續 汙 染 少 等 優 點, 但 缺 點 則 為 初 期 投 資 高 昂, 副 產 品 苯 乙 烯 產 生 量 為 PO 的 2-3 倍, 如 ~96~

97 無 良 好 的 銷 售 通 路, 亦 會 造 成 副 產 品 過 剩 的 困 擾 目 前 引 進 過 氧 化 氫 直 接 氧 化 法, 利 用 丙 烯 為 原 料, 鈦 矽 沸 石 為 催 化 劑, 過 氧 化 氫 H 2 O 2 為 氧 化 劑, 於 溫 度 約 情 況 下 進 行 環 氧 化 反 應, 將 丙 烯 直 接 轉 化 為 主 產 物 環 氧 丙 烷, 製 程 產 生 的 副 產 物 大 部 份 為 無 污 染 的 水, 堪 稱 為 綠 色 製 程, 減 少 後 續 末 端 汙 染 處 理 的 問 題, 不 但 克 服 氯 醇 法 的 高 汙 染 及 設 備 腐 蝕 等 問 題, 更 解 決 的 共 氧 化 法 的 苯 乙 烯 問 題, 實 為 先 進 且 值 得 推 廣 之 石 化 製 程 圖 2 過 氧 化 氫 直 接 氧 化 法 圖 示 製 程 安 全 評 估 及 相 關 研 究 化 學 品 製 造 時 主 要 危 害 是 化 學 反 應 危 害, 而 化 學 反 應 危 害 是 由 於 物 質 不 安 定 或 不 可 控 制 的 放 熱 反 應 ( 失 控 反 應 ), 常 發 生 於 儲 槽 和 反 應 性 物 質 的 處 理 化 學 反 應 時 反 應 物 被 純 化 時 失 控 反 應 起 因 於 放 熱 速 率 超 過 熱 移 除 速 率, 此 時 反 應 所 產 生 的 熱 量 無 法 迅 速 移 除, 將 導 致 反 應 物 溫 度 上 昇, 由 於 反 應 速 率 隨 溫 度 昇 高 呈 指 數 增 快, 對 於 一 放 熱 反 應, 反 應 速 率 一 旦 增 快, 則 放 熱 速 率 亦 隨 之 加 快, 變 成 自 加 速 放 熱 反 應 現 象, 這 種 自 加 速 放 熱 反 應 現 象 最 後 可 能 造 成 反 應 器 失 控, 釀 成 火 災 或 熱 爆 炸 等 災 害 反 應 失 控 通 常 是 指 因 某 種 原 因, 放 在 儲 存 或 蒸 餾 等 製 程 中 產 生 無 法 控 制 熱 的 狀 態, 經 由 下 列 之 現 象, 而 導 致 設 備 破 裂 反 應 內 容 物 噴 出 甚 至 爆 炸 之 情 形 : 不 安 定 物 質 之 生 成 累 積 與 其 急 劇 之 熱 分 解 或 聚 合 因 反 應 溫 度 過 熱 導 致 反 應 內 容 物 之 蒸 氣 壓 上 昇 因 過 熱 導 致 原 料 或 製 程 急 劇 分 解 或 聚 合 不 安 定 的 化 學 物 質 ( 如 有 機 過 氧 化 物 ) 在 製 造 使 用 或 儲 存 運 輸 過 程 中, 可 能 由 於 一 些 非 預 期 因 素 而 導 致 運 作 偏 離 正 常 操 作 範 圍, 進 而 引 發 失 控 反 應 現 象, 此 時 反 應 所 產 生 的 熱 量 若 無 法 即 時 排 除, 將 導 致 反 應 系 統 的 溫 度 昇 高, 進 而 促 使 反 應 速 率 急 速 增 快, 可 能 造 成 化 學 物 質 大 量 放 熱 反 應 ( 如 熱 分 解 ), 則 伴 隨 而 來 的 熱 量 或 氣 體 壓 力 將 造 成 整 個 製 程 或 儲 槽 區 域 失 去 控 制 進 而 釀 成 火 災 爆 炸 等 意 外 簡 言 之, 反 應 器 等 失 控 發 生 關 鍵 主 要 在 於 製 程 的 熱 累 積 (heat accumulation) 至 於 熱 累 積 的 形 成 則 可 歸 因 於 反 應 物 本 身 的 特 性 及 系 統 冷 卻 設 計 ~97~

98 等 問 題 在 熱 危 害 及 失 控 反 應 的 危 害 評 估 上, 透 過 反 應 的 測 試, 可 直 接 或 間 接 獲 得 相 關 數 據 目 前 新 式 之 過 氧 化 氫 直 接 氧 化 法 即 使 用 到 具 有 易 反 應 性 的 過 氧 化 氫, 其 屬 於 典 型 的 有 機 過 氧 化 物, 而 大 部 份 有 機 過 氧 化 物 在 120 以 下, 甚 至 常 溫 左 右 即 會 分 解 放 熱, 因 此 聯 合 國 (United Nations, UN) 規 定 有 機 過 氧 化 物 運 輸 時 不 得 超 過 自 加 速 分 解 溫 度 SADT (Temperature of Self-accelerating Decomposition Temperature ) 更 要 求 製 造 商 以 可 靠 的 實 驗 方 法 測 實 際 商 品 化 包 裝 有 機 過 氧 化 物 的 SADT 美 國 防 火 協 會 (NFPA) 則 將 有 機 過 氧 化 物 分 為 五 大 類 並 規 範 相 容 性 溶 劑 及 最 大 個 別 儲 存 量, 以 降 低 失 控 反 應 的 風 險 國 內 外 因 為 失 控 反 應 引 起 的 火 災 爆 炸 事 件 中, 有 機 過 氧 化 物 往 往 會 造 成 殺 傷 力 強 大 的 熱 爆 炸 事 故, 一 再 地 顯 示 出 有 機 過 氧 化 物 的 不 安 定 性 一 連 串 的 研 究 用 以 調 查 及 評 估 有 機 過 氧 化 物 的 初 步 熱 危 害 和 反 應 不 相 容 性 Atsumi Miyake 等 人 2005 年 於 J. Loss Prev. Process Ind. 發 表 Mixing hazard evaluation of organic peroxides with other chemicals 使 用 多 種 有 機 過 氧 化 物, 多 數 有 機 過 氧 化 物 在 化 學 工 廠 內 被 廣 泛 的 應 用, 而 這 些 有 機 過 氧 化 物 可 以 當 作 聚 合 劑 硬 化 劑 架 橋 劑 等 這 些 有 機 過 氧 化 物 的 自 身 反 應 混 合 的 特 徵 都 已 經 被 研 究 過 了 而 這 裡 提 供 一 些 簡 單 既 方 便 的 測 試 方 法, 辨 識 下 列 七 種 有 機 過 氧 化 物 (DTBP DEPD THP TBEH TBTC MEKPO THHP) 在 混 合 後 之 特 性, 並 將 其 一 一 分 類 混 合 後 隨 即 產 生 大 量 的 熱 或 是 自 燃 現 象 混 合 後 一 段 時 間 後 才 產 生 大 量 的 上 及 自 燃 現 象 混 合 後 產 生 具 有 爆 炸 性 物 質 混 合 後 產 生 些 不 安 定 物 質 將 此 7 種 有 機 過 氧 化 物 加 入 不 同 濃 度 的 硫 酸 氫 氧 化 鈉 氧 化 鐵 AN, 透 過 燒 杯 實 驗 聯 合 國 Dewar Vessel 試 驗 DSC 等 實 驗, 既 簡 單 又 有 效 的 辨 別 方 式 分 辨 出 過 氧 化 物 的 熱 危 害, 並 將 7 種 有 機 過 氧 化 物 加 以 分 類 P. De Filippis 等 人 2002 年 於 J. Loss Prev. Process Ind. 發 表 Thermal hazard in a batch process involving hydrogen peroxide 過 氧 化 氫 為 許 多 生 產 過 程 所 必 需 的 原 料 及 試 劑, 然 而, 其 對 於 不 純 物 相 當 敏 感, 且 可 能 催 化 其 分 解 反 應 所 以 對 於 預 期 反 應 過 程 經 常 會 伴 隨 不 預 期 的 連 鎖 反 應, 導 致 生 產 分 解 過 程 中 的 危 害 性 增 加 研 究 使 用 反 應 熱 卡 計 RC1 針 對 過 氧 化 氫 添 加 不 相 容 性 物 質 ( 有 機 酸 及 無 機 酸 等 ) 對 整 體 放 熱 反 應 之 影 響 進 行 探 討 研 究 並 證 實 溶 劑 的 氧 化 反 應 為 一 重 要 的 側 反 應, 並 ~98~

99 且 無 法 完 全 避 免 其 發 生 在 被 驗 證 的 副 產 物 中, 值 得 注 意 的 是 過 氧 化 氫 分 解 反 應 的 潛 在 活 性, 舉 例 來 說, 蟻 酸 醋 酸 及 甲 醛, 實 驗 結 果 指 出 醋 酸 為 較 具 活 性 的 成 分 另 外, 有 機 及 無 機 酸 具 有 不 同 的 性 質, 羧 酸 反 應 有 兩 個 可 能 途 徑 : 作 為 H 離 子 的 提 供 者 或 氧 原 子 的 攜 帶 者 另 一 個 危 害 來 源 的 側 反 應 為 鐵 離 子, 因 為 可 能 增 加 HO 根 離 子 的 產 生 Sheng-Hung Wu 等 人 2010 年 於 J. Therm. Anal. Calorim. 發 表 Thermal hazard analyses and incompatible reaction evaluation of hydrogen peroxide by DSC 針 對 H 2 O 2 以 DSC 進 行 一 系 列 的 不 相 容 性 熱 危 害 研 究, 瞭 解 到 H 2 O 2 此 類 之 有 機 過 氧 化 物 除 了 物 質 本 身 即 具 熱 不 穩 定 之 潛 在 危 害 外, 若 有 不 相 容 性 物 質 污 染 易 加 速 引 發 分 解 反 應 污 染 物 來 源 為 外 來 物 質 一 般 物 質 ( 水 金 屬 鏽 灰 塵 包 裝 物 與 製 程 污 染 物 ) 若 缺 乏 溫 度 控 制, 污 染 物 質 將 導 致 快 速 分 解 及 衍 生 其 它 問 題 由 DSC 測 試 結 果 顯 示 所 添 加 的 不 相 容 性 物 質 會 降 低 整 體 反 應 之 活 化 能 (activation energy, Ea), 增 加 過 氧 化 氫 的 熱 危 害 性, 導 致 失 控 反 應 的 機 率 大 為 提 高 其 中,H 3 PO 4 對 於 H 2 O 2 之 放 熱 反 應 現 象 最 為 嚴 重, 不 僅 最 大 放 熱 溫 度 提 昇, 其 活 化 能 遠 低 於 H 2 O 2 本 身, 由 原 本 336 kj/mol 降 為 70 kj/mol, 可 見 其 不 相 容 性 之 潛 在 性 危 害 高 上 述 國 內 外 對 於 有 機 過 氧 化 物 反 應 熱 分 解 行 為 的 研 究 成 果 顯 示, 有 機 過 氧 化 物 具 備 多 樣 的 反 應 複 雜 性, 且 新 製 程 設 計 條 件 尚 未 進 行 熱 危 害 行 為 分 析 與 失 控 反 應 評 估, 藉 由 熱 卡 計 技 術 與 熱 危 害 分 析 技 術 相 互 結 合, 由 熱 動 力 學 參 數 探 討 H 2 O 2 熱 分 解 反 應 行 為, 利 用 巨 觀 與 微 觀 方 式 充 分 瞭 解 其 危 害 因 子, 並 可 藉 此 得 到 最 佳 製 程 條 件, 有 效 建 立 物 質 本 質 安 全 參 數 二 實 驗 設 計 丙 烯 環 氧 化 製 程 單 元 反 應 熱 危 害 測 試 (Thermal Hazards Test) 以 熱 卡 計 進 行 環 氧 丙 烷 (propylene oxide, PO) 製 程 單 元 之 熱 危 害 測 試 與 熱 危 害 失 控 反 應 評 估 為 主 要 工 作 內 容 探 討 反 應 物 之 熱 反 應 性 熱 反 應 強 度 反 應 起 始 溫 度 及 失 控 危 害 特 性 等 實 驗 規 劃 首 先 針 對 反 應 物 質 本 身 熱 分 解 反 應 行 為 進 行 差 掃 描 熱 卡 計 (Differental Scanning Calorimetry, DSC) 熱 安 定 性 篩 檢 測 試 (screen test); 進 而 使 用 緊 急 排 放 處 理 儀 (Vent Sizing Package 2, VSP2) 之 絕 熱 卡 計 進 行 熱 失 控 反 應 模 擬, 獲 取 絕 熱 狀 況 下 失 控 反 應 過 程 的 溫 度 (T) 與 壓 力 (P) 變 化, 掌 握 熱 失 控 反 應 之 熱 / 動 力 學 數 據, 如 最 高 溫 度 (T max) 壓 力 值 (P max), 昇 壓 速 率 (dp/dt), 絕 熱 升 溫 速 率 (dt/dt), 到 達 最 大 反 應 速 率 時 間 (TMR), 以 建 立 製 程 ~99~

100 反 應 熱 安 定 性 實 驗 數 據, 獲 取 製 程 設 計 條 件 之 熱 / 動 力 學 參 數, 其 實 驗 程 序 如 圖 3 所 示 建 立 熱 失 控 資 料 量 化 為 製 程 反 應 系 統 之 熱 危 害 評 估, 評 估 與 篩 選 各 類 主 要 高 危 害 性 之 熱 分 解 反 應 機 制 (reaction mechanisms for thermal decomposition), 以 模 擬 其 在 操 作 中 受 熱 狀 態 之 火 災 爆 炸 可 能 性, 發 生 反 應 失 控 之 熱 動 力 學 參 數, 並 建 立 最 嚴 重 危 害 後 果 分 析 模 式 (worst case consequence analysis) 圖 3 實 驗 順 序 流 程 圖 三 結 果 與 討 論 藉 由 DSC 及 VSP2 分 別 針 對 個 別 反 應 物 及 整 體 混 合 條 件 下 進 行 初 步 危 害 試 驗, 建 立 化 學 物 質 之 本 質 較 安 全 資 料, 提 供 後 續 製 程 條 件 危 害 試 驗 之 基 礎 依 據, 有 效 並 逐 步 建 立 製 程 可 能 危 害 之 風 險, 期 能 防 範 災 害 於 未 然 DSC 熱 分 析 掃 描 本 項 實 驗 主 要 針 對 各 項 反 應 物 (H 2 O 2 MeOH Catalyst) 分 別 進 行 初 步 危 害 熱 分 析, 藉 由 昇 溫 模 式 掃 瞄 實 驗, 瞭 解 各 反 應 物 的 催 化 分 解 效 應 及 放 熱 行 為, 設 定 昇 溫 速 率 為 4 min -1, 昇 溫 範 圍 為 , 每 次 試 驗 總 重 量 約 為 5mg, 初 步 求 取 昇 溫 環 境 下 熱 分 解 放 熱 量 與 誘 發 起 始 溫 度 的 改 變 情 形, 並 比 較 各 種 熱 譜 曲 線 間 的 差 異 性, 最 後 探 討 基 礎 熱 動 力 學 參 數 H 2 O 2 製 程 條 件 下, 利 用 丙 烯 為 原 料, 鈦 矽 沸 石 為 催 化 劑, 將 35 mass% H 2 O 2 注 入 反 應 器 內 進 行 氧 化 反 應,H 2 O 2 注 入 過 程 中, 體 積 百 分 比 亦 隨 注 入 量 而 改 變, 為 有 效 了 解 不 同 莫 耳 濃 度 的 危 害, 本 試 驗 選 定 H 2 O 2 濃 度 範 圍 3-35 mass% 進 行 試 驗 由 於 H 2 O 2 本 身 為 典 型 過 氧 化 物, 受 到 過 氧 氫 基 (-O-O-) 影 響 ( 鍵 結 解 離 能 為 kcal/mole), 使 其 具 有 熱 敏 感 性 活 潑 性 鍵 結 且 含 有 不 安 定 的 化 性, 實 驗 原 始 圖 為 圖 4-6 藉 由 放 熱 波 峰 發 現, 經 過 受 熱 之 後,35 mass% 放 熱 起 始 溫 度 (T 0) 為 50, 反 應 分 解 熱 ( H)805 J/g, 最 大 放 熱 溫 度 (T max) 為 74 由 不 同 樣 品 濃 度 的 熱 功 率 (Y 軸 ) 對 溫 度 (X 軸 ) 關 係 圖 顯 示 ( 圖 ~100~

