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讓能源充分發揮效益─工業廢熱回收

2014/09/05 經濟部能源局 點閱人次: 1137

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▎撰文、圖片提供/經濟部能源局

從前面幾篇文章簡單認識了廢熱回收技術,接下來讓我們從政府的角度看看,國內目前廢熱能回收的實施現況吧!

為什麼要做工業廢熱回收?

「回收廢熱,使能源得以最有效使用,是節約能源的重要作法」經濟部能源局節能管理與推廣組組長林公元表示,許多產品在製造過程中,需要大量熱量將原料加熱,以達到進一步加工或產生化學反應的目的,或是將密閉容器內的水加熱成為特定壓力下的蒸汽供製程使用。這些爐子內的溫度,低者約攝氏850 度,高者如水泥旋窯或鋼鐵加熱爐之溫度則超過攝氏1,400 度,這麼高溫的煙道氣若是直接排到大氣,殊為可惜;因此,一般工廠大部分都會進行廢熱回收。至於業界經常採用之廢熱回收作法,若為高溫廢熱設置汽電共生系統,經由廢熱鍋爐產生高壓蒸汽,推動渦輪機發電,其排出之中低壓蒸汽尚可利用於製程中;中溫廢熱則可用來做原料或產品乾燥、加熱鍋爐給水或預熱空氣等方式回收能源。但在中低溫範圍的廢熱(溫度低於200℃的廢氣或低於100℃的廢水)大都直接排至外界,相對形成能源浪費。若能充分回收並加以利用這些 中低溫熱能,則不但具有製程節能的效果,因而降低燃料成本,且因工廠需要燃燒的燃料減少,而同時達到製程減廢,以及減少碳排放之目的。目前「能源管理法」第10 條業規定,生產蒸汽每小時超過100 公噸之能源用戶,應裝設汽電共生設備;另汽電共生設備有效熱能比率不低於百分之20 及總熱效率不低於百分之50 且經中央主管機關登記者,得請當地綜合電業收購其生產電能之餘電,與提供系統維修或故障所需備用電力。

有多少廢熱能?

為瞭解國內還有多少可回收使用的工業廢熱,能源局自101 年起透過委辦計畫,由工業技術研究院綠能所對我國電力契約容量大於800 瓩(kW)的工業能源大用戶,對煙囪排放廢熱進行問卷調查,經統計分析,推估3,300 家工業能源大用戶總廢熱量,約390 萬公秉油當量,占工業部門能源使用量百分之9.2。

廢熱回收技術與國內廢熱回收潛力

一般來說,廢熱依據溫度的範圍可以區分為高溫(高於650℃)、中溫(250℃ ~650℃)及低溫(低於250℃)廢熱,溫度愈高表示廢熱的品質愈高。

由工業部門各產業大用戶調查推估之廢熱量(表1)可知,目前較具潛力而可進一步做廢熱回收的對象大約在攝氏200 度以上廢熱溫度區段內。依工業大用戶調查推估之廢熱量計算,工業大用戶攝氏200 度以上具有廢熱回收潛力的總廢熱量約為140 萬公秉油當量,以中油低硫燃料油每公秉約21,618 元計算,換算相當於303 億元之燃料成本。因此若能設法取回這些排放至大氣的廢熱,對於我國而言會有非常顯著的節能減碳成效,再配合其他產業節能政策與措施的推動,將可具體減少進口能源需求,對我國能源、經濟及環保有明顯助益。

政府扮演國內廢熱回收的推手

為鼓勵業者進行廢熱回收節約能源技術之應用發展,經濟部能源局認為,首先必須明確告知尚未裝設廢熱回收設備的業者,說明任由數量龐大的熱能就這麼排放掉,是不對且非常可惜的事情。因此,能源局過去幾年,陸續針對高耗能產業或數量多、耗能大的設備,訂定了最低能效規定;例如訂定蒸汽鍋爐、水泥業及造紙業的最低能耗指標、鋼鐵業加熱爐、石化業加熱爐、裂解爐及熱煤鍋爐之排氣溫度與排氣含氧量的上限規定並執行實地查驗,屆時業者若不改善燃燒效率與裝設廢熱回收設備,將會達不到法規的規定而受罰。另一方面,能源局也要向能源用戶說明目前進行廢熱回收不但是有意義、技術可行而且是有利可圖的。因此,能源局已於101 年成立專案,優先針對蓄熱式燃燒系統、高溫熱泵、板式熱交換器、5 段以上懸浮式預熱窯等廢熱回收設備,補助額度最高為企業購置成本的1/3,促使其增加投資設備進行廢熱回收再利用,提升整體能源使用效率,每年並辦理5 場次廢熱回收技術示範應用觀摩會,將相關技術資訊以及年節能量、投資回收年限等執行成果向業界宣導,以收推廣應用之效。

以101 年度辦理15 個補助案例為例,其總投資金額為4 億2000 萬元,其中政府補助5000 萬元,於全數完工啓用後,102 年總節能量約1.8 萬公秉油當量,約節省3 億9000 萬燃料費,減碳量為5.2萬噸,約為55 座大安森林公園年吸碳量。

以下以補助正隆公司及國精化學公司執行廢熱回收為例,其執行成效如下:

一﹑ 正隆公司大園廠 1 號紙機蒸汽系統節能改善:

利用較高壓蒸汽噴射器直接引出烘缸內之冷凝水及閃沸蒸汽,經高速壓縮後蒸汽再供給原烘缸群使用。經改善後生產一噸紙所需蒸汽至少節省0.1噸,投資金額約4,000 萬元,節約金額約1,374 萬元,回收年限約2.9 年,成效甚佳,目前已規劃2號紙機做同樣改善方案,以降低單位能耗,提高企業競爭力。

二﹑ 國精化學公司重油直燃式焚化爐改善:

為因應樹脂產能提升及符合新近的環保法規要求,原先重油直燃式焚化爐直接燃燒製程排放的廢氣(揮發性有機油氣VOCs),其去除率約為百分之85 且產生高溫無法直接排放,以混風方式降低排放溫度。改善案以蓄熱式焚化爐取代重油直燃式焚化爐,藉由高溫廢熱回收,並改以天然氣為燃料。改善後製程尾氣排放VOCs 的去除率從既有百分之85 可提高至百分之95,大幅減少空氣污染排放,節省燃料油165.55 公秉/年,約節省380 萬元,回收年限約3.4 年。

把排掉的廢熱回收!

廢熱回收可節約能源,並把原本浪費的熱能再次轉換成可用的資源,是有益且必然要做的事,尤其在因國際能源價格高漲的時代,回收廢熱已變得有利可圖。能源局過去執行「廢熱回收技術示範應用專案」,補助業者設置廢熱回收設備,帶動了企業主額外投入7.4 倍的資金進行節能改善,成效良好。


關鍵字:工業廢熱回收,廢熱回收技術示範應用專案,節約能源

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