未來展望

未來展望如下：

1. 參考有關木質素的資料書籍或安排實驗，深入探討稻草本身之性 質，再運用至螺桿成型上。

2. 對螺桿擠製機進行修改，例如螺桿、螺桿外罩、模具與中心軸的 設計，建議方向為延伸螺桿進入模具、縮短運輸稻草路徑、模具 單一孔洞但無半模角、加粗中心軸且裝設加熱棒等。

3. 製作機之成型設備為了有效解決產量大的稻草、天候問題，和農 民下期耕作時間的限制，需耐磨耐操、不可經常故障或出現稻草 燒焦機器卡料的問題，所以應放寬稻草可成型的條件，與減少成 型條件的敏感度。

4. 螺桿擠製機能夠製作飼料與 RDF-5，其原因都在於有添加黏著劑 (RDF-5 原料中有塑膠，遇熱會軟化)，所以如果稻草不易成型之

主因為本身的性質，則可考慮在不需花費大量的成本下，採用黏 著劑幫助成型，如黃豆、玉米、麵粉等。

5. 利用 ASTM D440-86 與 ASTM D441-86 兩種測定法，判別燃料的 強度，且應透過相關單位測試稻草燃料之燃燒效率。

6. 工研院能資所使用的迴轉多孔式造粒機，也是製作機可參考的成 型設備之ㄧ，但其體積龐大，運用在可移動式製作機上，須先進 行減小體積之設計。

參考文獻

[1] Y. Li and H. Liu, “High-pressure densification of wood residues to form an upgraded fuel,” Biomass and Bioenergy, Vol. 19, pp.

177-186, 2000.

[2] Y. Li, H. Liu and O. Zhang, “High-pressure compaction of municipal solid waste to form densified fuel,” Fuel Processing Technology, Vol.

74, pp. 81-91, 2001.

[3] A. Reiterer and S.E. Stanzl-Tschegg, “Compressive behaviour of softwood under uniaxial loading at different orientations to the grain,” Mechanics of Materials, Vol. 33, pp. 705-715, 2001.

[4] L. Wamukonya and B. Jfnkins, “Durability and relaxation of sawdust and wheat-straw briquettes as possible fuels for Kenya,” Biomass and Bioenergy, Vol. 8, No. 3, pp. 175-179, 1995.

[5] O.C. Chin and K.M. Siddiqui, “Characteristics of some biomass briquettes prepared under modest die pressures,” Biomass and Bioenergy, Vol. 18, pp. 223-228, 2000.

[6] P. Karve, H.Y. Mabajan, R.M. Salunkbe and A.D. Karve, “A chain of technologies for using sugarcane trash as a household fuel,” Boiling Point, No. 47, Autumn 2001.

[7] P.D. Grover and S.K. Mishra, “Biomass Briquetting: Technology And Practices,” Field Document, No. 46, 1996.

[8] West Virginia University, “Wood densification,” Publication No.838 [9] E. Granada, L.M. Lo’pez Gonza’lez, I.J. Mi’guez and J. moran,

“Fuel lignocellulosic briquettes, die design and products study,”

Renewable Energy, Vol. 27, pp. 561-573, 2002.

[10] 張大雷，姜洋和潘並杰，「生物質固化成型技術及其展望」，遼寧 省能源研究所

[11] 中國農村復興委員會，台灣省水利局，台灣省農田水利協進會，

「水稻栽培灌溉排水管理」，民國 66 年 12 月

[12] 張正賢譯，「稻作學精要」，國立編譯館出版，民國 77 年 8 月 [13] 賴光隆著，「糧食作物」，黎明文化事業股份有限公司，民國 81

年 11 月

[14] D.G. Ullman, “The Mechanical Design Process,” Mcgraw-Hill, New York, 1992.

[15] G. Pahl, W. Beitz, “Engineering Design,” Springer, London, 1995.