101 3.6), 當 實 驗 開 始 時, 經 過 昇 溫 掃 描 過 程 的 能 量 供 應, 導 致 分 子 結 構 化 學 鍵 結 的 斷 鍵, 分 解 反 應 導 致 反 應 速 率 開 始 增 加, 整 體 實 驗 數 據 顯 示 隨 著 反 應 濃 度 的 降 低, 放 熱 起 始 溫 度 亦 隨 之 升 高, 亦 即 低 濃 度 的 H 2 O 2 需 要 較 高 的 環 境 溫 度 才 會 出 現 熱 危 害 分 解 行 為, 亦 即 表 示 製 程 中 應 減 少 高 濃 度 的 H 2 O 2 於 反 應 槽 內 出 現, 降 低 失 控 熱 危 害 反 應 的 機 會 另 外, 公 司 設 定 之 製 程 反 應 溫 度 條 件 為 (20-80 ), 由 圖 4-6 可 知, 各 濃 度 達 到 反 應 最 大 熱 流 的 溫 度 皆 低 於 80, 顯 示 該 溫 度 範 圍 皆 已 提 供 H 2 O 2 足 夠 能 量 達 到 進 行 熱 分 解 反 應, 並 藉 由 反 應 熱 進 一 步 造 成 後 續 的 劇 烈 反 應 再 者, 實 驗 數 據 亦 顯 示 在 製 程 設 定 的 操 作 條 件 範 圍 內,20-35 mass% 的 H 2 O 2 即 已 達 到 反 應 的 最 高 熱 峰, 反 應 可 能 因 H 2 O 2 流 量 製 程 溫 度 條 件 冷 卻 系 統 設 計 等 影 響 製 程 安 全 從 DSC 的 實 驗 結 果 可 知 35 mass% H 2 O 2 在 製 程 溫 度 下 為 易 反 應 的 過 氧 化 物 H 2 O 2 中 過 氧 氫 基 不 穩 定 的 特 性, 使 得 比 其 他 反 應 物 質 (MeOH Catalyst) 之 T 0 更 低 此 一 潛 在 危 害 特 性 需 藉 由 設 計 良 好 的 冷 卻 系 統 來 穩 定 地 控 制 製 程 溫 度, 使 其 提 供 反 應 能 量 的 同 時, 不 至 於 使 多 餘 的 熱 能 蓄 熱 後 造 成 不 預 期 的 失 控 反 應, 過 往 災 例 中, 往 往 於 操 作 的 過 程 忽 略 T 0 的 影 響 因 子, 使 整 體 反 應 提 早 發 生, 迫 使 製 程 處 於 危 險 之 狀 況, 是 造 成 嚴 重 事 故 的 主 要 原 因 圖 4 20 % H 2 O 2 進 行 DSC 昇 溫 掃 描 之 圖 譜 ~101~

102 圖 5 30 % H 2 O 2 進 行 DSC 昇 溫 掃 描 之 圖 譜 圖 6 35 % H 2 O 2 進 行 DSC 昇 溫 掃 描 之 圖 譜 H 2 O 2 混 合 MeOH 與 Catalyst 將 三 種 反 應 物 混 合 於 坩 鍋 內, 本 項 實 驗 以 三 種 濃 度 (3 mass% 10 mass% 及 35 mass%) 之 H 2 O 2 分 別 混 合 MeOH 及 Catalyst, 整 體 重 量 控 制 約 5mg, 並 均 勻 混 合 圖 3.6 為 3mass%H 2 O 2 混 合 反 應 物 放 熱 曲 線, 受 到 MeOH 及 Catalyst 影 響, 相 較 單 純 3mass%H 2 O 2, 整 體 反 應 起 始 溫 度 有 提 前 的 現 象,T 0 約 由 76 提 前 至 60, 然 而 T max 及 H 則 是 有 降 低 趨 勢, 推 測 應 為 固 態 Catalyst 有 一 吸 ~102~

103 熱 反 應 於 同 時 間 內 進 行, 為 一 平 行 的 吸 放 熱 方 程 式, 且 無 丙 烯 混 合 參 與 反 應, 無 法 進 行 後 續 反 應, 產 生 的 熱 能 有 限, 故 放 熱 波 峰 較 為 平 緩 圖 7 及 8 則 為 10 與 35 mass% H 2 O 2 混 合 反 應 物 放 熱 曲 線, 值 得 注 意 的 是, 本 次 試 驗 有 兩 只 放 熱 波 峰, 第 一 段 波 峰 仍 然 主 要 受 H 2 O 2 的 放 熱 影 響, 反 應 溫 度 範 圍 約 在 , 與 H 2 O 2 試 驗 結 果 吻 合, 第 二 段 波 峰 放 熱 機 制 推 測 為 受 到 Catalyst 影 響,Catalyst 經 過 吸 熱 後 於 200 左 右 開 始 進 行 Silicon contacts 產 生 Si 鍵 解, 詳 細 熱 動 力 學 數 據 如 表 2 所 示 圖 7 10 % H 2 O 2 混 合 MeOH 與 Catalyst 進 行 DSC 昇 溫 掃 描 之 圖 譜 圖 8 35 % H 2 O 2 混 合 MeOH 與 Catalyst 進 行 DSC 昇 溫 掃 描 之 圖 譜 ~103~

104 表 2 以 DSC 進 行 混 合 製 程 反 應 物 質 昇 溫 試 驗 數 據 表 Reactant Max. peak Heat of T 0 T max heat flow reaction Substance Mass % Weight (mg) ( ) ( ) (mw) (J/g) H 2 O MeOH Catalyst - 1 H 2O MeOH Catalyst H 2 O MeOH Catalyst - 1 a 第 一 段 反 應 波 峰 ;b 第 二 段 反 應 波 峰 a a 2.06 a b b a a 3.76 a b b a 1.65 b b a 6.26 b b VSP2 絕 熱 測 試 藉 由 DSC 初 步 危 害 探 討 後, 將 各 項 反 應 物 質 (MeOH 及 Catalyst) 均 勻 混 合 置 入 測 試 罐 內, 注 入 丙 烯 昇 壓 至 28 psig, 平 衡 過 程 中 會 發 生 壓 降 現 象, 因 此 為 了 維 持 操 作 壓 力 達 2kg/cm 2 ( 約 28 psig), 於 自 反 應 開 始 前 有 進 行 補 丙 烯 的 連 續 動 作 待 穩 定 後, 使 用 高 壓 注 射 器 將 35 mass% H 2 O 2 注 入 測 試 罐 內, 依 據 文 獻 製 程 的 順 序 入 樣, 詳 細 實 驗 數 據 如 以 下 描 述, 並 整 理 於 表 3 中 表 3 以 VSP2 進 行 混 合 製 程 反 應 物 質 絕 熱 失 控 反 應 數 據 表 No. Reactant T 0 Material Weight (g) ( ) T max ( ) P max (psig) (dt/dt) max ( /min) (dp/dt) max (psig/min) 備 註 1 H 2O 2 (35 %) 1.62 MeOH 50.1 Catalyst 丙 烯 壓 力 為 28 psig 自 昇 溫 至 40 之 後 進 行 HWS 2 H 2O 2 (35 %) 3.21 MeOH 50.0 Catalyst 丙 烯 壓 力 為 28 psig 自 昇 溫 至 40 之 後 進 行 HWS 3 H 2 O 2 (35 %) 5.01 MeOH 50.1 Catalyst 丙 烯 壓 力 為 28 psig 自 昇 溫 至 40 之 後 進 行 HWS 4 H 2O 2 (45 %) 1.62 MeOH 50.0 Catalyst 丙 烯 壓 力 為 28 psig 自 昇 溫 至 40 之 後 進 行 HWS ~104~

105 正 常 操 作 程 序 及 比 例 (NO. 1) 依 文 獻 中 製 程 順 序 預 先 混 合 MeOH 及 Catalyst 置 於 vessel 後, 利 用 丙 烯 提 升 環 境 壓 力 至 28 psig, 並 持 續 近 料 丙 烯 以 維 持 製 程 環 境 壓 力, 再 利 用 高 壓 注 射 器 注 入 35 mass% H 2 O 2, 在 注 入 過 程 中, 溫 度 上 昇 速 率 最 大 可 達 11 /min, 使 得 反 應 溫 度 環 境 由 常 溫 提 升 至 40 後 反 應 趨 於 平 緩, 顯 示 常 溫 的 溫 度 條 件 下,H 2 O 2 的 注 入 促 使 反 應 進 行 環 氧 化 反 應, 將 丙 烯 直 接 轉 化 為 主 產 物 環 氧 丙 烷, 使 得 反 應 釋 出 部 分 能 量, 導 致 整 體 反 應 溫 度 的 上 升 另 外, 階 段 性 反 應 完 成 後, 於 此 溫 度 絕 熱 環 境 下 等 待 10 分 鐘 確 認 無 自 放 熱 現 象 後, 開 啟 加 熱 器 進 行 Heat-Wait-Search, 本 次 試 驗 昇 溫 範 圍 設 定 至 150, 經 過 系 統 每 一 階 段 昇 溫 10 並 等 待 10 分 鐘 以 確 認 是 否 有 自 放 熱 現 象 ( 昇 溫 速 率 >0.3 /min), 實 驗 結 果 顯 示 除 了 H 2 O 2 注 入 的 反 應 昇 溫 現 象 外, 後 續 並 無 其 他 自 放 熱 現 象 導 致 溫 度 持 續 上 升 之 熱 危 害 現 象 圖 9 第 一 組 實 驗 絕 熱 失 控 反 應 時 間 對 溫 度 關 係 圖 圖 圖 10 第 一 組 實 驗 絕 熱 失 控 反 應 時 間 對 壓 力 關 係 圖 圖 11 第 一 組 實 驗 絕 熱 失 控 反 應 溫 度 對 昇 溫 速 率 關 係 圖 圖 12 第 一 組 實 驗 絕 熱 失 控 反 應 溫 度 對 昇 壓 速 率 關 係 圖 ~105~

106 評 估 H 2 O 2 危 害 特 性 (NO. 2-4) 前 次 試 驗 為 標 準 狀 態 的 製 程 條 件, 為 了 解 製 程 偏 離 狀 況, 試 驗 針 對 本 質 危 害 較 大 之 H 2 O 2 進 行 過 量 H 2 O 2 對 於 反 應 系 統 之 危 害 測 試, 本 階 段 分 別 將 進 料 之 H 2 O 2 質 量 提 升 為 原 先 標 準 設 計 之 2 至 3 倍,NO. 2 及 3 分 別 為 H 2 O 2 質 量 為 3.2 g 及 5g( 正 常 比 例 為 1.6 g),no. 4 為 45 mass% H 2 O g 注 入 丙 烯 達 到 製 程 條 件 28 psig 後, 將 H 2 O 2 注 入 反 應 系 統, 研 究 結 果 顯 示, 相 對 於 設 計 製 程 的 反 應 條 件, 高 劑 量 的 H 2 O 2(3.2 g 及 5g) 均 與 正 常 反 應 系 統 一 樣, 初 期 注 入 H 2 O 2 皆 促 使 反 應 進 行 環 氧 化 反 應, 反 應 能 量 皆 使 得 反 應 系 統 自 行 昇 溫, 較 高 的 H 2 O 2 量 (3.2 g 及 5g) 使 系 統 溫 度 提 升 至 50, 較 正 常 反 應 系 統 再 提 高 10 ( 第 一 組 提 昇 至 40 ), 溫 度 上 昇 速 率 維 持 在 2-3 /min 值 得 注 意 的 是 H 2 O 2 量 在 5g 的 條 件 下, 昇 溫 至 80 附 近 時, 反 應 系 統 出 現 明 顯 的 自 放 熱 反 應, 最 大 昇 溫 及 昇 壓 速 率 各 為 (dt/dt)max 為 2 /min,(dp/dt)max 為 1psig/min, 反 應 雖 然 不 劇 烈, 但 仍 舊 導 致 反 應 系 統 整 體 溫 度 上 升 20, 依 據 危 害 物 質 特 性 比 對, 推 估 此 熱 危 害 現 象 應 為 反 應 系 統 中 殘 留 的 H 2 O 2 其 過 氧 鍵 (-O-O-) 斷 裂 所 致, 建 議 於 製 程 反 應 中 應 多 加 注 意 H 2 O 2 的 操 作 量, 避 免 不 預 期 危 害 的 出 現 圖 13 第 二 組 實 驗 絕 熱 失 控 反 應 時 間 對 溫 度 關 係 圖 圖 14 第 二 組 實 驗 絕 熱 失 控 反 應 時 間 對 壓 力 關 係 圖 圖 15 第 二 組 實 驗 絕 熱 失 控 反 應 溫 度 對 昇 溫 速 率 關 係 圖 圖 16 第 二 組 實 驗 絕 熱 失 控 反 應 溫 度 對 昇 壓 速 率 關 係 圖 ~106~

107 圖 17 第 三 組 實 驗 絕 熱 失 控 反 應 時 間 圖 18 第 三 組 實 驗 絕 熱 失 控 反 應 時 間 對 溫 度 關 係 圖 對 壓 力 關 係 圖 圖 19 第 三 組 實 驗 絕 熱 失 控 反 應 溫 度 圖 20 第 三 組 實 絕 熱 失 控 反 應 溫 度 對 昇 溫 速 率 關 係 圖 對 昇 壓 速 率 關 係 圖 圖 21 第 四 組 實 驗 絕 熱 失 控 反 應 時 間 圖 22 第 四 組 實 驗 絕 熱 失 控 反 應 時 間 對 溫 度 關 係 圖 對 壓 力 關 係 圖 ~107~

108 圖 23 第 四 組 實 驗 絕 熱 失 控 反 應 溫 度 對 昇 溫 速 率 關 係 圖 圖 24 第 四 組 實 驗 絕 熱 失 控 反 應 溫 度 對 昇 壓 速 率 關 係 圖 四 結 論 藉 由 DSC 昇 溫 測 試 發 現 於 混 合 MeOH Catalyst 及 H 2 O 2 的 樣 品 中,H 2 O 2 本 身 有 高 度 的 自 反 應 特 性, 當 濃 度 由 3 提 升 至 35 mass% 時, 於 之 間 有 明 顯 放 熱 峰, 且 T 0 隨 著 濃 度 升 高 而 降 低 配 合 VSP2 絕 熱 試 驗 對 H 2 O 2 的 危 害 評 估 組 別 (NO. 2-4) 亦 驗 證 其 潛 在 的 放 熱 特 性 研 究 顯 示 反 應 系 統 注 入 H 2 O 2 促 使 反 應 進 行 環 氧 化 反 應, 反 應 熱 使 得 反 應 系 統 出 現 自 放 熱 現 象, 使 整 體 系 統 溫 度 上 升 15, 隨 著 注 入 的 H 2 O 2 含 量 增 加, 系 統 上 升 的 溫 度 亦 隨 之 增 加, 因 此 對 於 本 製 程 而 言,H 2 O 2 的 濃 度 含 量 控 制 與 不 相 容 性 危 害, 為 製 程 安 全 設 計 中 重 要 的 環 節 反 應 混 合 系 統 溶 液 混 合 Catalyst 後, 溶 液 呈 現 酸 性 (ph = 4.39), 若 由 文 獻 上 對 於 H 2 O 2 的 不 相 容 性 研 究 顯 示,H 2 O 2 對 於 酸 性 的 催 化 有 明 顯 的 劇 烈 反 應 與 壓 力 變 化, 此 結 果 可 能 造 成 H 2 O 2 於 製 程 中 受 到 酸 催 化 而 有 非 預 期 的 放 熱 反 應, 建 議 採 取 較 中 性 的 Catalyst 進 行, 以 降 低 H 2 O 2 的 危 害 特 性 利 用 VSP2 評 估 各 項 製 程 條 件 偏 離 之 危 害 測 試, 結 果 顯 示 主 要 可 能 危 害 特 性 仍 為 H 2 O 2 的 熱 分 解 所 致, 未 來 除 了 收 集 相 關 文 獻 外, 新 的 研 究 方 向 可 針 對 反 應 機 制 及 反 應 器 內 爆 炸 界 限 進 行 探 討, 使 本 製 程 之 熱 危 害 評 估 能 更 臻 完 備 參 考 文 獻 Annandale, N. J., 1993, "Cumene hydroperoxide explosion", Chemical & Engineering News, Vol.71,p.4. Ando,W., 1992, "Organic Peroxides", JOHNWILEY & SONS, New York. Bamford, C. H. and Tipper, C. F. H., 1977, "Chemical Kinetics-Decomposition and ~108~

