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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~