第八章动力科技.ppt

第八章能源科技當轉子或電樞在磁場中旋轉時，線圈內將產生感應電流以阻抗線圈在磁場中運動，換言之，將其消耗外力或是機械能以轉換成電能。現代汽渦輪機目前的發電效率僅能將燃料中約1/3的化學能轉為電能，換言之，仍有約2/3的能量最終以廢熱的形式排放至大氣中。提高發電效率是目前能源利用中極重要工作項目之一。汽電共生系統係指在使用燃料或處理廢棄物的同一流程中能同時產生熱能(或蒸汽)及電能的能源利用方式。汽電共生的優點汽電共生的種頹2. 底循環(Bottomingcycle)
又稱為後發電循環，即燃料燃燒所產生之熱能先供製程使用，再回收廢熱產生蒸汽，推動蒸汽渦輪機發電，其所用的鍋爐稱為「廢熱回收鍋爐」。3. 複循環(Combinedcycle)
所謂複循環即前兩個循環的組合。使用場合必須配合燃氣渦輪發電機先發電(即先發電循環)，而後利用燃氣渦輪排出的廢熱將廢熱回收鍋爐加熱並產生蒸汽，再將產生的蒸汽推動蒸汽渦輪發電機發電產汽(即後發電循環)。將兩個循環合併一起連續使用就是所謂複循環。政府基於提高能源有效利用之目的而推廣汽電共生，對汽電共生系統之熱效率予以規範。在「汽電共生系統實施辦法」第5條中規定，凡有效熱能比率不低於20%且總熱效率不低於52%者，才稱為合格汽電共生系統，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。
其中值得注意的是，由於專業處理廢棄物之汽電共生系統並不受前二項有關有效熱能比率及總熱效率基準之限制，因此新建廢棄物焚化廠亦可適用此優惠電價回售台電。汽電共生設置條件氣化原理乃在高溫及不充分氧化劑環境下，使燃料與空氣(或氧)進行不完全或部份燃燒，甚至通入蒸汽反應以產生可燃性氣體及部份焦油，而燃氣主要包含了一氧化碳、氫氣與部份甲烷，前兩者稱之合成氣。

氣化具有燃料多元性、發電效率高、用水量低、污染物排放量低及可生產其它化工副產品等優點。例如氣化技術應用煤炭做為燃料最為廣泛，但亦可應用於廢棄物、垃圾衍生燃料、石油焦、殘渣油及生質能等。此外，氣化系統可在燃氣燃燒之前，先將污染物移除，故其污染較燃燒程序低。氣化技術的發展與演進固定床或移動床:通常煤與空氣的移動方向恰好相反，大粒徑煤由氣化爐上端輸入，而蒸汽及空氣則由底部向上流動以加熱煤。

流體化床:較高速反應氣體由底部向上流動以產生紊流。床內煤粒子僅佔一部份，其他粒子則有煤灰、沙、硫份吸附劑(如石灰石)。

挾帶床或懸浮床:其乃將煤粉末化並直接吹送至爐中。由於其顆粒甚小，因此煤粉將懸浮爐中以進行氣化反應，並於高溫環境下於數秒時間內完成。氣化爐形式氣化複循環系統(IGCC)發電係將煤炭或重質油置於氣化爐中，還原轉化為合成燃氣CO、H2及CH4，經除塵、除硫和除氮後，再送至複循環機組當燃料發電，目前效率約達45%左右，較傳統燃煤發電的35%高出甚多。

IGCC主要設備包括煤炭供給系統、氧氣製造廠、氣化爐、煤氣淨化系統、熱回收、煤渣處理及複循環發電系統等部分。氣化複循環系統(IGCC)目前在國際市場上最具競爭力之氣化爐，大致可分為二種：其一為德士古(Texaco)石油公司(現被GE所併購)所研發的煤漿進料及耐火磚爐壁專利技術，即將煤粉和水拌成煤漿後送入氣化爐內，爐壁以耐火磚作為隔熱材料；其二為殼牌(Shell)石油公司所研發的煤粉進料及水牆爐壁專利技術，即將煤粉和氧氣送入氣化爐內，爐壁以水牆作為隔熱材料。工研院能環建立之多元燃料壓力式挾帶床氣化爐燃料電池有下列數項特色：
能源效率高達50到60%，在實驗室尺度下甚至可達85%。若燃料電池以氫為燃料並應用於電動汽車，相較於內燃機直接燃燒氫氣之20%效率，燃料電池的能源效率高出數倍。
燃料電池對環境的污染甚低，若以氫氣及氧氣為燃料，則產物為水，完全沒有污染。燃料電池可因應任何需求而設置在都市中任一角落。
燃料電池的燃料來源甚為多元，如天然氣、氫氣、甲醇及沼氣等，而取得上述氣體的方式甚多，如來自發酵、氣化及廢棄物掩埋場等。燃料電池是一種電化學程序裝置，其主要功能是將存在燃料及助燃物內部的化學能，藉由此裝置轉換成電能。早期的燃料電池其燃料是直接使用純氫(hydrogen)；而助燃物則是採用純氧(oxygen)。後來陸續發展出的燃料電池，其燃料亦可直接使用天然氣、汽油、甲醇、柴油、甲烷及氣化之煤炭氣體等碳氫化合物；而助燃物也可直接採用含氧氣的空氣。燃料電池的基本原理
鹼性燃料電池(AFC)
熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)
磷酸燃料電池(PAFC)
質子交換膜燃料電池(PEMFC)
固態氧化物燃料電池(SOFC)
直接甲醇燃料電池(DMFC)
再生式燃料電池(RFC)
鋅空氣燃料電池(ZAFC)
質子陶瓷燃料電池等(PCFC)8-4燃料電池氫原子是所有元素中最簡單之元素，一個氫原子僅含一質子及一電子，儘管如此，氫卻是宇宙