跳到主要內容區塊
8月號 2020 Aug
專題報導-農業廢棄物燃料化之技術與應用
文/企劃處循環經濟組 童凱鴻
 

農廢循環經濟之熱處理技術–氣化及熱裂解


農廢燃料屬於碳中性生質燃料(即燃燒所產生之二氧化碳為10年內以生物固碳作用所吸收儲存),本公司使用的蔗渣燃燒鍋爐及汽電共生系統便是農廢燃料利用的典範。然而時至今日,製糖工廠雖因環保署發布之「電力設施空氣污染物排放標準–汽電共生設備鍋爐條款」暫時尚能符合空氣汙染排放標準,但在未來法規逐年嚴格,鍋爐效能日漸低落的隱憂下,勢必需對未來糖廠的能源供應進行超前佈署。
生物質(biomass)熱化學轉換可分為焚化、氣化及裂解反應,與現行蔗渣焚化比較,將蔗渣氣化或裂解能產生可燃氣(syngas);可燃氣會在燃燒前加以淨化,因此不需在燃燒固體蔗渣後淨化更大量的煙道氣,且可在引擎和燃氣渦輪機中產生電力,比使用鍋爐產生的蒸氣發電來得更便宜且有效率。此外,氣化和裂解過程中的副產物亦將更具經濟價值。因此針對農廢燃料的氣化及裂解進行介紹、比較和分析。

 

氣化、熱裂解原理介紹


氣化技術主要產物為可燃氣,原理是將碳氫化合物質在700℃~1200℃的高溫及限量氧氣環境下進行部分氧化反應,以產生氫氣、一氧化碳、甲烷等燃氣,再將氣體經過濾、淨化後進行利用或燃燒。
熱裂解反應又稱碳化反應,係將碳氫化合物質在400℃~600℃無氧環境下予以加熱,使有機物質之化學鍵結斷裂、破壞之化學分解反應,產生包括氣相之碳氫化合物、水蒸汽、以及含固定碳之焦碳與灰分。
 

氣化、熱裂解的優點與限制


氣化及熱裂解皆為現行農廢燃料利用的開發重點技術,氣化反應之熱轉換率較高,且副產物更具經濟價值(如生物炭、酢液),但焦油處理與操作都較為困難,建置成本亦較高。熱裂解的產氣量較低,但操作與焦油處理簡單,建置成本相對較低。以下將氣化及裂解技術之優缺點及特性以通則列表比較。
            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
 

氣化、裂解技術商業案例


農業廢棄物處理之氣化技術應用,目前已有位於德國東部德累斯頓(Dresden)地區的Choren公司進行實際營運,其工廠將生物質(如木頭、動物屍體等)經氣化後,產生一氧化碳及氫氣,並以過渡金屬(主要為鐵或鈷)為觸媒基質產製生質粗油,再經由精煉,可獲得品質優於化石柴油及生質柴油的液態燃料,年產量可達13,500公噸,售價高達4歐元/公升。
 
熱裂解技術發展方面,加拿大Dynamotive公司已於2005年5月建造全球第一座處理量100噸/日的商業化厭氧快速裂解產製生質燃油工廠,以木材廢料轉製成生質燃油,並供作驅動渦輪機發電的燃料。
 

氣化、裂解技術於台糖應用的可能性


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,可作為公司未來循環經濟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,故副產品的循環經濟效益不容小覷。
 
台糖蔗渣料源單一,無需額外收集,具有發展環保生質能源的先天優勢;而鍋爐老舊,不符環保與經濟所需更是重新思考公司能源供應模式的重要動機。以熱處理技術進行熱電聯產運用,除可有效提高能源效率及降低空氣汙染外,剩餘大量蔗渣及生物炭將可運用於其它循環再生用途,為台糖產生龐大的經濟效益。除可呼應政府之節能減碳政策外,更可為臺灣新農業政策之農業資源循環利用與綠能政策之農能共構等國家重大政策樹立標竿性的產業典範。
 
 
編輯室報告
封面故事—防疫、紓困與振興 台糖無役不與
業務特寫
專題報導
專欄
資訊補給站
繽紛生活
  • 買東西
  • 找據點
  • 會員區
  • 住台糖
  • 更多社群分享