[16] 宜蘭縣政府環境保護局，http://www.ilepb.gov.tw/TempInfoFile/422/index.htm

[17] 台灣獨立建國，http://www.taiwannation.org.tw/republic/rep11-20/no14_13.htm

[18] 行政院環境保護署，

http://www.epa.gov.tw/b/b0100.asp?Ct_Code=04X0001340X0002731&L=

[19] 經濟部能源科技研究發展計畫九十年度執行報告－廢棄物能源 利用技術開發與推廣計畫

[20] 工研院能資所，http://itrifamily.itri.org.tw/itriman/93/man930630-2.html

[21] C. F. Nielsen，http://www.cfnielsen.com/index.asp?menuid=0&sprog=uk

[22] Song Ming，http://www.songming.com.tw/

[23] 公視，我們的島－濁水溪系列，http://www.pts.org.tw/~web01/ourisland/p2-3.htm

附錄一

可移動式稻草固態錠型燃料製作機的概念設計，是由工研院能資 所委託，搭配本研究作一統整完成；內容著重在機器初期的基本架 構，包括如何收取稻草、處理流程等，不深入討論機器內部詳細的結 構，此範圍應在確定機器所有功能後，才適合各自獨立進行。

„ 品質機能展開(Quality Function Deployment, QFD)

在對製作機進行概念設計前，先依照 QFD 的實施步驟，評估分 析其需求，內容如下：

1. 顧客：農民、操作機器者、購買機器者、購買成品(稻草燃料) 者、製造機器者。

2. 顧客需求與介紹：見表一。7 項必須達到之需求(Must)與 13 項 希望達到之需求(Want)。

3. 顧客需求評估表：見表二。以成對比較法決定各項需求的權 值，兩兩比較重要取 1。

4. 競爭評比：此機器為一項新設計，市面上並無販售所以略過。

5. 轉換為工程需求與量測單位：見表三。表中工程需求「改良舊 有機器成本花費」之設定理由，是希望製作稻草燃料的部份步 驟設備，能夠轉嫁到其他原有機器來達成，降低成本與機器簡 單化。

6. QFD 完成表：見表四。依序確立工程需求與顧客需求之間的 關係，以 9、3、1、空白分別代表強烈、中等、微弱與毫無關 係；因目前無類似機器能相互比較，所以表中的目標值尚未決 定，將來可參考農業方面以及 RDF-5 的機器訂定。

7. 工程需求之評權：見表五。由 QFD 完成表計算每個工程需求

的重要性；前三項最重要的工程需求反應出製作機要達成預定 目標—將稻草變成燃料，需慎重考慮付出的成本與額外能源耗 費，再對照 QFD 完成表，發現此三項工程需求與顧客需求「不 需花費太多人力」、「機器便宜」、「機器易製作，現行可用資源 多」都有強烈關係。

„ 概念產生

完成 QFD 後，接著以其結果為基礎進行概念設計；依照概念設 計的步驟[14][15]分析如下：

1. 確立問題：將 QFD 中各項需求增廣與抽象化，則問題有下列 敘述：

「一機器幫農民處理稻草，機器製造不困難，且品質不錯 價錢合理，能移動自如操作簡易，運作中不會讓周圍的環境不 舒服，處理速度快，過程安全，完成的成品品質不錯，用途與 效能都有一定的水準，讓人願意收購。」