109 Isomerisation of Organic Compounds", Vol. 5, Elsevier Publishing Company, New York, USA. Barton, J. and Roger, R., "Chemical Reaction Hazards-A Guide", 1 st ed., UK, CCPS, 1995, "Guidelines for Chemical Reactivity Evaluation and Application to Process Design", American Institute of Chemical Engineers (AIChE), New York. Chang, J.E., Hammond, E.G., and Reinbold, G.W., 1977, "Reactions of Benzoyl Peroxide", Journal of Dairy Science, Vol. 60, pp Fukuyama I. 1992, "Accidental cases of organic peroxide", Explosives society, Vol. 2, pp Gagosz, F., Moutrille, C. and Zard, S. Z., 2002, "A new tin-free source of amidyl radicals", Organic Letters, Vol. 4, pp Huang, D., Han, M., and Wang, J., 2002 "Catalytic decomposition process of cumene hydroperoxide using sulfonic resins as catalyst", Chemical Engineering Journal, Vol. 88, pp Li, X.R., Koseki, H., Iwata, Y. and Mok, Y.S., 2004 "Decomposition of methyl ethyl ketone peroxide and mixtures with sulfuric acid", Journal of Loss Prevention in the process industries, Vol. 17, pp MHIDAS, 2006, Major Hazard Incident Data Service, OHS_ROM, Reference Manual. USA. NFPA 432, 2002, Code for the Storage of Organic Peroxide Formulations, MA, USA. Stoessel, F., 1993 "What is Your Thermal Risk?", Chemical Engineering Progress, p. 68. Semenov, N. N., 1958, "Some Problems of Chemical Kinetics and Reactivity", Vol. 1, Pergamon Press Ltd, New York, USA. Takeuchi, H., Nagai, T., and Tokura, N., 1967, "The reaction of anthracene with sulfur dioxide in the presence of benzoyl peroxide : The formation of anthracene sulfones", Tetrahedron, Vol. 23, pp Urben, P. G.., 1999, "Bretherick's Handbook of Reactive Chemical Hazards", Vol. 1, 6th ed., Madras, India. Wang, Y.W., Shu, C.M., Duh, Y.S. and Kao, C.S., 2001, "Thermal runaway hazards of cumene hydroperoxide with contaminants", Industrial and Engineering Chemistry Research., Vol. 40, pp You, M.L., Tseng, J.M., Liu, M.Y. and Shu, C.M., 2010, "Runaway reaction of lauroyl peroxide with nitric acid by DSC", Industrial and Engineering Chemistry Research., Vol. 40, pp ~109~

110 Zaman,F.,Beezer,A.E.,Mitchell,J.C.,Clarkson,Q.,Elliot,J.,Nisbet,M.,andDavis,A.F., 2001, "The stability of benzoyl peroxide formulations determined from isothermal microcalorimetric studies", International Journal of Pharmaceutics, Vol. 225, pp 王 文 芳,2010, 對 稱 型 有 機 過 氧 化 物 不 相 容 性 與 混 合 熱 危 害 評 估, 國 立 聯 合 大 學, 碩 士 論 文 李 全,2004, 製 程 反 應 失 控 預 防 技 術 手 冊, 工 研 院 工 安 衛 中 心, 臺 北 市 吳 世 嶽,2008, 對 稱 型 有 機 過 氧 化 物 失 控 反 應 及 固 液 態 熱 爆 炸 模 擬, 國 立 聯 合 大 學, 碩 士 論 文 胡 冠 華 杜 逸 興 高 振 山 李 全, 化 學 反 應 熱 危 害 評 估 與 應 用 技 術 手 冊, 工 研 院 工 安 衛 中 心,1999 年 8 月 侯 宏 誼,2007, 異 丙 苯 過 氧 化 氫 熱 分 解 反 應 行 為 之 研 究, 國 立 雲 林 科 技 大 學, 博 士 論 文 陳 建 榮,2010, 應 用 熱 卡 計 技 術 評 估 過 氧 化 二 苯 甲 醯 熱 分 析 效 應, 國 立 雲 林 科 技 大 學, 博 士 論 文 遊 美 利,2010, 過 氧 化 十 二 醯 之 熱 危 害 熱 爆 炸 暨 不 相 容 性 反 應 之 研 究, 國 立 雲 林 科 技 大 學, 博 士 論 文 張 榮 興,2003, 過 氧 化 丁 酮 失 控 反 應 暨 反 應 物 不 相 容 性 之 研 究, 國 立 雲 林 科 技 大 學, 碩 士 論 文 劉 上 豪,2011, 有 機 過 氧 化 物 不 相 容 性 熱 危 害 失 控 之 影 響, 國 立 雲 林 科 技 大 學, 碩 士 論 文 施 多 喜,1988, 有 機 過 氧 化 物 MEKPO 及 BPO 之 防 災, 刑 事 科 學,29 期, 頁 9-23 賴 耿 陽,1993, 塑 膠 大 全, 台 灣 復 文 興 業 股 份 有 限 公 司, 臺 北 ~110~

111 生 質 裂 解 油 混 合 重 油 鍋 爐 燃 燒 應 用 楊 熾 森 李 文 湧 吳 森 榮 萬 皓 鵬 摘 要 以 一 座 產 汽 量 每 小 時 1.8 噸 之 工 業 燃 油 鍋 爐 為 對 象, 使 用 生 質 物 ( 木 屑 ) 熱 裂 解 油 與 重 油 混 合 燃 燒, 重 油 與 裂 解 油 混 合 比 例 為 10 比 1 混 合 成 為 裂 解 混 合 油, 即 裂 解 油 摻 配 率 為 9.09 vol% 在 鍋 爐 正 常 負 載 時 (6.0~7.0kg/cm2 蒸 汽 壓 力 ), 煙 囪 排 氣 過 剩 氧 在 5% 及 一 氧 化 碳 30ppm 的 範 圍 下, 進 行 燃 燒 機 最 適 化 調 整 鍋 爐 燃 燒 重 油 時, 燃 燒 機 起 停 點 火 正 常 煙 囪 溫 度 變 化 穩 定, 其 鍋 爐 效 率 約 為 84.5%, 廢 氣 排 放 O 2 3.9% CO 14.5ppm CO % NO x 264.9ppm SO x 239.1ppm; 鍋 爐 燃 燒 裂 解 混 合 油 時, 燃 燒 機 起 停 點 火 正 常 煙 囪 溫 度 變 化 較 重 油 稍 不 穩 定, 燃 燒 機 火 焰 長 度 變 化 稍 大, 但 外 觀 無 明 顯 差 異, 其 鍋 爐 效 率 約 為 84.2%, 廢 氣 排 放 O 2 5.4% CO 17.0ppm CO % NO x 230.9ppm SO x 237.6ppm 研 究 結 果 顯 示, 本 座 鍋 爐 分 別 於 以 重 油 及 裂 解 混 合 油 ( 摻 配 率 9.09 vol%) 為 燃 料 時, 鍋 爐 均 可 穩 定 燃 燒, 鍋 爐 效 率 無 明 顯 差 異, 而 空 氣 污 染 物 排 放 亦 相 對 降 低, 對 於 以 生 質 物 ( 裂 解 油 ) 替 代 部 分 鍋 爐 化 石 燃 料 ( 重 油 ), 以 降 低 溫 室 氣 體 排 放, 更 有 明 顯 助 益 一 前 言 工 業 鍋 爐 為 中 小 企 業 重 要 的 公 用 設 施 之 一, 提 供 蒸 汽 給 一 般 工 業 製 程 加 熱, 廣 泛 使 用 於 造 紙 紡 織 染 整 化 纖 食 品 石 化 塑 膠 橡 膠 鋼 鐵 及 電 子 等 工 業, 工 業 鍋 爐 主 要 以 燃 燒 重 油 為 主, 以 每 小 時 產 汽 量 10 噸 以 下 之 工 業 鍋 爐 居 多, 且 大 部 分 為 煙 管 式 及 貫 流 式 之 工 業 鍋 爐, 全 國 座 數 達 5 仟 座 以 上 因 此, 本 文 以 一 座 產 汽 量 每 小 時 1.8 噸 之 工 業 燃 油 鍋 爐 為 對 象, 使 用 經 濟 部 能 源 局 委 託 工 研 院 研 發 之 1.44 噸 / 天 裂 解 先 導 系 統 所 生 產 之 裂 解 油, 以 裂 解 油 摻 配 率 9.09 vol% 與 重 油 混 合 燃 燒, 評 估 混 燒 後 之 鍋 爐 效 率 (CNS 2141 B1025, 熱 損 失 法 ) 並 進 行 廢 氣 排 放 (NO x SO x CO 2) 量 測 及 鍋 爐 操 作 穩 定 性 測 試 在 裂 解 油 應 用 測 試 評 估 前, 首 先 規 劃 建 置 重 油 與 裂 解 混 合 油 製 作 系 統 ( 裂 解 油 摻 配 率 9.09 vol%, 即 10:1), 並 規 劃 建 置 裂 解 混 合 油 日 用 槽, 以 因 應 燃 燒 機 測 試 之 用, 其 裂 解 混 合 油 製 作 及 燃 燒 系 統 如 圖 1 所 示 此 目 的 在 於 實 際 工 業 鍋 爐 實 廠 運 轉 測 試 之 前, 能 得 到 良 好 的 裂 解 混 合 油 及 預 知 裂 解 混 合 油 在 重 油 燃 燒 機 燃 燒 狀 況, 並 以 較 佳 化 燃 燒 調 整 方 式, 使 裂 解 混 合 油 得 到 最 適 化 的 燃 燒, 並 獲 取 裂 解 混 合 油 於 重 油 燃 燒 機 較 佳 化 燃 燒 之 操 控 條 件, 以 供 產 汽 量 每 小 時 1.8 噸 之 工 業 鍋 爐 實 廠 測 試 調 整 之 參 考 依 據 ~111~

112 ~112~ 圖 1 重 油 與 裂 解 油 混 合 製 作 及 燃 燒 系 統 管 路 圖

113 其 次 為 鍋 爐 基 本 資 料 蒐 集 檢 視 ( 如 本 體 燃 燒 管 路 與 量 測 控 制 儀 錶 等 ) 及 測 試, 建 立 操 作 基 準 及 煙 氣 取 樣 分 析 ( 對 照 組 ) 資 料 ; 以 及 切 入 預 先 摻 配 完 成 之 裂 解 混 合 油 日 用 桶 槽 與 輸 油 管 路, 啟 動 鍋 爐 點 火 燃 燒, 經 最 適 化 燃 燒 調 整 穩 定 燃 燒 後, 量 測 紀 錄 鍋 爐 新 的 操 作 數 據 及 煙 氣 取 樣 分 析 ( 比 較 組 ), 比 較 評 估 分 析 兩 者 不 同 燃 料 燃 燒 下 之 鍋 爐 效 率 及 空 污 排 放 值, 其 測 試 流 程 與 步 驟 如 圖 2 所 示 圖 2 裂 解 混 合 油 鍋 爐 燃 燒 測 試 流 程 二 裂 解 混 合 油 製 作 系 統 裂 解 混 合 油 製 作 系 統 分 別 由 重 油 供 應 管 路 裂 解 油 供 應 管 路 及 重 油 與 裂 解 油 混 合 管 路 裝 置 等 組 成, 重 油 供 應 管 路 主 件 包 括 重 油 預 熱 槽 過 濾 器 供 應 泵 浦 ~113~

114 重 油 流 量 計 等 ; 裂 解 油 供 應 管 路 裝 置 主 件 包 括 裂 解 油 預 熱 槽 過 濾 器 供 應 泵 浦 裂 解 油 流 量 計 等 ; 重 油 與 裂 解 油 混 合 管 路 裝 置 包 括 裂 解 混 合 油 混 合 管 及 後 段 輔 助 加 熱 器 等, 其 各 主 件 規 格 及 功 用 如 表 1 所 示 依 此 設 計 將 重 油 與 裂 解 油 摻 配 率 適 度 控 制 在 10:1 的 範 圍, 並 透 過 毋 需 動 力 及 添 加 介 面 活 性 劑 之 混 合 管, 即 利 用 簧 片 來 回 振 盪 原 理, 當 一 噴 流 通 過 一 自 由 簧 片 後, 噴 流 即 產 生 連 續 性 的 渦 流 擾 動, 簧 片 一 端 固 定, 另 一 端 受 此 渦 流 擾 動 直 接 衝 擊 後, 產 生 與 噴 流 出 口 速 度 成 正 比 的 高 頻 ( 或 低 頻 ) 振 動, 藉 此 與 噴 流 出 口 速 度 成 正 比 的 簧 片 振 動, 將 屬 於 分 散 相 的 微 小 霧 滴 均 勻 攪 拌 混 合 而 得 到 混 合 均 勻 之 裂 解 混 合 油 此 裂 解 混 合 油 油 品 品 質 端 賴 簧 片 式 混 合 管 的 性 能, 該 混 合 管 原 為 重 油 加 水 製 作 乳 化 油 的 關 鍵 主 件, 依 前 例 經 驗 使 用 摻 水 率 10%~15 vol% 時, 可 得 較 佳 重 油 乳 化 效 果, 於 工 業 鍋 爐 燃 燒 時, 可 得 較 高 的 鍋 爐 效 率 而 裂 解 油 與 水 比 較, 裂 解 油 本 身 具 有 熱 值 與 黏 滯 性, 若 與 重 油 摻 配 使 用 此 混 合 管 時, 當 摻 配 率 5 vol% 以 上 甚 至 10 vol% 以 上, 此 裂 解 混 合 油 乳 化 效 果 及 鍋 爐 燃 燒 效 率 應 可 更 佳 表 1 裂 解 混 合 油 製 作 系 統 主 件 及 功 能 說 明 名 稱 規 格 功 用 重 油 儲 槽 槽 裂 解 油 儲 槽 體 積 約 1.0 立 方 米 材 質 SS400,3.2t 加 熱 器 6KW 體 積 約 0.4 立 方 米 材 質 SS400,3.2t 加 熱 器 3KW 重 油 儲 存 及 預 熱 裂 解 油 儲 存 及 預 熱 油 泵 浦 齒 輪 式 1/2HP 油 品 輸 送 油 流 量 計 面 積 式 500L/hr 油 品 計 量 混 合 管 簧 片 式 超 音 波 震 盪 霧 化 後 段 加 熱 器 3KW 混 合 油 管 路 加 熱 輸 送 裂 解 混 合 油 燃 燒 測 試 系 統 由 日 用 槽 ( 含 預 熱 器 ) 過 濾 器 供 油 泵 浦 混 合 管 油 流 量 計 重 油 燃 燒 機 及 燃 燒 爐 等, 其 各 主 件 規 格 及 功 用 如 表 2 所 示 此 設 計 將 裂 解 混 合 油 於 日 用 槽 內, 適 度 預 熱 加 溫 至 可 自 由 流 動 的 範 圍, 啟 動 供 油 泵 浦 使 裂 解 混 合 油 再 次 經 過 簧 片 式 超 音 波 振 盪 混 合 管, 再 回 油 至 日 用 槽, 在 送 入 重 油 燃 燒 機 之 前 循 環, 使 裂 解 混 合 油 更 佳 均 質 後, 再 送 入 燃 燒 爐 之 重 油 燃 燒 機 燃 燒, 適 度 調 整 油 量 霧 化 壓 力 油 加 熱 溫 度 及 空 燃 比 等 相 關 要 素, 同 時 觀 測 燃 燒 爐 尾 氣 之 溫 度 壓 力 的 變 化, 可 得 較 佳 化 燃 燒 操 控 條 件 裂 解 混 合 油 製 作 及 燃 燒 系 統 如 圖 2 所 示 ~114~

115 表 2 裂 解 混 合 油 燃 燒 系 統 主 件 及 功 能 說 明 名 稱 規 格 功 能 混 合 油 儲 槽 槽 體 積 約 0.5 立 方 米 材 質 SS400,3.2t 加 熱 器 4KW 裂 解 油 摻 配 率 5vol% 以 上 之 裂 解 混 合 油 儲 存 及 預 熱 油 泵 浦 齒 輪 式 1/2HP 油 品 輸 送 油 流 量 計 面 積 式 500L/hr 油 品 計 量 混 合 管 簧 片 式 超 音 波 震 盪 霧 化 重 油 燃 燒 機 空 氣 噴 霧 式 槍 型, 150L/h,ON/OFF 控 制, 5KW 加 熱 器 重 油 / 裂 解 混 合 油 空 氣 霧 化 燃 燒 裂 解 混 合 油 製 作 裝 置 裂 解 混 合 油 燃 燒 測 試 裝 置 圖 3 重 油 與 裂 解 油 混 合 製 作 及 燃 燒 測 試 設 備 照 片 如 前 所 述 裂 解 油 摻 配 率 5vol% 以 上 甚 至 10 vol% 以 上, 裂 解 混 合 油 乳 化 效 果 及 鍋 爐 燃 燒 效 率 應 可 更 佳, 則 決 定 以 10:1 的 方 式 ( 重 油 10 份 裂 解 油 1 份 比 例 ), 裂 解 油 摻 配 率 為 9.09 vol%, 於 圖 1.1 方 式 製 作 裂 解 混 合 油 供 一 般 常 用 之 重 油 槍 型 燃 燒 機 燃 燒, 其 製 作 流 程 方 法 說 明 如 下 : 於 1 噸 重 油 儲 槽 備 妥 約 0.8 公 秉 重 油, 打 開 油 槽 加 熱 器 設 定 自 動 控 制 在 適 當 溫 度 下, 開 啟 供 油 泵 浦 與 回 油 閥, 使 重 油 槽 內 之 重 油 循 環 加 熱 均 勻 於 0.4 噸 裂 解 油 儲 槽 備 妥 約 0.3 公 秉 裂 解 油, 打 開 油 槽 加 熱 器 設 定 自 動 控 制 在 適 當 溫 度 下, 開 啟 供 油 泵 浦 與 回 油 閥 及 裂 解 油 槽 攪 拌 器, 使 槽 內 之 裂 解 油 循 環 加 熱 均 勻 重 油 與 裂 解 油 混 合 量 各 自 以 油 流 量 錶 計 量 為 基 準, 打 開 流 量 錶 出 口 端 之 回 油 閥 及 關 閉 供 油 泵 浦 回 油 閥 在 混 合 之 前 先 以 流 量 計 指 示 值 為 計 量 參 考, 重 油 則 調 整 供 油 泵 浦 壓 力 達 到 期 望 值, 裂 解 混 合 油 則 以 變 頻 器 調 整 供 油 泵 浦 轉 速, 使 重 油 流 量 計 指 示 約 300L/hr±5%, 裂 解 油 流 量 計 指 示 30L/hr±5% ~115~

