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:
- 使用不含有機氮化合物之燃料。
- 降低燃燒區的氧氣濃度。
- 縮短燃燒氣體在高溫區中的滯留時間。
- 降低燃燒温度,特别是不要有局部的高溫區域產生。
- 成因:
- 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。
- 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)。
- 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 |
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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 |
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液氮 | 高 | 高 | 高 | 低 | 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 | 低 | 中 | 低 | 高 | 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 | 無 | 低 | 中 | 中 | 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 |
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濕式 | >90% | 100% | 低 | 高 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% | 中 | 高 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% | 高 | 低 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
- 汙染物濃度
- 最低去除效率要求
- 投資成本
- 場地限制
- 操作維修成本
- 施工期對生產的影響
- 設備的使用年限
規劃流程