固定汙染源中,燃油/燃煤發電廠、事業廢棄物/都市垃圾焚化爐、汽電共生爐及一般燃油鍋爐等,於燃燒過程中產生的大部分氣體污染物為酸性氣體,且多為無機物,如(包括氮氧化物NOx、硫氧化物SOx及氯化氫HCI)等。

上述酸性氣體排至大氣後經由酸沉降(acid precipitation)落至地面,會影響人體健康、腐蝕建築設備、降低空氣品質、甚至破壞自然生態環境。 氮氧化物NOx及硫氧化物SOx可依照氣體特性,選用洗滌塔或半乾式除酸塔…等防制設備來處理。

洗滌塔

半乾式除酸塔

氮氧化物 NOx
  • 控制NOx產生,必須符合下列幾點原則:
    1. 使用不含有機氮化合物之燃料。
    2. 降低燃燒區的氧氣濃度。
    3. 縮短燃燒氣體在高溫區中的滯留時間。
    4. 降低燃燒温度,特别是不要有局部的高溫區域產生。
  • 成因:
    1. 熱生成機制(thermal NOx):燃燒反應所需空氣中的氮(N2)和氧(O2)在高溫狀態下反應而成NO,通常燃燒溫度愈高越容易發生。這種情況所生成的NOx稱為熱氮氧化物(thermal NOx)。高溫燃燒時空氣中的氮氣氧化成NOx其中又以NO為主,約估90%以上。
    2. 燃料生成機制(fuel NOx):燃料中含氮有機物以C-N鍵結存在於燃料中因其碳氮鍵結為單鍵的結構,極易在燃燒過程中與氧結合形成氮氧化物。在燃油和燃煤鍋爐排氣中,fuel NOx約估總NOx排放量的25-40%。這種燃料中所含的各種氮的化合物燃燒時可能會被氧化生成NO稱為燃料氮氧化物(fuel-NOx)。
    3. 瞬時生成機制(prompt NOx):當以碳氫化合物作為燃料並以空氣作為助燃劑時在富燃料比(fuel rich)、高溫的條件下碳氫化合物會分解生成CH-活化自由基,再與空氣中的氮氣發生反應形成氰酸(HCN),此反應快速且不可逆。在燃燒進行時常可發現在火燄前缘(溫度比燃燒區低)有NOx快速形成。
  • 控制技術:可利用選擇性觸媒還原法(SCR)或選擇性非觸媒還原法(SNCR),來達到除氮效果。SCR處理效率約為80-90%,SNCR處理效率約為50-60%。

A. 選擇性觸媒還原法(SCR):利用還原劑(NH3或尿素等),藉由適宜的觸媒將氮氧化物選擇性地還原成氮氣,再排入大氣。

1. 設備應用範圍

處理形式 燃煤發電廠、蒸氣鍋爐系統
適用燃料 天然氣、工業級燃料氣、原油、粉狀媒
氣體流量 10,000-200,000Nm3/h
氣體溫度 大多300℃,受觸媒成分影響
加氨系統 氨氣、氨水、尿素
NOx去除率 80-90%

2. 影響處理效能的因素有:(a)觸媒形式;(b)操作溫度;(c)氧氣含量;(d) NH3添加量;(e)其他。

B. 選擇性非觸媒還原法(SNCR):在不添加催化劑的情形下,溫度於850-1050℃時,將氨或尿素均勻噴入爐內,藉由高溫提供能量,以產生具高反應性的自由基,並藉著這些高活性物質與氮氧化物進行反應,使廢氣中之氮氧化物還原成氮氣排放。

1. 還原劑選用及特性

還原劑 毒性 設備成本 操作難易 藥品成本 儲槽及加藥設備成本 溫度(℃) 適用對象
液氮 高(系統最複雜且安全防護設備要求高) 870 大型發電機、鍋爐
氨水 中(設備最簡單,需安全防護設備) 870 汽電共生鍋爐、重油引擎、發電機
尿素 與氨水設備相近。不須安全防護設備 1000 汽電共生鍋爐、重油引擎、發電機、水泥旋窯等

2. 影響處理效能的因素有:(a)添加劑;(b)操作溫度;(c)氧氣含量;(d) NH3添加量;(e)其他。

硫氧化物 SOx

燃燒時,若燃料含硫的成分,於高溫氧化作用下極易形成硫氧化物,並透過沉降,沉積於環境中。

  • 控制技術:煙道氣離開燃燒室後,再以吸收劑脫硫。其中排煙脫硫主要分成濕式除酸法、半乾式除酸法及乾式注入除酸法等3種方式。
設備名稱 除硫效率 投資費用 操作費用 空間需求 特點
濕式 >90% 100%
100%
1. 用水量大
2. 材質腐蝕較嚴重
3. 排氣有白煙產生
4. 需廢水處理
半乾式 >90% 65-90%
80-100%
1. 無白煙問題(露點以上操作)
2. 材料腐蝕問題輕微
3. 產物(乾粉)易處理
4. 不產生廢水
乾式 50% 30%
20-30%
1. 吸收劑用量大
2. 處理效率不高
3. 設備費用低
4. 操作維修容易

防制設備選用原則
  1. 汙染物濃度
  2. 最低去除效率要求
  3. 投資成本
  4. 場地限制
  5. 操作維修成本
  6. 施工期對生產的影響
  7. 設備的使用年限

規劃流程
01
專人到場現勘
02
規劃設計
03
製圖確認
04
備料製作
05
施工安裝
06
變動調整
07
試車運轉