116 在 重 油 與 裂 解 油 之 加 熱 泵 浦 供 油 計 量 及 循 環 油 路 穩 定 後, 則 打 開 後 段 管 路 閥 門 及 分 別 關 閉 其 回 油 閥, 開 始 進 行 重 油 與 裂 解 油 混 合, 此 混 合 油 經 過 簧 片 式 超 音 波 混 合 管 及 約 10:1 的 重 油 與 裂 解 油 流 量 微 調 後, 送 入 0.5 噸 日 用 油 槽 儲 存 或 儲 存 桶 內 三 裂 解 混 合 油 燃 燒 測 試 為 確 保 裂 解 混 合 油 於 工 業 鍋 爐 實 廠 在 不 影 響 生 產 製 程 及 製 程 使 用 蒸 汽 壓 力 下, 鍋 爐 燃 燒 可 在 最 適 化 下 操 控 運 作, 則 裂 解 混 合 油 先 行 於 燃 燒 爐 測 試, 測 試 點 火 燃 燒 燃 燒 調 整, 並 觀 測 爐 爐 溫 分 佈 與 爐 壓 變 化 及 廢 氣 排 放 檢 測 等, 確 定 裂 解 混 合 油 在 裂 解 油 參 配 率 9.09 vol% 下 於 槍 型 燃 燒 機 正 常 燃 燒 及 控 制 調 整 無 誤 後, 再 進 行 工 業 鍋 爐 實 廠 的 燃 燒 測 試 裂 解 混 合 油 於 燃 燒 爐 燃 燒 燃 燒 測 試 爐 ( 如 圖 4) 直 徑 約 1.5 公 尺, 長 度 約 公 尺, 安 裝 低 壓 空 氣 霧 化 之 槍 型 燃 燒 機, 測 試 爐 側 有 三 個 窺 火 孔 爐 頂 有 三 個 測 溫 點, 燃 燒 機 上 方 及 側 面 亦 有 觀 火 孔, 煙 囪 有 廢 氣 溫 度 與 壓 力 偵 測 等 ; 燃 燒 機 為 一 般 工 業 鍋 爐 常 用 之 低 壓 空 氣 霧 化 槍 型 重 油 燃 燒 機, 燃 油 量 為 15~50kg/hr 於 相 同 的 燃 油 供 應 壓 力 2.0kg/cm 2 下 分 別 施 以 燃 燒 重 油 ( 對 照 組 ) 及 裂 解 混 合 油 ( 比 較 組 ), 在 廢 氣 排 放 之 過 剩 氧 O 2 5% 及 一 氧 化 碳 CO 30ppm 範 圍 內, 分 別 施 以 燃 燒 最 適 化 調 整, 測 試 爐 內 溫 度 壓 力 分 佈 及 廢 氣 成 分 檢 測 ( 包 括 O 2 CO CO 2 NO x 及 SO x), 並 於 測 試 爐 後 之 窺 視 孔 觀 測 燃 燒 機 火 焰 狀 態 燃 燒 測 試 爐 側 面 圖 4 燃 燒 測 試 爐 燃 燒 測 試 爐 正 面 其 測 試 方 法 步 驟 : 重 油 燃 燒 測 試 : 於 儲 油 桶 槽 置 入 重 油 及 預 熱 後, 開 啟 供 油 泵 浦, 供 油 壓 力 設 定 2.0kg/cm 2, 燃 油 預 熱 器 設 定 100, 燃 油 供 油 及 回 油 循 環 順 暢 與 供 油 壓 力 穩 ~116~

117 定 後, 則 關 閉 回 油 點 火 燃 燒, 使 用 煙 氣 分 析 儀 (TESTO 350), 進 行 空 燃 比 調 整 及 燃 燒 測 試, 其 燃 燒 火 焰 形 狀 觀 測 如 圖 5 所 示 裂 解 混 合 油 燃 燒 測 試 : 於 儲 油 桶 槽 置 入 裂 解 混 合 油 及 預 熱 後, 並 適 當 的 攪 拌 均 勻 後, 開 啟 供 油 泵 浦, 由 於 黏 度 不 相 同 需 重 新 調 整 供 油 壓 力 設 定 2.0kg/cm 2, 燃 油 預 熱 器 設 定 在 一 定 的 溫 度, 待 燃 油 供 油 及 回 油 循 環 順 暢 與 供 油 壓 力 穩 定 後, 則 關 閉 回 油 點 火 燃 燒, 使 用 煙 氣 分 析 儀 (TESTO 350) 及 火 焰 觀 測, 進 行 空 燃 比 調 整 及 燃 燒 測 試, 其 燃 燒 火 焰 形 狀 觀 測 如 圖 5 所 示, 其 煙 氣 成 分 檢 測 結 果 如 表 3 及 表 4 所 示 重 油 燃 燒 火 焰 圖 5 測 試 爐 燃 燒 機 火 焰 形 狀 裂 解 混 合 油 燃 燒 火 焰 表 3 重 油 燃 燒 煙 氣 檢 測 成 分 分 析 O 2 % CO ppm CO 2 % NO x ppm SO x ppm Avg 表 4 裂 解 混 合 油 燃 燒 煙 氣 檢 測 成 分 分 析 O 2 % CO ppm CO 2 % NO x ppm SO x ppm Avg 重 油 與 裂 解 混 合 油 於 燃 燒 爐 燃 燒 測 試 結 果 得 知, 在 接 近 相 同 的 燃 燒 測 試 條 件 下, 皆 具 有 燃 燒 火 焰 穩 定 溫 度 分 佈 正 常 及 爐 壓 穩 定 的 燃 燒 特 性, 兩 者 之 燃 燒 狀 ~117~

118 態 無 明 顯 的 差 異 性, 但 裂 解 混 合 油 需 較 多 與 反 覆 的 燃 燒 調 整, 如 油 溫 建 立 與 均 勻 度 燃 油 工 作 壓 力 空 燃 比 及 霧 化 等 ; 由 燃 燒 煙 氣 成 分 分 析 比 較, 裂 解 混 合 油 可 燃 燒 完 全, 其 中 氮 氧 化 物 裂 解 混 合 油 較 重 油 稍 低, 硫 氧 化 物 裂 解 混 合 油 較 重 油 略 高 裂 解 混 合 油 於 工 業 鍋 爐 燃 燒 具 備 上 述 重 油 與 裂 解 混 合 油 於 測 試 爐 燃 燒 機 的 燃 燒 調 整 測 試 經 驗 後, 則 於 A 公 司 1.8 噸 / 小 時 之 燃 油 工 業 鍋 爐 ( 如 圖 6), 分 別 施 以 重 油 ( 對 照 組 ) 及 裂 解 混 合 油 ( 比 較 組 ) 最 適 化 燃 燒 調 整 及 鍋 爐 效 率 測 試, 其 燃 燒 測 試 方 法 依 圖 2 鍋 爐 燃 燒 測 試 流 程 進 行 鍋 爐 基 本 資 料 設 立 日 期 : 鍋 爐 型 式 : 臥 式 煙 管 型 工 業 鍋 爐 設 計 蒸 汽 壓 力 :10.0 kg/cm 2 設 計 蒸 汽 容 量 :1.8 噸 / 小 時 傳 熱 面 積 :46.9 m 2 燃 燒 機 : 低 壓 空 氣 霧 化, 重 油 槍 型, 油 量 150 L/hr 鍋 爐 操 作 資 料 使 用 蒸 汽 壓 力 :5.0~7.0 kg/cm 2 燃 油 耗 用 量 :60~130 L/hr 燃 燒 機 燃 油 工 作 壓 力 :1.8~2.2 kg/cm 2 燃 燒 機 空 氣 霧 化 工 作 壓 力 :2.1~2.4 kg/cm 2 燃 燒 機 控 制 方 式 : 大 小 火 ON/OFF 控 制 臥 式 工 業 鍋 爐 圖 噸 / 小 時 煙 管 式 燃 油 工 業 鍋 爐 燃 燒 機 及 控 制 盤 重 油 燃 燒 測 試 於 鍋 爐 實 廠 正 常 操 控 程 序 運 轉 下, 將 煙 氣 分 析 儀 (TESTO 350) 架 設 於 鍋 ~118~

119 爐 廢 氣 出 口 之 煙 囪 上, 設 定 調 整 供 油 壓 力 2.0kg/cm 2, 燃 油 預 熱 器 設 定 一 定 的 溫 度 下, 霧 化 空 氣 壓 力 調 整 為 2.2kg/cm 2, 鍋 爐 燃 燒 機 依 隨 製 程 蒸 汽 壓 力 設 定 進 行 高 燃 燒 與 低 燃 燒 兩 段 控 制 鍋 爐 正 常 操 控 時, 當 蒸 汽 壓 力 低 於 6.0kg/cm 2 以 下 為 高 燃 燒 控 制, 蒸 汽 壓 力 6.5kg/cm 2 以 上 為 低 燃 燒 控 制 為 便 於 燃 燒 最 適 化 調 整, 則 將 鍋 爐 操 控 置 於 手 動 位 置, 分 別 於 高 燃 燒 與 低 燃 燒 位 置 進 行 燃 燒 最 適 化 調 整, 在 煙 囪 排 氣 過 剩 氧 5% 及 一 氧 化 碳 30ppm 以 下 之 指 導 原 則, 分 別 調 整 高 低 燃 燒 之 空 燃 比 連 桿 組 及 煙 氣 成 分 檢 測, 使 鍋 爐 燃 燒 在 較 佳 的 效 率 下, 建 立 鍋 爐 操 控 基 準 值 ( 對 照 組 ), 其 測 試 結 果 如 表 5 及 表 6 所 示, 平 均 耗 油 量 為 每 小 時 92.2 公 升, 平 均 給 水 量 為 每 小 時 1.34 噸 表 5 鍋 爐 重 油 燃 燒 操 作 數 據 給 水 量 T/H 蒸 汽 壓 力 kg/cm 2 耗 油 量 L/hr 煙 囪 溫 度 燃 油 壓 力 kg/cm 2 霧 化 壓 力 kg/cm 2 油 溫 度 表 6 鍋 爐 重 油 燃 燒 煙 氣 檢 測 成 分 O 2 % CO ppm CO 2 % NO x ppm SO x ppm NO x ppm (6% O 2 校 正 ) SO x ppm (6% O 2 校 正 ) 裂 解 混 合 油 燃 燒 測 試 將 裂 解 混 合 油 日 用 油 槽 供 油 系 統 銜 接 於 重 油 日 用 油 槽 供 油 系 統, 即 有 兩 套 日 用 油 槽 燃 油 供 應 系 統 供 鍋 爐 燃 燒 之 用, 以 因 應 裂 解 混 合 油 鍋 爐 燃 燒 測 試 因 故 中 斷 或 結 束 時, 其 供 油 系 統 可 迅 速 切 回 重 油 日 用 油 槽, 避 免 鍋 爐 停 止 運 轉 而 影 響 工 廠 製 程 運 作 在 裂 解 混 合 油 日 用 油 槽 供 油 系 統 為 導 入 鍋 爐 燃 燒 之 前, 則 將 裂 解 混 合 油 自 儲 油 桶 經 由 油 泵 浦 輸 送 至 日 用 油 槽 內, 開 啟 加 熱 器 預 熱 至 適 當 溫 度 及 攪 拌 器 攪 拌 均 勻, 並 開 啟 日 用 油 槽 供 油 泵 浦 與 回 油 閥 循 環, 使 裂 解 混 合 油 於 日 用 槽 內 達 到 溫 度 均 勻 穩 定, 供 油 壓 力 設 定 建 立 約 2.2kg/cm 2, 供 油 管 路 輸 送 順 暢 後 即 將 裂 解 混 合 油 導 入 鍋 爐 燃 燒 ( 如 圖 7) 其 燃 燒 測 試 方 法 與 步 驟, 大 致 上 與 重 油 相 同, 同 樣 地 將 鍋 爐 操 控 置 於 手 動 位 置, 於 高 燃 燒 與 低 燃 燒 位 置 進 行 燃 燒 最 適 化 調 整, 在 煙 囪 排 氣 過 剩 氧 5% 及 一 氧 化 碳 30ppm 以 下 調 整 高 低 燃 燒 位 置 之 空 燃 比 連 桿 組 及 煙 氣 成 分 檢 測, 在 鍋 爐 穩 定 燃 燒 下, 建 立 鍋 爐 操 控 參 數 值 ( 比 較 組 ), 其 測 試 結 果 如 表 7 及 表 8 所 示, 平 均 耗 油 量 為 每 小 時 93.0 公 升, 平 均 給 水 量 為 每 小 時 1.32 噸 ~119~

120 重 油 燃 燒 火 焰 圖 7 鍋 爐 裂 解 混 合 油 燃 燒 測 試 照 片 裂 解 混 合 油 燃 燒 火 焰 給 水 量 T/H 蒸 汽 壓 力 kg/cm 2 表 7 鍋 爐 裂 解 混 合 油 燃 燒 操 作 數 據 耗 油 量 L/hr 煙 囪 溫 度 燃 油 壓 力 kg/cm 2 霧 化 壓 力 kg/cm 2 油 溫 度 表 8 鍋 爐 裂 解 混 合 油 燃 燒 煙 氣 檢 測 成 分 O 2 % CO ppm CO 2 % NO x ppm SO x ppm NO x ppm (6%O 2 校 正 ) SO x ppm (6%O 2 校 正 ) 燃 油 單 耗 與 鍋 爐 效 率 計 算 燃 油 單 耗 係 以 評 估 每 產 生 1 噸 蒸 汽 所 需 要 的 耗 油 熱 量, 可 簡 易 估 算 節 油 率 的 參 考 判 斷 依 據, 亦 即 燃 油 單 耗 越 低, 代 表 每 單 位 蒸 汽 所 需 要 的 耗 油 量 越 小, 由 於 蒸 汽 流 量 尚 難 計 量, 在 鍋 爐 不 排 污 (blow down) 的 情 況 下, 則 以 補 給 水 量 計 量 之 燃 油 單 耗 = 耗 油 熱 量 ( 仟 卡 )/ 產 汽 量 ( 噸 ) 鍋 爐 效 率 計 算 則 依 據 台 灣 現 行 的 國 家 標 準 鍋 爐 規 章 CNS 2141 B1025 之 陸 用 鍋 爐 效 率 計 算 方 法 中 之 熱 損 失 法 計 算, 求 出 鍋 爐 各 項 熱 損 失, 建 立 能 量 平 衡 式 (energy balance) 本 法 主 要 在 於 測 量 煙 道 氣 溫 度 煙 道 氣 成 分 燃 燒 空 氣 的 溫 度 等, 利 用 乾 空 氣 的 熱 損 燃 料 中 水 分 所 造 成 的 熱 損 燃 料 中 氫 元 素 形 成 水 分 所 造 成 的 熱 損 未 燃 碳 及 鍋 爐 本 身 熱 輻 射 所 造 成 的 熱 損 等, 易 於 求 得 鍋 爐 效 率, 其 計 算 所 需 之 數 據 如 表 9 所 示 鍋 爐 效 率 (%)= 1 總 損 失 熱 量 - 100% 輸 入 總 熱 量 ~120~

121 表 9 鍋 爐 效 率 計 算 所 需 之 數 據 燃 料 組 成 成 分 : 碳 氫 硫 氮 氧 灰 分 及 水 分 之 百 分 比 輸 入 熱 量 : 燃 料 高 發 熱 量 燃 料 的 顯 熱 ( 燃 料 量 燃 料 比 熱 燃 料 溫 度 大 氣 溫 度 ) 空 氣 的 顯 熱 ( 空 氣 量 空 氣 比 熱 空 氣 溫 度 大 氣 溫 度 ) 噴 入 爐 內 之 蒸 氣 或 溫 水 熱 量 ( 熱 量 熱 焓 ) 其 他 輸 出 熱 量 : 煙 道 廢 氣 之 顯 熱 損 失 ( 廢 氣 成 分 比 熱 溫 度 廢 氣 量 ) 噴 入 爐 內 之 蒸 汽 或 溫 水 造 成 之 熱 損 失 ( 總 量 及 熱 焓 ) 不 完 全 燃 燒 氣 體 之 損 失 ( 一 氧 化 碳 ) 輻 射 熱 損 失 其 他 鍋 爐 效 率 熱 損 失 法 計 算 說 明 如 下 : 燃 料 組 成 : 依 CNS 等 之 規 定, 所 測 定 之 碳 氫 硫 氮 灰 分 氧 及 水 分 之 百 分 比 ( 重 量 % 或 質 量 %) 分 別 為 C% H% S% N % a% O% 及 W% 輸 入 熱 量 : 輸 入 熱 量 之 計 算 皆 以 使 用 燃 料 1kg(m 3 ) 為 準, 使 用 時 燃 料 之 發 熱 量 原 則 上 依 各 種 熱 量 計, 實 測 高 發 熱 量 H h, 再 使 用 下 列 所 示 求 低 發 熱 量 H L H L = H h (9H + W) kcal/kg 若 不 實 施 元 素 分 析 時,H% 取 下 列 數 值 : 煤 油 輕 油 原 油 為 13%, 重 油 ( 平 均 ) 為 12%(A 重 油 13% B 重 油 12% C 重 油 11%), 並 以 W =0 可 以 上 式 概 算 H L 燃 料 之 顯 熱 : 有 關 輸 入 熱 量 之 燃 料 顯 熱 部 分 Q1, 依 下 式 計 算 Q 1 = C f (t f -t 0 ) kcal/kg ( 或 m 3 ) 式 中 C f: 燃 料 之 平 均 比 熱 kcal/kg ( 或 m 3 ) t f: 加 熱 後 之 燃 料 溫 度 t 0: 室 外 空 氣 溫 度 未 測 量 燃 料 之 比 熱 時, 重 油 為 0.45kcal/kg ~121~

