超超臨界機組

新燃煤發電技術

664期

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專訪 海洋大學材料工程研究所教授 蔡履文 文字整理 陳怡 圖 公眾服務處

日前深澳發電廠興建案引起社會爭議,而深澳電廠採用的「超超臨界燃煤機組」,已應用在林口及大林發電廠,此種新燃煤發電機組與亞臨界機組相比,排放的二氧化碳、粒狀污染物、硫氧化物、氮氧化物、PM的排放濃度都大幅降低,燃煤發電仍佔未來全球發電相當高比重。針對燃煤電廠的爭議,可從兩個層面來釐清:

第一,是燃煤的來源與熱值。許多先進國家的燃煤電廠仍為亞臨界電廠,偏向使用本國生產的煤炭,包括熱值較低的「褐煤」,例如美國、德國的燃煤電廠,其燃燒後污染物的排放量則依各機組所裝設污染防治設備的效率而有所差異。相較之下,臺灣不產煤,電廠使用的燃煤全部從國外進口,為維持燃煤供應安全及供應品質,台電燃煤採購主要以長期契約為主,並派專人至國外勘查燃煤品質再加以選購,在採購前就進行把關,挑選熱值高、污染少的燃煤,目前以對環境相對友善的印尼煤為進口大宗,佐以澳洲、俄羅斯、美國與哥倫比亞高熱值燃煤之互補特性,經適當比例混拌後,可滿足電廠對於營運及環保排放之要求。

第二,燃煤電廠以「水的臨界點」為分界,按照鍋爐內的主蒸汽壓力和溫度之數值,由低至高依序劃分成「亞臨界」、「超臨界」和「超超臨界」,而超超臨界機組是目前熱效率最高、空污排放最低的設備,堪稱國際燃煤發電技術主流,例如日本東京灣磯子火力發電所(Isogo Thermal Power Plant)即將亞臨界機組改成超超臨界機組,空污排放接近燃氣機組標準,其過程與效率都值得借鏡。

早期國內火力發電廠都是亞臨界機組,亞臨界機組的主蒸汽溫度542℃、壓力是17.4MPa;因材料科技及建造技術的精進,超超臨界機組逐步取代亞臨界機組,超超臨界機組主蒸汽條件是溫度566℃、壓力24.1MPa以上,從亞臨界機組到超超臨界機組,由於主蒸汽溫度和壓力提高,使得發電效率也隨之提高,同樣燃燒一噸煤,所產生的發電效率就不相同,使用超超臨界機組能使發電效率增進五分之一,並且減少污染排放;換句話說,不但省下大量的煤也減少了二氧化碳、氮氧化物和硫氧化物的排放量。

以目前林口發電廠為例,該廠於2014年舊機組除役,1、2號機改以超超臨界機組運轉,倘若與其過往亞臨界機組相較,發電效率由38%提升為44.93%,亦即在發電量相同的情況下,每年可減少20%排放遠低於法規標準值,也可知超超臨界機組是目前較為乾淨污染排放少且有效率的發電機組。

未來三十至五十年,燃煤電廠仍是全球發電主力不會完全停止運轉,即使先進國家也無法做到完全不用燃煤發電。臺灣燃煤電廠當前該做的事,應該是淘汰老舊機組採用新的機組,不但降低發電成本且減少污染排放量。目前林口發電廠已使用超超臨界機組運轉也有具體成效,建議台電規劃可供團體民眾申請進入部分廠區參觀,讓社會大眾瞭解先進燃煤電廠效益,以改善目前社會大眾對燃煤電廠的錯誤認知。

電力小辭典

超超臨界(Ultra Super Critical,USC)

超超臨界指的是燃煤電廠鍋爐內蒸汽的參數,也就是主蒸汽溫度、再熱蒸氣溫度在566℃以上及主蒸汽壓力在24.1MPa以上,就稱為超超臨界。當鍋爐內的壓力越大、溫度越高,燃煤的效率也越高,也正因煤的消耗量減少,相對更節能減碳。國內已採用電廠:林口發電廠、大林發電廠。

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