2. 建立產品應具備的主要功能：由 QFD 顧客、工程需求權重表 裡，設定主要功能如下：

「製作機代替人力將稻草處理乾淨，整個處理過程以求精 簡，最後將稻草變成燃料。」

3. 將主要功能分解成各個子功能：由主要功能，分解子功能敘 述如下：

「稻草進入製作機內進行處理，最後變成燃料。」，主要 受體為稻草，詳細子功能可參考功能結構圖(圖一)。

4. 針對各個子功能提出解決概念：功能結構圖中，子功能包含 稻草進入製作機、稻草破碎與乾燥(成型前達到成型條件即

可)、成型階段(選用螺桿運輸擠製)。有關聯合收穫機有無破 碎稻草之照片如圖二，稻草破碎長度為 6~9cm。

解決概念有下列四點準則，而依照準則所提出的解決概念詳 見表六：

i. 允許稻草經多次破碎、乾燥才達到成型條件，並且可 先收集後再進行進料，或直接進行進料。

ii. 若製作機無破碎或乾燥設備，表示稻草已由外界力量 達到成型條件才進入製作機，在此不考慮稻草 0%含 水率，需噴水提高溼度的情況。

iii. 暫不考慮散落在田間、沒有回收到的稻草是否會影響 農民耕作，以及回收成型不良的燃料，再經過一次成 型之問題。

iv. 暫不考慮天候問題。

5. 合併子功能的解決概念，產生主要功能的解決概念：分類組 合表見表七；表中(1)有 3 個主功能的解決概念，(2)有 10 個、

(3)有 19 個，因此共有 32 個。

„ 概念評估

概念評估的主要目的，是要在眾多的解決概念中，挑選出一或數 個最符合顧客和工程需求，作為後續產品具體化設計的雛形。

評估主要功能解決概念的方法有：

1. 概念可行性評估法 2. 技術背景評估法 3. 需求符合性評估法 4. 決策矩陣法

以 1 和 2 方法對 32 個解決概念進行評估，結果全數通過，接下 來以需求符合性評估法進行評估。因解決概念太多，造成評估上的 麻煩，所以先選取需求「回收能源大於支出能源」和「不需花費太 多人力」作為關卡，來刪除部分解決概念(選取原因請參照 QFD 的「工 程需求之評權」)，刪除的設定條件如下：

1. 凡須經過破碎設備(除改良聯合收穫機破碎功能外)，又經乾燥 設備的解決概念，皆視為支出能源過大。

2. 需翻動原長與破碎後長度為 6~9cm 的稻草，以及將稻草綁成 束狀的工作，皆視為花費過多人力。

結果分別如表七中粗斜體字以及灰底粗體字，共刪除 19 個。

其餘的解決概念(表八)經過第 3 個方法評估，結果於表九；排除 標號 a 的原因為，利用乾燥設備乾燥含水率高達 67%的稻草至 12~14%相當耗費能源，若乾燥不完全又會造成成品品質不良，排除 標號 i、j 的原因為，製作機直接取散落在田間的稻草進行進料，則 會有過多的雜質如石塊和泥土同時進到機器內，提高危險性。

最後再以決策矩陣法對剩下 10 個的概念進行評估，由於可移動 式稻草固態錠型燃料製作機屬於原型設計，因此自行設定 d 為比較 基準，結果如表十，加權總和最高前兩者分別為 l 與 d。

加權總和第三高的 m 與 l 相比，在概念上的差距只在於是由誰 把稻草扎成捆與豎立在田間；決策矩陣法評估表裡，因 m 多比 l 違 反兩項重要需求，導致加權總和較小，不過事實上，將聯合收穫機 加裝捆扎豎立稻草功能，不一定比製作一台新機器來的容易，因為 第一個面臨到的問題，就是必須回收市面上已製作販售的收穫機，

再者，收穫機的動力系統、支架、操作控制等方面，都得重新修改

配合，不如單純改良收穫機破碎功能來的簡單，雖然擁有捆扎豎立 稻草功能的收穫機能一次完成工作，不需另一台機器再次作業，以 及獲得本次評估的最高分，但對於確定 l 與 m 在製作上的難易與可 行性，應特別獨立出來進行評估比較，才能得到真正的答案。

„ 概念設計

製作機的概念設計便以 l 和 d 的解決概念為中心，以下為兩者詳 細的文字描述，其概念設計圖分別為圖四和圖五：

關於 l：

聯合收穫機增置可將已取下稻穗的稻草扎成捆之功能，且每綑稻 草能排成列狀豎立在田間(圖三)，經過太陽 2~3 天的曝曬後，製作機 開進田間、自行進料，然後破碎稻草捆，成型為燃料，最後切斷封裝。

關於 d：

聯合收穫機改良破碎功能與加裝收集稻草之容器，將取下稻穗的 稻草破碎，用容器接取，當容器達八分滿時，收穫機區域性倒出稻草 成堆狀，再由農民自行鋪平、翻動稻草，使其經過 2~3 天的均勻曝曬 後，讓製作機定點式自行或人工將稻草進料，經過成型變為燃料，最 後切斷封裝。

l 與 d 概念對於製作機的移動方式不同，以下歸納製作機移動的 方法有三：

1. 與聯合收穫機相同，製作成專用機，車輪為履帶式，方便於 田間運作，而在馬路上的移動，則以卡車乘載，不過製作較 困難、造價昂貴。

2. 利用拖曳的方法，像是利用曳引機拖住製作機移動，但因台

2. 利用拖曳的方法，像是利用曳引機拖住製作機移動，但因台