122 空 氣 之 顯 熱 : 空 氣 顯 熱 之 輸 入 熱 量 Q 2 由 下 式 計 算 Q 2 = AC a (t a -t o ) kcal/kg ( 或 m 3 ) 式 中 A: 每 1kg ( 或 m 3 ) 燃 料 所 用 之 空 氣 量 ( 含 水 蒸 汽 )m 3 /kg ( 或 m 3 ) C a: 空 氣 之 平 均 比 熱 0.31 kcal/m 3 t a: 加 熱 後 之 空 氣 溫 度 t o: 室 外 空 氣 溫 度 上 式 計 算 空 氣 量 A 視 燃 料 組 成 成 分 而 定 必 要 時 使 用 實 際 測 量 值 計 算 A = ma 0 ( z) m 3 /kg ( 或 m 3 ) 式 中,m: 空 氣 比 z: 室 外 空 氣 之 絕 對 濕 度 kg/kg 乾 空 氣 A 0: 理 論 ( 乾 ) 空 氣 量 m 3 /kg 或 ( 或 m 3 ) A 0 及 m 依 燃 料 種 類 之 不 同 而 以 下 列 各 式 計 算 A 0 = [8.9C h - o s] m3 /kg 21 m = O C 0 N 2 噴 進 爐 內 之 蒸 汽 或 溫 水 輸 入 熱 量 Q3: 無 其 他 Q4: 無 輸 出 熱 量 : 有 效 輸 出 熱 量 + 熱 損 失 有 效 輸 出 熱 熱 量 ( 有 效 吸 熱 量, 有 效 出 熱 ): 蒸 汽 所 吸 收 之 熱 量 Q s = 蒸 汽 之 熱 焓 一 給 水 之 焓 Q s = W s (h x -h 1 ) kcal/kg 式 中 Ws = 1kg ( 或 m 3 ) 燃 料 所 產 生 之 蒸 汽 量 kg/kg ( 或 m 3 ) h x: 發 生 蒸 汽 之 熱 焓 kcal/kg h 1: 給 水 之 熱 焓 kcal/kg 熱 損 失 : 燃 燒 所 產 生 之 煙 道 氣 ( 含 水 蒸 汽 ) 之 顯 熱 損 失, 煙 道 氣 之 熱 損 L 1 L 1 = GC g (t g -t 0 ) kcal/kg ( 或 m 3 ) 式 中 G: 燃 料 1kg 燃 料 所 產 生 之 實 際 煙 道 氣 ( 含 水 蒸 汽 ) 量,m 3 /kg ( 或 m 3 ) C g: 煙 道 氣 之 平 均 比 熱 0.33kcal/m 3 t g: 煙 道 氣 溫 度 ( 鍋 爐 系 統 最 未 加 熱 器 出 口 處 之 平 均 溫 度 ) t 0: 室 外 空 氣 溫 度 ~122~

123 G 由 燃 料 成 分 依 下 式 計 算 G = G 0 + G w +(m-1) A 0 + G w1 m 3 /kg 式 中 G 0: 理 論 乾 煙 道 氣 量 G 0 = {8.89C (h-o/8)+ 3.3s n} m 3 /kg 式 中 G w: 所 生 之 水 蒸 汽 量 及 燃 料 中 水 分 所 變 成 水 蒸 汽 量 之 總 和 G w = {1.24 (9H + W)} m3 /kg 式 中 G w1: 燃 燒 時 空 氣 所 之 水 蒸 汽 量 G w1 = 1.61zmA 0 m 3 /kg 噴 進 爐 內 水 蒸 汽 或 溫 水 所 造 成 之 熱 量 損 失 L2: 無 不 完 全 燃 燒 氣 體 之 熱 損 失 L 3 不 完 全 燃 燒 氣 體 熱 損 失 L 3 依 下 式 計 算 L 3 = 30.5 [G 0 +(m-1) A 0 ] (CO) kcal/kg ( 或 m 3 ) 輻 射 熱 之 熱 損 失 L 4: 其 值 隨 鍋 爐 種 類 構 造 蒸 發 量 等 而 異 其 他 熱 損 失 L 5: 無 鍋 爐 效 率 : 以 熱 損 失 法 計 算 之 鍋 爐 效 率 為 = 1 總 損 失 熱 量 - 100% 輸 入 總 熱 量 = 1 - L L H L+ Q 100% 式 中, 熱 損 失 L L = L 1+ L 2+ L 3+ L 4+ L 5 kcal/kg,q = Q 1+ Q 2+ Q 3+ Q 4 由 重 油 與 裂 解 混 合 油 於 此 1.8 噸 / 小 時 蒸 汽 之 燃 油 工 業 鍋 爐 於 上 述 高 燃 燒 測 試 資 料 計 算 ( 如 表 5~ 表 8) 得 知, 於 燃 燒 重 油 時, 燃 油 單 耗 為 每 噸 蒸 汽 需 要 66.9 萬 仟 卡, 鍋 爐 效 率 約 為 84.5%; 於 燃 燒 裂 解 混 合 油 時, 燃 油 單 耗 為 每 噸 蒸 汽 需 要 65.7 萬 仟 卡, 鍋 爐 效 率 約 為 84.2% 鍋 爐 燃 燒 裂 解 混 合 油 時, 鍋 爐 效 率 為 較 重 油 稍 低 約 0.3%, 氮 氧 化 物 (SO x) 排 放 濃 度 較 重 油 低 約 14.7%; 硫 氧 化 物 (SO x) 排 放 濃 度 較 重 油 低 約 0.6% 四 結 論 與 檢 討 裂 解 油 摻 配 率 9.09 vol% 與 重 油 混 合, 於 燃 燒 爐 測 試 結 果 得 知, 在 接 近 相 同 的 燃 燒 測 試 條 件 下, 皆 具 有 燃 燒 火 焰 穩 定 溫 度 分 佈 正 常 及 爐 壓 穩 定 的 燃 燒 特 性, 兩 者 之 燃 燒 狀 態 無 明 顯 的 差 異 性 ; 於 1.8 噸 / 小 時 蒸 汽 之 工 業 鍋 爐 燃 燒 測 試 時, 則 需 ~123~

124 較 多 往 復 的 燃 燒 調 整 如 空 燃 比 供 油 壓 力 與 油 溫, 及 火 焰 形 狀 的 觀 測 等, 並 藉 由 煙 囪 廢 氣 檢 測 資 料 分 析 的 輔 助, 找 出 燃 燒 機 工 作 區 域 操 作 點, 方 能 達 到 可 接 受 的 穩 定 燃 燒 另 裂 解 混 合 油 日 用 油 槽 需 具 備 攪 拌 裝 置 及 全 區 域 式 加 熱 器, 旨 在 裂 解 混 合 油 需 具 均 質 性 與 均 溫 性, 使 燃 燒 火 焰 形 狀 大 小 穩 定 因 此, 日 用 油 槽 之 構 造 與 用 途 有 別 於 一 般 重 油 日 用 油 槽, 亦 是 設 計 上 必 需 加 強 考 量 的 地 方 五 誌 謝 本 文 感 謝 經 濟 部 能 源 局 先 進 生 質 燃 料 關 鍵 技 術 研 發 計 畫 (102-D0106) 經 費 支 持 與 研 發 六 參 考 文 獻 經 濟 部 標 準 檢 驗 局, 中 國 國 家 標 準 CNS 2141 B1025 陸 用 鍋 爐 效 率 計 算 方 法, ( 民 國 93 年 ) 乳 化 重 油 油 品 變 動 對 鍋 爐 效 率 與 特 性 的 影 響, 燃 燒 季 刊 第 19 卷, 第 2 期 (2010), p ~124~

125 安 全 閥 國 際 標 準 簡 介 續 第 33 期 黃 土 墻 2.3 ASME B/V 規 範 第 8 卷 第 2 冊 (SECVIII Div.2) 壓 力 容 器 釋 壓 裝 置 (AR 篇 ) 本 文 依 1995 年 版 ASME B/V CODE SECⅧ 壓 力 容 器 建 造 規 則 (Rules for construction of pressure vessels) 之 第 二 冊 (Div.2) 有 關 釋 壓 裝 置 (Pressure relief devices) 規 定 說 明 之 本 文 序 號 編 排 依 CNS 3689 Z7043, 民 國 99 年 11 閱 29 日 修 正 公 布 超 壓 保 護 (AR-100) (a) 凡 屬 本 章 範 圍 所 有 壓 力 容 器 均 應 依 本 章 要 求 實 行 超 壓 防 護 (b) 熱 交 換 器 及 類 似 容 器 內 部 可 能 失 效 情 況 者, 並 具 有 超 壓 防 護 (c) 充 滿 液 體 運 作 容 器 應 裝 設 專 用 於 液 體 設 計 之 釋 壓 裝 置, 但 另 有 裝 置 超 壓 過 防 護 裝 置 者 除 外 (d) 當 壓 力 源 於 容 器 外 部 且 確 保 操 作 溫 度 下, 容 器 內 部 不 超 過 設 計 壓 力, 上 述 (a) 所 要 求 之 保 護 裝 置 無 需 直 接 安 裝 在 壓 力 容 器 上, 又 本 章 AR-150 所 允 許 者 亦 除 外 (e) 容 器 與 不 置 備 隔 離 容 器 之 閥 門 之 適 當 管 路 系 統 相 連 者, 在 計 算 釋 壓 安 全 裝 置 噴 出 容 量 時, 可 考 慮 為 一 個 單 元 (f) 釋 壓 裝 置 之 製 造 設 置 安 裝, 並 考 慮 易 於 檢 查 與 維 修 之 處, 並 應 使 其 不 易 失 效 ( 見 附 錄 4), 同 時 尚 須 根 據 其 預 期 用 途 慎 選 之 超 壓 防 護 之 型 式 (AR-110) 釋 壓 閥 非 重 閉 式 釋 壓 裝 置 或 流 道 或 釋 放 口, 直 接 或 間 接 排 入 大 氣 者, 均 可 作 為 防 護 裝 置 使 用 非 重 閉 式 釋 壓 裝 置 既 可 單 獨, 如 合 適 者 亦 可 與 容 器 上 之 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 組 合 使 用 釋 壓 閥 (AR-120) (a) 安 全 閥 安 全 釋 壓 閥 和 釋 壓 閥 均 應 採 用 直 接 彈 簧 式 (b) 如 導 引 式 動 作 安 全 閥 為 自 跳 式 者, 且 其 主 閥 在 不 超 過 設 定 壓 力 時, 仍 能 自 動 開 啟 閥 門 釋 放 全 部 額 定 噴 出 容 量 者, 則 可 採 用 操 縱 型 導 引 式 釋 壓 閥 (c) 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 上 之 彈 簧, 其 設 定 壓 力 不 得 超 過 閥 門 標 示 額 定 壓 ~125~

126 力 ±5%, 除 非 其 設 定 壓 力 係 在 閥 門 製 造 廠 確 認 為 彈 簧 設 計 範 圍 內 或 製 造 廠 可 接 受 範 圍 內 首 次 校 準 應 由 閥 門 製 造 廠 其 授 權 代 表 或 裝 配 者 進 行 且 應 檢 附 說 明 設 定 壓 力 之 噴 出 容 量 和 日 期 之 閥 門 數 據 標 籤, 閥 門 應 使 用 能 夠 識 別 進 行 校 準 之 製 造 廠 授 權 代 表 或 裝 配 者 之 封 焊 進 行 鉛 封 (d) 壓 力 70psi 釋 壓 閥, 其 設 定 壓 力 公 差 正 負 值 不 得 超 過 2psi, 壓 力 >70psi 者 不 得 超 過 ±3% (e) 使 用 於 蒸 汽 之 安 全 閥 和 安 全 釋 壓 閥, 則 應 符 合 AR-511 要 求 非 重 閉 式 釋 壓 裝 置 (AR-130) 破 裂 板 (AR-131) (a) 破 裂 壓 力 每 一 個 破 裂 板 應 標 示 具 在 規 定 之 溫 度 下, 係 在 製 造 設 計 範 圍 內 在 膜 片 規 定 溫 度 下 之 破 裂 壓 力 與 標 示 之 破 裂 壓 力 誤 差, 於 標 示 破 裂 壓 力 40psi 時 其 破 裂 壓 力 不 得 超 過 ±2psi, 標 示 破 裂 壓 力 > 40psi 時, 其 破 裂 壓 力 不 得 超 過 ±5% 在 相 對 應 膜 片 溫 度 下 及 製 造 設 計 範 圍 內 之 標 示 破 裂 壓 力 值 應 依 下 列 方 法 之 一 取 得 一 批 破 裂 板 經 所 有 試 驗 應 在 相 同 膜 片 使 用 同 樣 形 狀 及 尺 寸 之 夾 持 器 上 進 行 於 材 料 規 格 均 相 同 之 每 批 破 裂 板 中 至 少 取 2 個 試 驗 進 行 破 裂, 以 驗 證 相 對 應 膜 片 溫 度 下 之 標 示 破 裂 壓 力 是 在 製 造 設 計 範 圍 內 至 少 應 取 1 個 膜 片 在 室 溫 下 進 行 破 裂 試 驗 膜 片 在 規 定 度 下 鋼 印 標 示 值 應 為 相 對 應 為 膜 片 溫 度 下 膜 片 之 試 驗 破 裂 壓 力 之 平 均 值 從 每 批 與 使 用 相 同 材 料 和 相 同 尺 度 之 破 裂 板 中 至 少 取 4 個 且 不 少 於 5% 作 為 試 樣, 應 在 4 個 不 同 溫 度 範 圍 下 進 行 破 裂 試 驗 這 些 數 據 應 用 於 建 立 此 批 膜 片 破 壞 壓 力 對 溫 度 曲 線 相 對 應 膜 片 所 有 鋼 印 標 示 值 應 由 此 曲 線 中 插 值 求 得 僅 對 圓 頂 型 硬 金 屬 膜 片 或 石 墨 膜 片, 可 用 每 批 材 料 的 一 種 尺 度 膜 片 依 上 列 所 述 建 立 不 同 環 境 溫 度 下 一 條 該 批 百 分 比 值 曲 線 在 使 用 溫 度 範 圍 內, 至 少 在 不 同 溫 度 下 進 行 4 次 破 裂 試 驗 才 能 建 立 上 述 曲 線 從 相 同 材 料 和 與 使 用 中 之 膜 片 相 同 尺 度 之 每 批 至 少 取 2 個, 在 環 境 溫 度 下 進 行 破 裂 試 驗, 藉 以 確 定 該 批 膜 片 在 室 溫 時 之 額 定 破 裂 值 由 上 述 曲 線 取 得 之 破 裂 變 化 百 分 率, 應 用 於 確 定 該 批 膜 片 在 與 室 溫 相 一 致 之 溫 度 下 之 鋼 印 標 示 額 定 值 ~126~

