第四章 實驗結果與討論
4.12 成本估算與能量損失
%(參考圖4-15)，因此可估算每日最多捕捉約8400噸的CO2。但為維持 較高的CO2捕捉效率，建議應以2小時做一循環對吸附劑進行替換，
因此每2小時的CO2捕捉量為700噸。圖4-14中，CaAl(95)-O經過68循 環後，其吸附量仍可達0.26 g CO2/g sorbent，如果保守估計其每循環 可捕捉0.25 g CO2/g sorbent，即可算出每2小時需(CaAl(95)-O)2800噸。
管柱實驗中，CaAl(95)-O在850 ℃的N2下，最快1小時即可將CO2
完全脫附，而CaAl(95)-O由850 ℃降至650 ℃又需要約1小時的時間，
因此上述以2小時做一循環為合理的假設，若一處理系統以2份吸附劑 做循環，則一份吸附劑每天會循環6次。目前工業級的石灰石單位成 本約為2 NT/Kg，換算即可得石灰的單位成本為3.57 NT/Kg，由於有 機鋁未能詢問到工業級的價錢，在此以改質所用的試藥級來計算，其 成本為1900 NT/Kg，欲製備1 Kg的CaAl(95)-O時，約需要1 Kg的氧化 鈣和0.1 Kg的有機鋁，因此我們估算CaAl(95)-O的成本約為193.57 NT/Kg。
根據以上假設，本研究之CaAl(95)-O的物料消耗成本C，NT/Kg CO2，可寫成下式：
其中，k代表該CO2捕捉系統以幾份吸附劑進行循環，在本研究 中為2；Msor為每循環所需要的吸附劑量，在此為2.8x106 Kg；D為吸 附劑(CaAl(95)-O)單位成本，193.57 NT/Kg；MCO2表示每循環所捕捉 的CO2量，本研究為7x105 Kg/2 hr；N則表示操作幾天。
運用公式4-12即可畫出CaAl(95)-O的成本曲線(圖4-46)，隨著循環 次數的增加，吸附劑的成本可以大幅地下降，而目前世界上最廣泛用 於捕捉CO2的MEA技術，其單位成本約為54 USD/Ton CO2
[65]，以現
在台幣兌美金的匯率30.5，換算約1.6 NT/Kg CO2，而欲降低改質氧化 鈣(CaAl(95)-O)的成本，推估每份吸附劑至少需操作81天，即循環486 次後其成本方與MEA技術相同。另外由TGA和管柱實驗結果，可知在相同填充重量下，未改質之 CaO對CO2的吸附量與去除效率皆比CaAl(95)-O低，欲使用未改質的 CaO進行煙道氣流中的CO2捕獲，代表需投入更多的CaO劑量，若參 考圖4-14，可知CaO經68次循環的吸附容量約為0.20 g CO2/g CaO，因 此每循環需投入約3500噸的CaO，再以公式4-12計算將其成本曲線繪 於圖4-46。圖4-46可發現未經改質的CaO成本十分低廉，每份藥劑僅 需循環2天(即16循環)後，其成本便較MEA來得低，惟文獻指出多次 循環後CaO的利用率可能僅剩10%[50]，且CaO在循環後能否維持
~84%的CO2捕獲效率長達2小時仍是未知數，但此估算結果顯示成本 低廉的CaO，的確極具去除煙道氣中CO2的潛力，也可知目前改質氧 化鈣所面臨最大的課題便是如何能有效降低其物料成本。
進行CaAl(95)-O再生時，必須先將溫度由650 ℃升至850 ℃以脫 附CO2，而此階段的能量通常仰賴外部提供，由於CaAl(95)-O吸附劑 並不會完全與CO2反應，僅部分反應生成CaCO3，其餘部分仍為CaO，
論，以下先進行CaCO3部份的估算： 其中，Q代表所需消耗的能量，單位為J；m代表mole數；T1為起 始溫度，T2為終點溫度，單位皆為度K；Cp則為比熱值，依物種特性 而有異，其單位可寫作J/mol/K，而CaCO3的比熱值又可以下列公式表 示[66]：
-2 6 p 99.715 0.026920T-2.7516 10 T
C = + × (4-15) 由公式4-15可知，CaCO3的比熱值不是一固定值，因此欲將CaCO3
由T1升至T2時，公式4-14可改寫成：
式中的mCaO代表未反應的CaO，單位為mol-CaO/2 hr，而公式4-18 中乘以0.95，是因為CaAl(95)-O由95 wt%的CaO與5 wt%的Ca12Al14O33
所組成。已知CaO的比熱值Cp=25.929 J/mol/K，運用公式4-14即可算
出每循環加熱CaO所需的能量約為1.6x108 KJ/2 hr。
由於未能查明Ca12A114O33比熱值，且在其CaAl(95)-O中僅佔5 wt%，在此便不列入考慮。一個500MW的燃煤電廠一年約可發35億度 的電力，相當於每日發9.6百萬度電，也就是3.5x1010J/day，而綜合以 上計算結果，可知每循環再生CaAl(95)-O時需消耗約莫5.6x108 KJ的 能量，換算一天約6.7x109 KJ，將近佔了整個電廠發電量的19%，所 以欲使用CaAl(95)-O來捕獲電廠所排放的CO2，電廠需提高其發電 量，方可輸出足夠的電給民眾使用，造成發電成本亦大幅的提高，如 能設計出適當的熱交換器，妥善運用電廠發電時所產生的廢熱，必能 使再生成本大幅降低。
Opteration day
0 20 40 60 80 100
Cost of reagent (NT/Kg CO2)
0.01 0.1 1 10 100
Cyclic number
0 100 200 300 400 500 600
CaAl(95)-O cost CaO cost
1.6 NT/Kg CO2
81 days 2 days
圖4-46 吸附劑於 500MW 燃煤電廠捕捉 CO2之成本曲線