富氧燃燒技術之應用與分析.pdfVIP

臺灣能源期刊　第二卷　第三期　第 頁　中華民國 年 月 323-331 104 9 張育誠、吳國光、焦鴻文、簡國祥、歐陽湘：富氧燃燒技術之應用與分析 323 Journal of Taiwan Energy Volume 2, No. 3, September 2015, pp. 323-331 富氧燃燒技術之應用與分析 1* 2 2 3 4 張育誠 　吳國光 　焦鴻文 　簡國祥 　歐陽湘 摘　要 富氧燃燒技術一直被廣泛認為有效節能手段之一 ，在早期就已經使用於鋼鐵與玻璃工業中，作 為快速升溫與提高產能之用 ，後續更施行於燃燒 、製鋁 、石化 、造紙 、水泥 、紡織 、食品或使用鍋 爐作業之產業 。本文提供相關製程加熱工業之富氧燃燒技術與措施 ，同時整理國際上富氧燃燒研究 案例與說明該項技術之節能潛力 。另外 ，文中亦介紹目前常見的製氧原理 ，包括 ：深冷處理法 、變 壓吸附法與薄膜分離法 ，同時針對這些方法之優缺點進行分析說明。 關鍵詞：富氧燃燒、液氧、製程加熱 1. 前　　言 速升溫 、產生高溫環境與高度的節能效果備受 肯定 。近年來 ，富氧燃燒更是二氧化碳捕獲必 氧氣在標準狀態(STP)下 ，無色 、無味 、分 須採取的手段之一 ，雖然純氧燃燒限制了應用 子量32 .0 ，可分為氣態氧與液態氧兩種 。氣態 領域 ，但若改採用微富氧燃燒 ，使用條件門檻 氧比空氣略重 ，又稱GOX (gaseous oxygen) ， 較低 ，且排氣量低 、傳熱效果佳 、節約能源 、 液態氧則呈現淡藍色 ，比水略重 ，又稱L OX 降低污染排放及較低的建置成本等優點 ，普遍 (l i qu i d oxy g en ) 。一般而言 ，氧氣為不可燃 可運用於各行業 ，未來將可提供廠家另一種節 (nonflammable)之強氧化劑 ，可有效加速燃燒速 能技術的選擇 。 率 。 大多數工業加熱製程需要大量的能量 ， 2. 富氧燃燒技術原理 而通常能量的來源是藉由碳氫燃料燃燒過後產 生 。常見的碳氫燃料包含 ：天然氣 、燃油 、煤 當石油或天然氣等化石燃料燃燒時 ，燃 炭等 。在燃燒過程中，燃料必須搭配空氣作為 燒反應將空氣中的氧與碳氫燃料 ，形成水與二 氧化劑 ，當採用比一般空氣中氧氣含量更高 氧化碳 ，同時在此反應過程中釋放出熱量 。而 的比例時 ，將可獲得更劇烈的燃 燒反應 ，此 空氣是由2 1%氧氣 ，78%氮氣與1%的其他氣體 種燃燒手段則稱為富氧燃燒(oxygen -enrich ed 所構成 。在空氣與燃料進行燃燒時 ，化學惰性 combustion) 。 氣體氮氣稀釋了活性氧 ，並帶走大部分的熱量 早期富氧燃燒技術 ，經常應用於鋼鐵工業 由煙囪排出 。因此 ，若能增加燃燒中的氧氣 與玻璃工業中，主要原因在於富氧燃燒具備快 濃度 ，則可降低排氣熱損失 。一般而言 ，燃燒 1 財團法人工業技術研究院綠能與環境研究所資深研究員 收到日期: 2014年10月14 日 2 工研院綠能所研究員 修正日期: 2015年06月07 日 3 工研院綠能所正研究員兼經理 接受日