127 (b) 額 定 噴 出 容 量 破 裂 板 裝 置 計 算 之 額 定 噴 出 容 量 不 得 超 過 依 不 同 介 質 之 理 論 公 式 ( 見 AR-500) 計 算 所 得 值 乘 以 K = 係 數 = 0.62 理 論 公 式 中 之 面 積 A(in 2 ) 應 為 膜 片 破 裂 後 存 在 之 最 小 淨 面 積 ( 最 小 流 通 淨 面 積 ) 製 造 廠 可 依 AR-500 之 合 適 步 驟 由 係 數 K D 為 確 定 破 裂 板 設 計 之 額 定 噴 出 容 量 以 取 代 上 述 求 取 額 定 噴 出 容 量 方 法 (c) 單 獨 釋 壓 裝 置 單 一 個 破 裂 板 可 作 為 容 器 單 一 釋 壓 裝 置 註 : 採 用 破 裂 板 時, 建 議 容 器 設 計 壓 力 應 大 於 預 計 操 作 壓 力, 在 操 作 壓 力 與 破 裂 板 破 裂 壓 力 之 間 給 予 充 分 裕 量, 以 防 止 由 於 疲 勞 或 蠕 變 致 使 破 裂 板 過 早 破 壞 (d) 破 裂 板 安 裝 在 釋 壓 閥 之 上 游 一 個 破 裂 板 可 設 置 於 釋 壓 閥 與 容 器 之 間, 只 要 彈 簧 式 安 全 閥 與 安 全 釋 壓 閥 與 破 裂 板 之 組 合 噴 出 容 量, 應 充 分 滿 足 AR-150 之 要 求 當 破 裂 板 裝 置 在 閥 門 進 口 和 容 量 之 間 時, 一 個 彈 簧 式 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 ( 噴 管 型 ) 之 打 印 容 量, 應 乘 以 閥 門 單 獨 時 額 定 噴 出 容 量 乘 以 係 數 0.80 或 組 合 裝 置 噴 出 容 量 應 依 下 述 確 定 破 裂 板 和 彈 簧 式 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 之 組 合 噴 出 容 量 可 依 AR-560 安 全 閥 和 安 全 釋 壓 閥 同 非 重 閉 式 釋 壓 閥 組 合 噴 出 容 量 之 驗 證 中 有 關 各 節 確 定 之 破 裂 板 與 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 間 之 空 間 應 設 置 一 個 壓 力 表 一 個 試 驗 氣 閥 通 氣 孔 或 合 適 警 報 訊 號 指 示 器 藉 以 測 知 膜 片 有 無 破 裂 或 漏 洩 若 破 裂 板 破 裂 後 有 足 夠 容 許 一 個 閥 之 噴 出 容 量 釋 放 見 上 述 和, 閥 門 即 處 於 正 常 運 作 ; 但 在 任 何 情 況 下, 其 面 積 均 不 應 小 於 閥 門 進 口 面 積 之 80%, 除 非 破 裂 板 和 閥 門 之 特 定 組 合 之 噴 出 容 量 及 動 作 均 已 依 AR-560 試 驗 確 立 (e) 破 裂 板 安 裝 在 彈 簧 式 安 全 釋 壓 閥 之 下 游 一 個 破 裂 板 可 以 安 裝 在 彈 簧 式 安 全 釋 壓 閥 之 出 口 側, 它 由 容 器 內 壓 力 直 接 作 用 開 啟, 只 要 ~127~

128 不 論 閥 盤 與 破 裂 板 之 間 蓄 積 背 壓 多 大, 安 全 閥 都 能 在 正 常 設 定 壓 力 之 下 開 啟 閥 盤 與 破 裂 板 之 間 之 空 間 應 設 置 排 氣 或 排 液 孔, 以 防 止 由 於 閥 門 少 量 漏 洩 而 引 起 壓 力 蓄 積 閥 門 容 量 須 充 分 滿 足 AR-150 (a) (b) 和 (c) 要 求 破 裂 板 在 相 對 應 之 打 印 標 示 壓 力 加 上 任 何 出 口 管 內 壓 力 不 得 超 過 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 出 口 及 任 何 在 破 裂 板 與 閥 之 間 管 件 或 管 路 之 設 計 壓 力, 但 膜 片 在 相 對 應 操 作 溫 度 下 之 打 印 標 識 破 裂 壓 力 與 任 何 出 口 管 內 壓 力 之 和, 不 得 超 過 容 器 最 高 使 用 壓 力 或 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 之 設 定 壓 力 破 裂 板 破 裂 後 流 出 口 必 須 有 足 夠 面 積, 俾 使 流 量 與 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 額 定 噴 出 容 量 相 等, 不 超 過 容 許 之 超 壓 破 裂 板 以 外 之 任 何 管 線 不 可 被 膜 片 或 碎 片 堵 塞 容 器 之 內 容 物 為 清 潔 流 體, 無 黏 滯 或 阻 塞 物, 如 此 閥 門 進 口 和 破 裂 板 ( 或 任 何 其 他 出 口 ) 之 間 之 空 間 不 致 蓄 積 堵 塞 出 口 安 全 釋 壓 閥 之 閥 帽 應 通 氣 以 防 蓄 積 壓 力 剪 斷 銷 裝 置 (AR-132) (a) 剪 斷 銷 裝 置 不 得 單 獨 使 用, 只 能 在 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 和 容 器 之 間 組 合 使 用 (b) 在 剪 斷 銷 裝 置 與 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 間 之 空 間 裝 設 壓 力 表 試 驗 旋 塞 排 氣 口 或 合 適 之 警 報 訊 號 指 示 器, 藉 以 查 察 剪 斷 銷 裝 置 之 動 作 或 漏 洩 (c) 每 一 剪 斷 銷 裝 置 應 有 一 額 定 壓 力 和 溫 度 剪 斷 銷 應 依 批 號 識 別 並 由 製 造 廠 取 得 保 證 當 裝 置 施 加 設 定 壓 力 時 將 剪 斷, 並 在 下 列 偏 差 以 內 單 位 psi 設 定 壓 力 正 負 偏 差 最 小 最 大 (d) 剪 斷 銷 額 定 壓 力 加 上 容 許 偏 差 值 psi, 不 得 超 過 容 器 最 高 使 用 壓 力 之 105% (e) 剪 斷 銷 在 相 對 應 操 作 溫 度 之 額 定 壓 力, 應 以 剪 斷 相 同 材 料 和 相 同 尺 度 之 每 批 2 個 或 以 上 樣 品 之 剪 斷 銷 進 行 驗 證 但 一 批 數 量 應 不 出 過 25 個 試 驗 應 在 剪 斷 銷 使 用 條 件 下 相 同 型 式 和 相 同 壓 力 範 圍 裝 置 上 進 行 非 重 閉 式 彈 簧 釋 壓 裝 置 (a) 非 重 閉 式 彈 簧 釋 壓 裝 置 由 某 種 方 法 起 動, 於 壓 力 達 到 設 定 壓 力 時, 壓 力 使 ~128~

129 彈 簧 加 載 使 閥 門 部 分 開 啟 並 保 持 開 啟 狀 態, 直 到 人 工 重 新 設 定 為 止 如 依 下 列 要 求 設 計, 這 種 裝 置 可 以 使 用 ; 倘 若 控 制 失 靈, 裝 置 將 在 等 於 或 低 於 設 定 壓 力 下 達 到 全 開 啟 但 該 裝 置 不 能 與 其 他 釋 壓 裝 置 組 合 使 用, 開 啟 點 之 壓 力 不 逾 ±5% (b) 非 重 閉 式 彈 簧 釋 壓 裝 置 計 算 額 定 容 量 不 得 超 過 按 各 種 介 質 之 理 論 公 式 ( 見 AR-500) 計 算 所 得 值 乘 以 係 數 K = 0.62 之 積 理 論 公 式 中 之 面 積 A(in 2 ) 應 為 非 重 閉 式 裝 置 最 小 開 口 之 流 通 面 積 (c) 製 造 廠 通 常 不 採 用 上 述 (b) 額 定 噴 出 容 量 之 計 算 法, 而 依 AR-500( 如 合 適 ) 之 步 驟 確 定 額 定 噴 出 容 量 方 法 為 之 設 定 壓 力 (AR-140) (a) 單 個 釋 壓 裝 置 (AR-141) 單 個 釋 壓 裝 置 應 設 定 壓 力 ( 偏 差 見 AR-145) 以 不 超 過 容 量 在 操 作 溫 度 時 之 設 計 壓 力 下 動 作, 但 AR-142 容 許 者 除 外 (b) 多 個 釋 壓 裝 置 (AR-142) 倘 若 要 求 噴 出 容 量 由 1 個 以 上 裝 置 提 供, 則 只 需 將 1 個 釋 壓 裝 置 設 定 至 不 大 於 容 器 設 計 壓 力 下 釋 放 其 他 裝 置 可 以 在 較 高 之 壓 力, 但 唯 不 得 超 過 容 器 設 計 壓 力 105% 但 下 述 規 定 者 除 外 當 裝 備 有 附 加 釋 壓 裝 置 以 保 護 由 於 直 接 受 火 或 其 他 未 能 預 期 之 外 部 熱 源 而 引 起 超 壓, 這 種 裝 置 應 將 壓 力 設 定 至 不 超 過 容 器 設 計 壓 力 之 110% 見 AR-115 (c) (c) 設 定 中 要 包 括 壓 力 影 響 (AR-143) 在 任 何 裝 置 之 壓 力 設 定 應 包 括 靜 壓 力 和 背 壓 之 影 響 (d) 壓 力 表 刻 度 (AR-144) 倘 若 提 供 壓 力 指 示 儀 表 用 於 確 定 在 或 接 近 釋 壓 裝 置 之 設 定 壓 力 之 容 器 壓 力 者, 則 應 選 擇 最 大 刻 度 不 少 於 釋 壓 裝 置 設 定 壓 力 1.25 倍, 又 不 大 於 容 器 設 計 壓 力 之 2 倍 壓 力 者, 如 有 必 要 得 安 裝 附 加 壓 力 表 容 許 超 壓 (AR-150) 釋 壓 裝 置 釋 壓 時, 其 總 噴 出 容 量 開 口 流 道 或 是 壓 口 應 防 止 產 生 超 過 下 述 (a) (b) 和 (c) 之 規 定 超 壓 值 (a) 依 本 冊 製 造 所 有 壓 力 容 器 之 容 許 超 過 應 限 制 不 大 於 容 器 設 計 壓 力 10% 或 3psi 之 較 大 值 者, 但 下 述 (b) 和 (c) 情 況 除 外 見 AR-140 壓 力 設 定 ~129~

130 (b) 依 AR-142 (a) 安 裝 多 個 釋 壓 裝 置 容 器 中, 其 容 許 超 壓 應 限 制 予 不 得 超 過 設 計 壓 力 之 16% 或 4psi 之 較 大 值 者 (c) 釋 壓 裝 置 使 用 於 直 接 受 或 其 他 意 外 之 外 部 熱 源 狀 態 者, 容 許 超 壓 應 限 制 不 得 超 過 設 計 壓 力 之 21% (d) 若 已 用 於 滿 足 AR-140 之 壓 力 設 定 要 求, 則 同 一 之 釋 壓 裝 置 可 用 於 滿 足 (a) (b) 和 (c) 之 噴 出 容 量 要 求 打 印 噴 出 容 量 之 分 配 比 例 (AR-160) (a) 任 何 釋 壓 大 於 1.10P, 如 AR-140 和 AR-150 容 許 者, 為 比 例 分 配 噴 出 容 量, 得 以 在 釋 壓 裝 置 正 式 噴 出 容 量 乘 以 1 個 係 數, 如 下 : P p 式 中 P - 釋 放 壓 力 (psig) p - 設 定 壓 力 (psig) (b) 製 造 廠 應 將 安 全 釋 壓 裝 置 正 式 額 定 噴 出 容 量 打 印 在 該 裝 置 上 並 提 供 保 護 對 蒸 汽 壓 力 高 於 1500psig 者, 上 述 比 值 不 適 用 對 釋 放 壓 力 高 於 1500psig 至 3200psig 之 蒸 汽 閥 門, 其 噴 出 容 量 之 釋 放 壓 力 大 於 1.10p 時, 應 用 蒸 汽 公 式 和 AR-523 中 高 壓 蒸 汽 之 校 正 係 數, 在 使 用 絕 對 釋 放 壓 力 下 試 驗 並 用 該 閥 設 計 K 係 數 決 定 不 同 流 體 噴 出 容 量 之 換 算 (AR-161) 對 於 蒸 汽 或 空 氣 以 外 流 體 之 釋 壓 閥 之 額 定 噴 出 容 量 應 依 附 錄 10 提 供 之 方 法 進 行 確 定 釋 壓 閥 之 最 低 要 求 (AR-200) (a) 設 計 應 包 括 保 證 操 作 和 緊 密 一 致 所 需 之 導 引 裝 置 (b) 彈 簧 應 使 用 閥 門 全 升 程 壓 縮 不 得 大 於 標 稱 壓 緊 ( 密 ) 變 形 之 80% 彈 簧 永 久 變 形 ( 在 室 溫 下 彈 簧 自 由 高 度 與 常 溫 強 壓 處 理 壓 緊 3 次 再 放 開 10 分 鐘 後 量 測 之 高 度 差 ) 不 得 大 於 自 由 高 度 之 0.5% (c) 內 容 物 為 空 氣 高 於 140 熱 水 或 蒸 汽 系 統 中 之 每 個 釋 壓 閥 應 裝 設 可 靠 之 提 升 機 構 當 閥 門 至 少 受 到 設 定 壓 力 75% 之 壓 力 時, 提 升 機 構 提 升 以 釋 放 作 用 於 閥 盤 之 力 使 用 於 這 些 操 作 狀 況 下 之 導 引 式 動 作 安 全 閥, 應 有 如 上 述 提 升 機 構 或 有 連 接 並 施 壓 予 導 引 式 動 作 安 全 閥 之 手 段, 該 手 段 可 充 分 證 明 正 常 開 啟 操 作 關 鍵 動 作 部 件 是 能 夠 自 由 動 作 者 ~130~

131 (d) 安 全 閥 閥 座 應 緊 閉 於 閥 體 上, 使 它 不 能 升 起 (e) 設 計 閥 體 應 考 慮 減 少 沉 積 物 影 響 (f) 閥 門 入 口 或 出 口 為 螺 紋 者, 閥 門 應 具 有 扳 手 平 面, 使 在 正 常 裝 卸 作 業 時, 不 致 損 壞 部 件 (g) 對 於 本 冊 適 用 範 圍 所 有 閥 門 設 計 應 提 供 於 初 始 校 準 時 鉛 封 方 法, 並 由 製 造 廠 或 裝 配 廠 進 行 校 準 後 鉛 封 進 行 鉛 封 時 無 需 拆 解 閥 門 鉛 封 方 法 須 能 防 止 不 被 破 壞 而 導 致 變 更 設 定 壓 力 對 於 管 徑 大 於 NPS 之 閥 門, 鉛 封 作 為 辨 識 進 行 初 調 之 製 造 廠 之 方 法 (h) 對 於 隔 膜 型 釋 壓 閥, 隔 膜 上 方 應 有 排 氣 孔, 以 防 止 隔 膜 上 方 形 成 壓 力 其 隔 膜 材 料 設 計 為 當 隔 膜 磨 損 或 失 效 時, 不 致 降 低 額 定 噴 出 之 釋 放 能 力 材 料 選 用 (AR-210) (a) 不 允 許 使 用 鑄 鐵 為 閥 座 及 閥 盤 (b) 相 接 觸 滑 動 面 ( 如 導 桿 閥 盤 或 閥 盤 支 架 ) 均 由 耐 腐 蝕 材 料 製 成 彈 簧 應 由 耐 腐 蝕 材 料 製 成 或 在 彈 簧 上 塗 附 一 需 耐 腐 蝕 塗 料 製 成 釋 壓 閥 之 閥 座 及 閥 盤 應 使 用 耐 匯 存 物 腐 蝕 之 適 合 材 料 製 成 註 : 適 合 材 料 之 要 求 耐 腐 蝕 程 度 應 由 製 造 廠 和 用 戶 協 商 決 定 (c) 使 用 於 閥 體 及 閥 帽 或 閥 座 之 材 料 應 依 循 本 規 範 第 II 卷 (SEC II) 及 本 冊 所 列 者 又 接 管 閥 盤 及 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 之 外 部 結 構 所 包 含 之 其 他 部 件 所 用 材 料 應 依 下 列 類 別 之 一 選 用 之 列 於 ASME SEC II 中 之 材 料 列 於 ASME 技 術 條 件 中 之 材 料 釋 壓 閥 製 造 廠 技 術 條 件 管 理 之 材 料, 化 學 成 分 及 物 理 性 能 和 品 質 至 少 相 當 於 ASME 標 準 者 安 全 釋 壓 閥 最 小 尺 度 使 用 於 液 體 之 任 何 安 全 釋 壓 閥 尺 度 至 少 為 NPS1/ 排 水 管 路 之 要 求 如 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 之 設 計 會 使 液 體 蓄 積 在 閥 盤 之 釋 壓 閥, 則 應 在 閥 門 可 能 蓄 積 液 體 之 最 低 處 設 一 排 水 管 熔 接 和 其 他 要 求 使 用 於 製 造 閥 體 閥 帽 和 閥 座 之 所 有 熔 接 鉛 焊 熱 處 理 以 及 非 破 壞 檢 驗 (NDT) 均 應 依 本 冊 適 用 之 要 求 進 行 ~131~

