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環境與廢棄物(四):環保署推動焚化爐供熱供冷系統

焚化爐焚化垃圾之後的餘熱,未來可望被有效利用。近年來,環保署開始推動冷熱交換系統,一旦廢熱使用系統成功建立,將能降低電力使用
 
 
 
新聞報導

焚化爐焚化垃圾之後的餘熱,環保署希望推動冷熱交換系統,更有效的利用餘熱。

目前國內焚化廠燒圾垃後的餘熱多用於發電,總熱效率界於23.9%至9.1%,換言之,約76%至90%的垃圾燃燒熱能排放至大氣中未利用。丹麥、日本等國家利用焚化廠餘熱建置區域供冷/熱系統,供應蒸汽、熱水或冰水給周遭區域工廠及住家,具有降低用電量、提高熱效率等優點,環保署躍躍欲試,積極評估其可行性。

環保署委託中興顧問公司於100年12月30至101年12月28日進行「100年度焚化廠建置區域冷熱供應系統可行性評估委託專案工作計畫」,檢討全國24座焚化廠餘熱再利用方式,選出高雄市南區、仁武、內湖、桃園、文山等5座焚化爐具有發展潛力。

以內湖焚化廠為例,餘熱建置區域供冷系統後,在目前垃圾處理量每日600噸情況下,全廠總熱效率約可由8.8%提升到57.81%,減少台電尖峰負載容量3271kW,提供南港經貿園區百貨商場8000冷凍噸(RefrigerationTon)的冷能,估計每年節約用電756萬度,二氧化碳減排4625噸,氮氧化物減排22噸,硫氧化物減排175噸,樂觀估計9.35年即可回收投資經費。

若垃圾處理量降為每日350噸,全廠總熱效率則由8.8%提升到41.99%,減少台電尖峰負載容量1198 kW,提供南港經貿園區百貨商場3000冷凍噸之冷能,節約用電2,77萬度,二氧化碳減排1693噸,氮氧化物減排8噸,硫氧化物減排64噸,投資回收年限16.23年。

中山大學機械與機電工程學系教授楊冠雄對此構想表示肯定。他認為目前焚化爐餘熱用於汽電共生,因熱效率不高,很多餘熱浪費掉了,如果經由適當分配,譬如一半發電,一半用於供應周遭工廠蒸氣,可以減少工廠建置鍋爐成本。此外,不用使用重油燃燒鍋爐,減少空氣汙染,同時達到節能和環保。

環保署督察總隊總隊長陳咸亨表示,因為焚化爐利用熱能發電效率不如直接供熱,因此建置冷熱供應系統是環保署政策方向,但目前投資者擔心使用端的客戶群不夠多,不敢貿然投資,推動此政策還需要努力。其實中鋼將煉鋼產生熱能供應附近臨海工業區業者,頗為成功,中鋼還有意將高雄南區焚化爐產生的熱能一起納入供熱系統,擴大供熱範圍。

楊冠雄表示,以丹麥的經驗,供熱管線長達40公里,涵蓋的區域相當大,如何吸引政府或民間願意投資建設供冷供熱系統管線,是這項構想能否成功關鍵。
他說,中鋼供熱給臨海工業區的管線,共花了34億元,所費不貲,但從中鋼供熱給臨海工業區工廠經驗看,餘熱用於銷售熱能的營收,比發電好,對焚化廠更具經濟效益。燒圾垃可以賺更多錢,「化腐朽為神奇」,把視野拉高,這項政策絕對值得國內推廣。

新聞中的環境科學知識:

廢熱泛指工廠或機具運作所排放的熱能,分為直接排放與間接排放,直接排放多為蒸汽鍋爐、熱媒鍋爐、焚化爐等煙道氣體排放,間接排放主要以機具運作需用水和空氣等媒介間接移除製程內熱能,或排放水需進一步冷卻達到適合儲存及處理的需求。

目前許多機具和大型焚化廠產生大量熱能皆未被有效利用,根據環保署估算100年國內焚化爐產生高溫蒸氣發電的售電所得約為45億元,這個金額卻僅是20%的廢熱回收發電量,意味至少有70-80%的燃燒熱能直接排放至大氣中,尚未回收利用。另以汽車內燃機引擎為例,燃燒的汽油約只有25%是用來驅動車輛前進,另約有30%的引擎冷卻消耗和5%的摩擦損失,最後大約40%的熱能藉由氣體排放到大氣中。由此可見,廢熱能若能有效再生,除提高機具運作之效率,也可減少碳排放及能源生產的環境耗損。

回收廢熱的效能需視熱能排放的連續性及載體(如熱水、熱空氣等)流量的穩定性而定,愈是連續穩定排放的廢熱能愈具有回收價值及經濟效益。我國目前回收廢熱的作法以汽電共生為主,如各大型焚化廠皆利用垃圾廢棄物焚化後所產生的熱能轉換為電能,未來若增加區域供冷或供熱系統,雖能更有效利用產出的廢熱,相關的設備管線投資卻相當可觀,需考慮熱能輸送的效率及週邊用戶的需求量,一旦採長距離對外輸送、耗損能量過大,而不符經濟效益。

中小型的廢熱利用方式,主要用於運輸交通的「電熱產生器」,透過裝置中熱電材料冷熱兩端間之溫度差,將運輸引擎產生的熱能和廢氣轉換為車輛的動力及輔助電源,但目前因熱電材料的特性及成本,以及裝置體積等限制,在普及運用方面仍有待突破。

責任編輯:張春炎 |  卓越新聞獎基金會
校編:曾耀寰 | 中央研究院天文所
審校:胡元輝 | 國立中正大學傳播系電訊研究所
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