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8月号 2020 Aug
专题报导-农业废弃物燃料化之技术与应用
文/企劃處循环经济組 童凱鴻
 

農廢循环经济之熱處理技術–氣化及熱裂解


农废燃料属於碳中性生质燃料(即燃烧所产生之二氧化碳為10年内以生物固碳作用所吸收储存),本公司使用的蔗渣燃烧锅炉及汽电共生系统便是农废燃料利用的典范。然而时至今日,製糖工厂虽因环保署发布之「电力设施空气污染物排放标準&苍诲补蝉丑;汽电共生设备锅炉条款」暂时尚能符合空气污染排放标準,但在未来法规逐年严格,锅炉效能日渐低落的隐忧下,势必需对未来糖厂的能源供应进行超前佈署。
生物质(产颈辞尘补蝉蝉)热化学转换可分為焚化、气化及裂解反应,与现行蔗渣焚化比较,将蔗渣气化或裂解能产生可燃气(蝉测苍驳补蝉);可燃气会在燃烧前加以净化,因此不需在燃烧固体蔗渣后净化更大量的烟道气,且可在引擎和燃气涡轮机中产生电力,比使用锅炉产生的蒸气发电来得更便宜且有效率。此外,气化和裂解过程中的副产物亦将更具经济价值。因此针对农废燃料的气化及?解进行介绍、比较和分析。

 

气化、热裂解原理介绍


气化技术主要产物為可燃气,原理是将碳氢化合物质在700℃词1200℃的高温及限量氧气环境下进行部分氧化反应,以产生氢气、一氧化碳、甲烷等燃气,再将气体经过滤、净化后进行利用或燃烧。
热裂解反应又称碳化反应,係将碳氢化合物质在400℃词600℃无氧环境下予以加热,使有机物质之化学键结断裂、破坏之化学分解反应,产生包括气相之碳氢化合物、水蒸汽、以及含固定碳之焦碳与灰分。
 

气化、热裂解的优点与限制


气化及热裂解皆為现行农废燃料利用的开发重点技术,气化反应之热转换率较高,且副产物更具经济价值(如生物炭、酢液),但焦油处理与操作都较為困难,建置成本亦较高。热裂解的产气量较低,但操作与焦油处理简单,建置成本相对较低。以下将气化及裂解技术之优缺点及特性以通则列表比较。
            http://www.taisugar.com.tw/upload/images/%E5%8F%B0%E7%B3%96%E9%80%9A%E8%A8%8A%E6%94%B9%E7%89%88%E5%AD%98%E5%9C%96%E5%8D%80/109%E5%B9%B48%E6%9C%88%E8%99%9F/38
 

气化、裂解技术商业案例


农业废弃物处理之气化技术应用,目前已有位於德国东部德?斯顿(顿谤别蝉诲别苍)地区的颁丑辞谤别苍公司进行实际营运,其工厂将生物质(如木头、动物尸体等)经气化后,产生一氧化碳及氢气,并以过渡?属(主要為铁或鈷)為触媒基质产製生质粗油,再经由??,可获得品质优於化石柴油及生质柴油的液态燃料,?产?可达13,500公吨,售价高达4欧元/公升。
 
热裂解技术发展方面,加拿大顿测苍补尘辞迟颈惫别公司已於2005年5月建造全球第一座处理量100吨/日的商业化厌氧快速裂解产製生质燃油工厂,以木材废料转製成生质燃油,并供作驱动涡轮机发电的燃料。
 

气化、裂解技术於台糖应用的可能性


雖然生物質氣化和裂解技術仍未如直燃焚化普及,然具有發電與多元化應用(生產氫、合成氣燃料與化學品等)及二氧化碳捕獲與封存之優勢潛力,可作為公司未來循环经济發展關鍵技術與策略參考。氣化的主要產物是可燃氣,而裂解的主要產物是碳,但上述德國與加拿大這兩家公司卻不約而同地將其產品液化為燃油型式,可見液體燃料易儲存、好運輸的特點,可能是未來生質能的發展優勢,而中國步長製藥也以氣化技術將山楂核轉化為可燃氣,其乾餾液(即酢液)則開發成一種新藥–紅核婦潔洗液,年銷售3億人民幣,生物炭年銷售1,000公噸,增收500萬人民幣,故副產品的循环经济效益不容小覷。
 
台糖蔗渣料源单一,无需额外收集,具有发展环保生质能源的先天优势;而锅炉老旧,不符环保与经济所需更是重新思考公司能源供应模式的重要动机。以热处理技术进行热电联产运用,除可有效提高能源效率及降低空气污染外,剩餘大量蔗渣及生物炭将可运用於其它循环再生用途,為台糖产生庞大的经济效益。除可呼应政府之节能减碳政策外,更可為臺湾新农业政策之农业资源循环利用与绿能政策之农能共构等国家重大政策树立标竿性的产业典范。
 
 
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