132 釋 壓 閥 製 造 及 / 或 裝 配 之 檢 查 (AR-220) (a) 製 造 廠 或 裝 配 廠 應 向 ASME 所 指 定 代 表 證 明 其 製 造 生 產 試 驗 設 備 及 品 質 管 制 程 序 將 保 證 從 產 品 中 任 選 之 樣 品 性 能 與 提 交 噴 出 容 量 驗 證 閥 門 性 能 式 嚴 格 一 致 的 (b) 製 造 裝 配 檢 驗 及 試 驗 操 作 ( 包 括 噴 出 容 量 ) 在 任 何 時 間 都 要 接 受 ASME 指 定 代 表 檢 驗 (c) 倘 若 下 述 試 驗 全 部 合 格, 製 造 廠 或 裝 配 廠 可 以 將 UV 規 範 標 示 用 於 依 AR-500 生 產 之 釋 壓 閥 門 之 噴 出 容 量 驗 證 該 授 權 初 始 批 准 5 周 年 後 之 第 一 天 失 效, 如 果 失 效 前 6 個 月 依 下 列 試 驗 重 復 合 格, 有 效 期 限 可 延 5 年 在 生 產 釋 壓 閥 ( 尺 度 和 噴 出 容 量 在 ASME 認 可 之 實 驗 釋 能 力 範 圍 內 ) 中, 由 ASME 指 定 代 表 選 擇 2 個 釋 壓 閥 為 試 樣 操 作 噴 出 容 量 試 驗, 應 在 ASME 認 可 之 實 驗 室 內 且 須 有 ASME 指 定 代 表 在 場 始 可 進 行 並 應 通 知 製 造 廠 試 驗 時 間 及 指 派 代 表 至 現 場 會 同 觀 察 試 驗 具 有 釋 壓 可 調 結 構 之 閥 門 應 由 製 造 或 裝 配 廠 在 操 作 試 驗 合 格 後 在 流 量 試 驗 前 進 行 調 整, 使 釋 放 壓 力 不 得 超 過 設 定 壓 力 之 7% 或 3psi 兩 者 中 較 大 值, 這 個 調 整 可 在 流 量 試 驗 裝 置 上 進 行 倘 若 任 何 一 個 閥 門 之 噴 出 容 量 達 不 到 驗 證 噴 出 容 量 或 不 符 合 本 冊 規 範 性 能 要 求, 應 再 取 不 合 格 閥 門 數 量 之 2 倍 並 依 上 述 AR-200 (c) 取 樣 如 果 還 不 能 符 合 其 標 示 噴 出 容 量 或 本 冊 規 範 要 求, 則 應 撤 銷 該 型 號 閥 門 規 範 標 示 使 用 權 60 天 在 這 期 間, 製 造 廠 應 說 明 產 生 故 障 原 因 防 範 繼 續 發 生 擬 採 取 之 措 施, 並 依 上 向 AR-220 (c) 之 要 求 進 行 首 次 噴 出 容 量 標 示 試 驗 (d) 裝 配 廠 使 用 規 範 標 示 鋼 印 表 示 所 用 部 件 為 原 始 產 品, 是 嚴 格 依 照 閥 門 製 造 廠 說 明 書 之 正 品 且 未 經 改 造 變 更 之 部 件 (e) 除 AR-401 之 要 求 外, 銘 牌 標 記 尚 應 包 括 製 造 廠 及 裝 配 廠 名 稱, 並 使 用 裝 配 廠 之 規 範 標 示 鋼 印 製 造 廠 和 裝 配 廠 之 產 品 試 驗 (AR-230) (a) 每 個 刻 打 規 範 標 示 鋼 印 之 釋 壓 閥, 應 由 製 造 廠 或 裝 配 廠 實 施 下 列 試 驗 製 造 廠 或 裝 配 廠 應 備 妥 這 些 試 驗 所 用 儀 表 和 儀 器 之 標 定 和 維 護 說 明 書 (b) 進 口 尺 度 超 過 NPS 1 或 設 定 壓 力 超 過 300psi 之 每 個 閥 門 直 接 受 壓 部 件, 其 使 用 材 料 為 鑄 造 或 熔 接 均 應 在 設 計 壓 力 1.5 倍 之 壓 力 進 行 試 驗 且 應 在 部 ~132~

133 件 機 械 加 工 程 序 全 部 完 成 後 為 之, 試 驗 中 不 得 有 目 視 可 見 之 漏 洩 現 象 (c) 每 一 封 閉 式 閥 帽 之 閥 門, 其 進 口 尺 寸 超 過 NPS1 者, 當 此 閥 係 設 計 用 於 排 放 到 一 封 閉 之 系 統 者, 則 二 次 受 壓 區 應 以 空 氣 或 其 他 氣 體 於 壓 力 少 於 300psi 下 進 行 試 驗, 其 結 果 不 得 有 目 視 可 見 之 漏 洩 現 象 (d) 每 個 閥 門 應 進 行 試 驗, 藉 此 證 明 其 爆 鳴 或 設 定 壓 力 使 用 於 蒸 汽 試 驗 或 具 有 使 用 於 蒸 汽 之 特 殊 內 件 之 閥 門 應 實 施 蒸 汽 試 驗 若 閥 門 規 格 或 設 定 壓 力 超 過 蒸 汽 發 生 器 能 力 時, 得 使 用 空 氣 進 行 試 驗 製 造 廠 應 確 定 使 用 蒸 汽 和 空 氣 爆 鳴 差 值 之 修 正 並 把 它 用 到 空 氣 之 爆 鳴 點 並 標 明 使 用 於 氣 體 或 氣 化 物 之 閥 門 可 以 用 空 氣 作 試 驗 標 明 使 用 於 液 體 之 閥 門 可 用 水 或 其 他 合 適 液 體 進 行 試 驗 所 用 試 驗 設 備 及 試 驗 用 圓 筒 容 器 應 具 足 夠 尺 度 及 容 量, 藉 以 保 證 動 作 符 合 AR-120 (d) 之 標 示 設 定 壓 力 且 其 容 許 差 在 要 求 範 圍 內 (e) 閥 座 緊 密 性 試 驗 應 取 預 期 最 大 操 作 壓 力 進 行, 但 不 得 超 過 閥 門 之 停 噴 壓 力 如 使 用 水 或 蒸 汽 實 施 試 驗 時, 無 目 視 可 見 漏 試 現 象 者, 則 應 認 定 為 緊 密 性 良 好, 使 用 空 氣 進 行 漏 洩 試 驗 時, 應 符 合 工 業 上 承 認 之 標 準 (f) 實 施 蒸 汽 試 驗 時 間 要 持 續 充 分, 它 取 決 於 大 小 及 結 構, 藉 以 保 證 試 驗 結 果 可 以 重 復 與 現 場 使 用 性 能 一 致 設 計 要 求 (AR-240) 申 請 閥 門 噴 出 容 量 驗 證 或 依 AR-220 進 行 試 驗 時, 於 試 驗 前 ASME 指 定 人 員 有 權 審 查 其 是 否 符 合 AR-200 (a) 及 (b) 之 要 求, 並 有 權 拒 絕 或 要 求 修 改 不 符 合 要 求 之 設 計 標 示 (AR-400) 安 全 閥 安 全 釋 壓 閥 液 體 釋 壓 閥 及 導 引 式 動 作 釋 壓 閥 各 種 口 徑 為 APS1/2 或 更 大 安 全 閥 安 全 釋 壓 閥 液 體 釋 壓 閥 及 導 引 式 動 作 安 全 閥 之 主 閥 應 由 製 造 廠 或 裝 配 廠 標 記 必 要 數 據, 並 保 證 在 使 用 中 標 示 不 被 擦 掉 此 標 示 可 標 在 閥 門 上 或 銘 牌 上, 規 範 鋼 印 標 示 UV 應 打 印 在 閥 門 或 銘 牌 上 標 示 包 含 下 列 內 容 : (a) 製 造 廠 或 裝 配 廠 全 名 或 適 當 縮 寫 ; (b) 製 造 廠 設 計 編 號 或 型 號 ; (c) NPS 尺 度 ( 閥 進 口 處 標 稱 管 徑 ) (d) 設 定 壓 力 psi; (e) 驗 證 之 噴 出 容 量 ( 取 適 用 者 ) ~133~

134 依 AR-511 進 行 蒸 汽 驗 證 之 閥 門 超 壓 10% 或 3psi 取 其 較 大 值 之 飽 和 蒸 汽 噴 出 容 量 lb/hr 用 水 進 行 驗 證 之 閥 門 在 70 超 過 10% 或 3psi 取 其 較 大 值 時 之 水 量 (gal/ min) 用 空 氣 在 超 壓 10% 或 3psi 取 其 較 大 值 時 之 噴 出 容 量 (ft 3 /min) 除 上 述 規 定 液 體 外, 製 造 廠 上 尚 可 證 明 其 他 液 體 標 示 閥 門 噴 出 容 量 ( 見 附 錄 10) (f) 製 造 年 份 或 在 閥 門 上 標 上 編 號, 由 該 編 號 閥 門 製 造 廠 或 裝 配 廠 即 可 識 別 其 裝 配 或 試 驗 年 份 (g) ASME 鋼 印 符 合 如 圖 AR 所 示 導 引 式 動 作 安 全 閥 之 導 桿 應 由 製 造 廠 裝 配 廠 明 確 標 記 製 造 廠 名 稱 製 造 設 計 編 號 或 型 號 設 定 壓 力 psi 製 造 年 份 標 號, 使 閥 門 製 造 廠 得 以 識 別 製 造 年 份 尺 度 小 於 NPS1/2 之 閥 門, 其 標 示 可 用 金 屬 絲 黏 結 劑 或 其 他 合 適 使 用 情 況 方 法 連 接 在 閥 門 上 圖 AR 代 表 美 國 機 械 工 程 師 協 會 標 準 之 正 式 硬 印 標 示 安 全 閥 及 安 全 釋 壓 蒸 汽 噴 出 容 量 之 證 明 (AR401.1) 依 本 規 範 第 一 卷 (Div.1) 條 款 證 明 之 安 全 閥 及 安 全 釋 壓 閥 之 蒸 汽 噴 出 容 量, 同 時 具 有 本 規 範 該 卷 正 式 之 安 全 閥 規 範 標 示 符 號, 可 以 使 用 於 壓 力 容 器 其 他 流 體 之 額 定 噴 出 容 量 應 依 附 錄 10( 見 AR-550) 中 換 算 方 法 確 定 之 計 算 單 位 (AR-401.2) 應 依 AR-151 規 定 與 破 裂 板 相 結 合 之 釋 壓 閥 (AR-402) 應 在 AR-401 和 AR-405 標 示 外, 依 AR (b) 確 定 噴 出 容 量 ( 取 係 數 為 0.80) 或 依 AR-561 或 AR-562 中 試 驗 所 確 定 之 組 合 吹 洩 係 數 ( 噴 出 容 量 係 數 ) 標 示 可 置 於 閥 門 上 或 破 裂 板 上, 或 在 一 塊 或 多 塊 牢 固 固 定 在 閥 門 或 破 裂 板 上 標 示 應 包 含 ~134~

135 下 列 內 容 : (a) 閥 門 製 造 廠 名 稱 ; (b) 閥 門 設 計 編 號 或 型 號 ; (c) 破 裂 板 製 造 廠 名 稱 ; (d) 破 裂 板 設 計 編 號 或 型 號 ; (e) 吹 洩 係 數 或 組 合 係 數 ( 噴 出 容 量 係 數 ) (f) 對 本 標 示 負 責 單 位 之 名 稱 含 容 器 用 戶 容 器 製 造 廠 破 裂 板 製 造 廠 或 釋 壓 閥 製 造 廠 與 剪 斷 銷 裝 置 相 結 合 之 釋 壓 閥 (AR-403) 應 依 AR-401 標 示, 另 應 將 額 定 壓 力 標 示 在 剪 斷 銷 和 剪 斷 銷 外 殼 上 破 裂 板 (AR-404) 每 個 破 裂 板 應 由 製 造 廠 採 用 標 示 使 在 使 用 中 不 致 擦 掉 之 方 法 清 楚 地 予 以 標 示, 其 位 置 可 在 膜 片 折 邊 或 永 久 連 接 金 屬 片 上 標 示 應 包 含 下 列 內 容 : (a) 製 造 廠 名 稱 或 註 冊 商 標 ; (b) 製 造 廠 設 計 編 號 或 型 號 ; (c) 批 號 ; (d) 膜 片 材 料 ; (e) 尺 度 (in); (f) 打 印 之 破 裂 壓 力 (psi) (g) 相 對 應 膜 片 溫 度 ( ) (h) 噴 出 容 量 :lb/hr 或 ft 3 /min( 在 60 害 14.7psia) 註 : 製 造 廠 得 用 其 他 流 體 標 示 噴 出 容 量 ( 見 附 錄 10)(a) (b) 和 (b) 亦 應 標 示 在 破 裂 板 夾 持 器 上 非 重 閉 式 彈 簧 釋 壓 裝 置 (AR-405) 應 依 AR-401 標 示, 但 僅 在 噴 出 容 量 已 依 AR-500 確 定 並 驗 證 及 AR-410 所 有 其 他 要 求 均 滿 足 而 加 蓋 標 示 者 除 外 規 範 標 示 符 號 鋼 印 之 使 用 (AR-410) 每 個 需 打 印 規 範 標 示 符 合 之 釋 壓 閥 應 由 取 得 規 範 標 示 符 合 鋼 印 ( 見 圖 AR-401.1) 及 有 效 授 權 證 書 之 製 造 廠 或 裝 配 廠 進 行 或 裝 配, 並 依 本 冊 要 求 驗 證 噴 出 容 量 者 施 加 標 示 前 之 噴 出 容 量 驗 證 (AR-500) (a) 任 何 釋 壓 閥 於 施 加 標 示 前, 閥 門 製 造 廠 應 依 本 章 驗 證 其 噴 出 容 量 (b) 當 釋 壓 閥 設 計, 對 於 流 道 升 程 或 閥 門 性 能 特 點 有 變 更 時, 應 依 本 冊 之 要 ~135~

136 求 重 新 實 施 新 之 試 驗 流 體 介 質 及 試 驗 壓 力 (AR-510) 噴 出 容 量 証 明 試 驗 之 流 體 介 質 (AR-511) (a) 使 用 可 壓 縮 性 流 體 之 釋 壓 閥 之 噴 出 容 量 証 明 試 驗, 應 以 飽 和 蒸 汽 空 氣 或 天 然 氣 進 行 當 採 用 乾 飽 和 蒸 汽 時, 試 驗 用 之 蒸 汽 品 質 最 低 限 為 98%, 且 最 大 過 熱 為 20 者, 在 這 限 值 範 圍 內 可 以 修 正 用 在 乾 飽 和 蒸 汽 狀 態 使 用 於 蒸 汽 之 閥 門 可 以 此 計 算, 但 每 個 系 列 至 少 有 1 個 閥 門 應 以 蒸 汽 試 驗 以 證 明 蒸 汽 容 量 性 能 (b) 使 用 於 不 可 壓 縮 性 流 體 之 釋 壓 閥 之 噴 出 容 量 証 明 試 驗 應 以 40 至 125 水 試 驗 之 最 大 試 驗 壓 力 (AR-512) 噴 出 容 量 試 驗 應 在 壓 力 不 超 過 釋 壓 閥 設 定 壓 力 之 10% 或 3psi 之 較 大 值 下 進 行 噴 出 容 量 証 明 試 驗 最 低 壓 力 應 至 少 高 於 設 定 壓 力 3psi 應 讀 出 止 吹 壓 力 並 記 錄 之 對 使 用 於 可 壓 縮 性 流 體 且 具 有 可 調 釋 壓 結 構 之 釋 壓 閥 應 於 試 驗 前 先 行 調 整, 使 釋 放 不 超 過 設 定 壓 力 之 5% 或 3psi 較 大 值 者 使 用 於 不 可 壓 縮 性 流 體 之 釋 壓 閥 和 使 用 於 可 壓 縮 性 流 體 用 具 有 不 可 調 釋 放 結 構 之 釋 壓 閥, 其 噴 出 容 量 應 作 記 錄 導 引 式 動 作 釋 壓 閥 試 驗 (AR-513) 此 閥 之 噴 出 容 量 証 明, 可 以 在 無 裝 設 導 引 裝 置 之 試 驗 為 基 礎, 如 在 噴 出 容 量 試 驗 前 首 經 試 驗 證 明 獲 得 授 權 觀 察 員 滿 意, 其 導 引 裝 置 是 能 使 主 閥 在 高 於 設 定 壓 力 10% 或 3% 之 較 大 值 內 完 全 開 啟, 且 導 引 裝 置 與 主 閥 兩 者 將 獲 得 滿 足 本 冊 之 所 有 要 求 噴 出 容 量 試 驗 程 序 (AR-520) 三 閥 法 (AR-521) 每 組 尺 度 設 計 和 設 定 壓 力 之 閥 門 均 要 求 實 施 3 個 閥 門 為 一 組 噴 出 容 量 証 明 試 驗 每 組 設 計 尺 度 和 試 驗 壓 力 之 打 印 額 定 噴 出 容 量 值 應 不 超 過 3 個 試 驗 閥 門 平 均 噴 出 容 量 之 90% 一 組 3 個 閥 門 之 噴 出 容 量 均 應 在 平 均 噴 出 容 量 ±5% 範 圍 內 對 於 未 能 符 合 此 項 要 求 者 應 拒 發 該 特 定 安 全 閥 設 計 証 明 斜 率 法 (AR-522) 倘 如 製 造 廠 欲 依 規 範 標 示 符 號 應 用 在 設 計 之 釋 壓 閥 時, 則 必 須 針 對 每 組 相 同 管 徑 與 孔 徑 之 4 個 閥 門 進 行 試 驗 這 4 個 閥 門 應 設 定 至 包 括 該 閥 門 大 致 使 用 壓 力 範 圍 或 者 設 定 至 包 括 試 驗 設 備 進 行 試 驗 之 可 達 範 圍, 根 據 這 4 個 試 驗 所 得 之 噴 出 容 量 ~136~

137 如 下 述 : (a) 對 可 壓 縮 性 流 體, 實 測 得 之 噴 出 容 量 與 每 一 試 驗 點 流 體 壓 力 之 比 之 斜 率 W/ P 應 進 行 計 算 並 取 其 平 均 值 斜 率 = W P = 實 測 得 之 噴 出 容 量 流 體 絕 對 壓 力 psia 由 該 試 驗 所 得 之 所 有 數 據 應 在 平 均 值 之 ±5% 變 化 範 圍 內 : 最 小 斜 率 = 0.95 平 均 斜 率 最 大 斜 率 = 1.05 平 均 斜 率 若 該 試 驗 所 得 數 據 不 在 最 大 與 最 小 斜 率 之 間 者, 則 對 其 每 一 個 閥 門, 授 權 監 察 員 應 要 求 在 每 組 閥 門 中 另 抽 2 個 閥 門 實 施 試 驗, 其 另 加 減 閥 門 數 量 不 超 過 4 個 欲 打 印 在 閥 門 上 之 噴 出 容 量 不 應 超 過 平 均 斜 率 與 絕 對 蓄 積 壓 力 之 乘 積 之 90% 額 定 斜 率 = 0.90 平 均 斜 率 打 印 噴 出 容 量 額 定 斜 率 ( 設 定 壓 力 ) 或 ( 設 定 壓 力 + 3psi ), 取 其 較 大 者 (b) 對 不 可 壓 縮 性 流 體, 應 在 對 數 座 標 紙 上 對 不 同 ( 進 口 壓 力 減 釋 放 壓 力 ) 試 驗 壓 力 繪 製 圖 線 並 應 為 通 過 這 4 點 之 直 線 如 果 這 4 個 點 不 能 繪 製 成 一 直 線 時, 應 再 補 充 進 行 試 驗 之 不 合 格 點 不 多 於 2 點 任 何 偏 離 該 直 線 超 過 5% 之 點 應 認 定 不 合 格 噴 出 流 量 由 這 一 直 線 確 定 驗 證 噴 出 容 量 不 得 超 過 該 直 線 所 得 噴 出 容 量 之 90% 釋 放 係 數 法 (AR-523) 對 特 殊 設 計 之 釋 壓 閥 可 依 下 述 (a) 及 (b) 程 序 確 定 釋 放 係 數 ( 吹 洩 係 數 )K 取 代 AR-521 和 AR-522 規 定 之 單 獨 噴 出 容 量 証 明 (a) 對 每 種 設 計 之 釋 壓 閥, 製 造 廠 必 須 提 供 至 少 3 種 不 同 尺 度 閥 門 進 行 試 驗, 每 種 3 個 ( 共 9 個 ) 閥 門 並 檢 附 其 結 構 詳 圖 給 定 尺 度 每 個 閥 門 應 設 定 不 同 之 壓 力 (b) 對 每 個 釋 壓 閥 應 實 施 試 驗, 藉 以 確 定 其 升 程 能 力 爆 鳴 點 及 釋 放 壓 力 和 試 驗 中 所 用 流 體 之 實 際 噴 出 容 量, 對 每 次 試 驗 應 確 定 如 下 述 之 係 數 K D: K 實 際 流 量 D= = 釋 放 係 數 理 論 流 量 式 中 實 際 流 量 係 由 試 驗 中 測 得, 理 論 流 量 係 由 下 列 近 似 公 式 計 算 所 得 : 使 用 乾 飽 和 蒸 汽 之 試 驗 ~137~

138 WT = 51.5AP 註 : 乾 飽 和 蒸 汽 壓 力 超 過 1500psia 小 於 3200psia 時, 由 上 列 公 式 計 算 所 得 W T 再 乘 以 下 列 係 數 校 正 之 P P 使 用 空 氣 之 試 驗 W T= 356AP M T 使 用 天 然 氣 之 試 驗 W T= CAP M ZT 使 用 水 之 試 驗 W T= 2407A P - p d W 式 中 :WT - 理 論 流 量 (lb/hr) A - 閥 門 提 升 時 流 體 通 過 閥 門 之 實 際 釋 放 面 積 (in 2 ) P -( 設 定 壓 力 1.10)+ 大 氣 壓 力,(psia) Pd - 閥 門 釋 放 時 之 壓 力,(psia) M - 分 子 量 T - 進 口 處 絕 對 溫 度,( + 460) C - 以 比 熱 比 值 為 基 礎 之 氣 體 或 蒸 汽 之 常 數 ( 見 圖 )k = C p C v Z - 相 對 應 P 及 T 之 壓 縮 係 數 W - 水 在 閥 門 進 口 處 之 比 重 所 要 求 之 9 次 試 驗 平 均 係 數 K D 應 乘 以 0.90, 該 乘 積 應 取 為 該 設 計 之 係 數 K 這 一 設 計 係 數 應 不 大 於 ( ) 之 積 註 : 所 有 實 驗 得 出 K D 均 應 再 K D 平 均 值 之 ±5% 範 圍 內, 若 未 滿 足 此 要 求, 對 該 特 定 閥 門 之 設 計 不 予 驗 證 又 換 算 水 lb/hr 到 gal/min 單 位 時, 將 lb/hr 噴 出 容 量 乘 以 1/500 (c) 給 定 設 計 之 所 有 尺 度 和 壓 力 之 正 式 噴 出 容 量, 其 K 值 依 上 述 (b) 確 定, 則 以 後 製 造 之 閥 門 應 不 超 過 (b) 中 合 適 公 式 計 算 所 得 值 乘 以 係 數 K( 見 附 錄 10) (d) 該 係 數 不 應 使 用 於 值 ( 閥 喉 徑 與 閥 入 口 直 徑 之 比 值 ) 在 0.15 至 0.75 範 圍 ~138~

139 之 閥 門, 除 非 用 試 驗 證 明 該 閥 在 一 個 較 寬 之 極 端 情 況 下, 其 單 個 釋 壓 係 數 K D 為 平 均 係 數 K D ±5% 之 內 提 升 升 程 用 於 確 立 流 動 面 積 之 設 計 故 所 有 閥 門 應 具 有 相 同 之 標 稱 升 程 與 閥 座 直 徑 之 比 值 (L/D) 噴 管 型 閥 門 之 額 定 噴 出 容 量 (AR-524) 其 噴 出 容 量 之 係 數 K D> 0.90 及 噴 管 結 構, 對 於 飽 和 水, 依 附 錄 10 中 之 進 行 噴 出 容 量 試 驗 地 點 及 人 員 (AR-530) 試 驗 應 在 試 驗 設 備 方 法 程 序 和 監 督 試 驗 人 員 ( 授 權 觀 察 員 ) 等 均 滿 足 ASME/ASNI PTC 25.3 要 求 之 適 用 條 件 下 進 行, 須 由 授 權 觀 察 員 監 督 下 並 經 證 明 使 可 試 驗 設 備 方 法 程 序 和 授 權 觀 察 員 資 格 均 應 獲 得 ASME 指 定 人 員 之 推 薦 和 鍋 爐 及 壓 力 容 器 委 員 會 之 批 准 批 准 之 試 驗 設 備 每 5 年 須 重 審 一 次 試 驗 數 據 報 告 (AR-540) 每 個 型 式 類 型 及 規 格 之 閥 之 噴 出 容 量 試 驗 結 果 之 數 據 報 告, 由 製 造 廠 簽 署 並 經 授 權 觀 察 員 見 證 之 試 驗, 應 提 報 ASME 指 定 人 員 審 驗 批 准, 設 計 變 更 時, 噴 出 容 量 証 明 應 重 新 進 行 驗 證 依 第 Ⅰ 卷 (SEC. I) 試 驗 之 閥 無 需 進 一 步 試 驗 之 說 明 (AR-550) 對 於 絕 對 壓 力 1500psia 已 依 SEC. I PG-69.3 計 算 安 全 閥 在 103% 流 量 之 額 定 噴 出 容 量, 容 許 使 用 於 壓 力 容 器 而 無 需 再 實 行 試 驗 在 此 情 形 下, 閥 門 之 額 定 噴 出 容 量 可 以 用 下 列 乘 數 與 以 增 加, 即 110% 並 考 慮 AR-512 中 容 許 之 流 量 壓 力 1.10P P 式 中 :P - 設 定 壓 力 (psig) 這 些 閥 門 應 依 AR-401 進 行 標 示 這 個 乘 數 不 應 用 作 除 數 將 使 高 流 量 之 試 驗 額 定 值 轉 換 為 低 流 量 當 蒸 汽 壓 力 超 過 1500psig 時 上 述 係 數 不 能 使 用, 當 蒸 汽 閥 之 釋 放 壓 力 介 於 1500psig 至 3000psig 之 間 時, 噴 出 容 量 由 AR-523 中 對 於 蒸 汽 公 式 和 用 於 高 壓 蒸 汽 之 修 正 係 數 與 容 許 之 絕 對 釋 放 壓 力 (1.10P+14.7P) 以 及 使 用 於 閥 門 設 計 之 係 數 K 確 定 之 安 全 閥 和 安 全 釋 壓 閥 與 排 量 閉 式 釋 壓 裝 置 組 合 之 噴 出 容 量 證 明 (AR-560) 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 在 進 口 處 與 破 裂 板 組 合 之 噴 出 容 量 (a) 對 於 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 結 構 與 破 裂 板 結 構 之 每 一 種 組 合, 其 安 全 閥 製 造 ~139~

140 廠 或 破 裂 板 製 造 廠 可 以 (c) 和 (d) 中 所 數 驗 證 獲 得 組 合 噴 出 容 量 (b) 噴 出 容 量 試 驗 應 使 用 飽 和 蒸 汽 空 氣 或 天 然 氣 進 行 之 當 採 用 飽 和 蒸 汽 時 應 對 蒸 汽 含 水 分 作 修 正 (c) 閥 門 製 造 廠 或 破 裂 板 製 造 廠 可 以 交 付 相 當 於 預 期 用 為 組 合 裝 置 之 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 尺 度 之 破 裂 板 進 行 試 驗 之 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 應 有 該 進 口 尺 度 中 所 用 之 最 大 孔 徑 (d) 要 作 試 驗 之 破 裂 板 和 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 之 組 合 應 和 組 合 裝 配 設 計 相 同 裝 置 者, 並 依 下 列 各 節 進 行 試 驗 試 驗 用 於 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 組 合 裝 置 中 之 最 小 破 裂 壓 力 之 進 行 打 印 之 破 裂 壓 力 應 介 於 閥 門 標 示 之 設 定 壓 力 值 90% 至 100% 之 間 試 驗 程 序 如 下 : 先 不 裝 設 破 裂 板 情 況 下, 當 對 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 單 閥 (1 個 閥 ) 實 行 噴 出 容 量 試 驗 時, 須 在 大 於 設 定 壓 力 值 10% 之 壓 力 進 行 而 後 再 將 破 裂 版 安 裝 於 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 之 前, 依 靠 膜 片 破 裂 開 啟 閥 門 組 合 裝 置 之 噴 出 容 量 試 驗 應 在 大 於 設 定 壓 力 10% 之 壓 力 下 進 行, 與 上 述 單 閥 噴 出 容 量 試 驗 相 同 另 再 取 2 個 相 同 標 稱 噴 出 容 量 之 破 裂 板 重 覆 試 驗, 總 共 有 3 個 破 裂 板 與 單 個 閥 門 一 起 試 驗 試 驗 噴 出 容 量 結 果 值 應 在 3 個 試 驗 之 平 均 值 10% 範 圍 內 倘 若 不 能 滿 足 要 求 時, 應 重 覆 試 驗 確 定 產 生 偏 差 原 因 應 根 據 數 次 試 驗 結 果, 確 定 組 合 噴 出 容 量 係 數 該 係 數 為 組 合 裝 置 試 驗 確 定 之 平 均 噴 出 容 量 與 單 個 閥 門 試 驗 確 定 噴 出 容 量 之 比 率 組 合 噴 出 容 量 係 數 應 作 為 一 個 乘 數, 進 行 相 對 應 換 算, 此 係 數 和 與 試 驗 相 同 設 計 之 破 裂 板 組 合 實 驗 室 應 向 ASME 指 定 人 員 呈 交 試 驗 結 果, 以 便 取 得 組 合 噴 出 容 量 係 數 之 批 准 破 裂 板 及 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 之 抽 樣 試 驗 (a) 如 果 需 要, 閥 門 製 造 廠 或 破 裂 板 製 造 廠 可 依 AR-561 (d) 和 (d) 中 所 概 述 同 樣 方 法 進 行 試 驗, 採 用 相 鄰 2 個 較 大 破 裂 板 和 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 結 構, 藉 以 確 立 適 用 於 較 大 規 格 組 合 噴 出 容 量 係 數 如 果 確 定 適 用 較 大 規 格 的 組 合 噴 出 容 量 係 數 並 能 被 驗 證, 則 該 係 數 可 用 於 所 有 較 大 規 格 之 組 合 裝 置, 但 不 得 大 於 1 (b) 如 果 需 要, 可 依 AR-561 (d) 及 AR-561 (d) 再 較 高 壓 力 下 進 行 附 加 試 驗, 以 確 定 用 於 所 有 高 於 最 高 試 驗 壓 力 的 最 大 組 合 噴 出 容 量 係 數, 但 不 得 ~140~

141 大 於 剪 斷 銷 裝 置 與 安 全 閥 或 安 全 釋 壓 閥 組 合 之 噴 出 容 量 (AR-570) (a) 與 安 全 釋 壓 閥 組 合 之 剪 斷 銷 裝 置 應 作 為 一 個 組 合 實 施 符 合 AR-522 或 AR-523 噴 出 容 量 試 驗 (b) 噴 出 容 量 驗 證 及 規 範 標 示 符 號 應 依 這 些 節 中 所 確 定 之 噴 出 容 量 為 準 容 器 上 安 裝 釋 壓 裝 置 之 連 接 數 量 尺 度 及 位 置 蒸 汽 釋 壓 裝 置 之 連 接 使 用 蒸 汽 而 設 計 之 釋 壓 裝 置 須 連 接 到 容 器 液 位 以 上 之 蒸 汽 空 間 或 用 管 線 連 接 到 被 保 護 容 器 之 蒸 汽 空 間 當 使 用 AR-100 (e) 規 定 時, 可 用 連 接 1 個 容 器 之 蒸 汽 空 間 至 另 一 容 器 之 蒸 汽 空 間 之 管 線 液 體 釋 壓 裝 置 之 連 接 使 用 於 液 體 之 釋 壓 裝 置 須 連 接 到 正 常 液 位 以 下, 任 何 液 體 之 安 全 釋 壓 閥 尺 度 最 少 為 NPS1/ 開 孔 及 接 管 尺 寸 (AR-600) (a) 壓 力 容 器 與 釋 壓 裝 置 閥 所 有 管 線 及 連 接 件 之 開 孔, 應 至 少 具 有 釋 壓 裝 置 入 口 處 之 面 積 及 此 系 統 之 流 通 特 性 應 不 致 因 壓 降 而 降 低 噴 出 容 量 至 要 求 以 下 或 有 害 影 響 釋 壓 裝 置 之 正 常 操 作 容 器 開 孔 應 設 計 流 體 在 容 器 內 流 動 暢 通 無 阻 (b) 當 2 個 或 2 個 以 上 所 要 求 釋 壓 裝 置 在 1 個 連 接 口 時, 這 連 接 之 進 口 截 面 積 至 少 應 等 於 接 到 上 面 各 安 全 閥 裝 置 組 合 進 口 截 面 積 同 時 上 游 系 統 之 流 動 特 性 應 滿 足 上 述 (a) 之 要 求 ( 見 附 錄 A) (c) 設 置 安 全 釋 壓 裝 置 之 排 水 管 應 易 於 排 放 或 應 與 下 水 道 連 接 以 避 免 液 體 在 安 全 裝 置 之 釋 壓 側 蓄 積 同 時 這 管 線 應 連 接 到 安 全 處 所 該 排 水 管 線 尺 度 應 使 可 能 增 高 壓 力 不 致 降 低 釋 壓 裝 置 之 噴 出 容 量 至 要 求 值 以 下 而 導 致 影 響 容 器 安 全 或 企 業 釋 放 裝 置 正 常 操 作 ( 見 附 錄 A) 中 間 停 止 閥 容 器 與 1 個 或 多 個 保 護 裝 置 或 保 護 裝 置 與 排 放 處 所 間 不 得 設 置 停 止 閥, 但 下 列 情 況 除 外 (a) 停 止 閥 在 結 構 上 或 可 靠 性 能 控 制 最 大 數 量 之 一 組 閥 能 夠 同 時 關 閉, 使 原 釋 壓 裝 置 不 致 降 低 噴 出 容 量 至 所 需 噴 出 容 量 以 下 ~141~

142 (b) 如 附 錄 A 所 述 條 件 者 開 孔 位 置 及 連 接 釋 壓 裝 置 上 開 孔 及 連 接 位 置 應 使 容 器 內 容 物 之 自 然 狀 態 不 影 響 流 體 流 過 這 些 開 口 與 連 接 管 線 參 考 資 料 A. 美 國 機 械 工 程 師 學 會 (ASME) Boiler and pressure vessel code An American National Standard (ANS) 1. SECtion I Rules for construction of power Boilers Edition SECtion VIII Rules for construction of pressure vessels Division 1. Division 2. Edition 1995 B. 美 國 國 家 標 準 安 全 閥 與 安 全 釋 壓 閥 測 試 規 章 ASME / ANSI PTC 25.3 ~142~