燃料中硫份

由圖2.5 煤炭中的硫成份，在燃燒時因高溫作用，被氧化成 SO2存在煙道氣 中，部分轉化成三氧化硫SO3吸附在飛灰中，SO3生成之量與溫度、氧氣量及燃 料中的含硫量有關。凝結之SO3液體顆粒會形成硫酸霧，因此當製程中燃燒含有 硫份之化石燃料，所造成的SO3排放為影響煙柱不透光率與酸沉降的主要原因。

圖2.5、燃煤電廠燃料中硫化物轉化圖

﹙http://www.coalpowermag.com/plant_design/31.html.﹚

煤炭中之硫份，經燃燒程序氧化成二氧化硫，小部份的二氧化硫分子，與氧 原子自由基及第三媒介碰撞形成亞硫酸，但實際上亞硫酸轉化率小於總硫份的3

﹪，因為氧原子自由基，於溫度低於1500℉時的產生率非常低。當煙氣溫度低於 600℉，熱力學平衡轉移，大部份三氧化硫會吸收煙氣中水分形成硫酸氣體如圖 2.6。

圖2.6、不同煙氣水分濃度及溫度下硫酸/亞硫酸轉化率﹙Chris and Kent ﹚

二氧化硫與氧自由基及第三介質（M）如 N2、CO2、H2O、O2..等形成亞硫酸，

於爐膛溫度條件反應速率是緩慢的，參與反應之觸媒包含飛灰中之氧化鐵、SCR 成分中釩、及AH 及爐管之鐵金屬元件，均具 SO3催化轉化功用﹙Chris and Emelito, 2004﹚。亞硫酸經由二氧化硫生成反應(2.15~2.17)式：

SO2+1/2O2 →SO3 （2.15）

SO2 +O+M →SO3+M （2.16）

SO3+O →SO2+O2 （2.17）

Blythe and Dombrowsike（2004）指出，由圖 2.7 中煙氣中相同亞硫酸濃度下，

煙氣含水率愈高，則酸露點溫度愈高，表示愈容易產生硫酸冷凝。硫酸液滴主要 形成機制有（1）過飽和分子冷凝在既存核種、（2）硫酸與水分子均相核化成小 液滴、（3）膠結形成新液滴。典型工業排放溫度及水氣含量下，異相冷凝於既存 核種應主導液滴形成，當硫酸氣體濃度小於 100ppmv，冷凝對硫酸氣消耗率，大 於同相核化過飽和消耗率數個級數。當硫酸氣體濃度大於 100ppmv，核化變成主 導硫酸氣消耗率。燃煤電廠冷凝核大小分布在0.01 至 1µm，總微粒數量濃度接近 5*10¹³/acm﹙Wilder and Pilat, 1983﹚。大氣溫度低於 10℃硫酸可為固體，高於 10

℃時硫酸為液體，因為具有及低的蒸氣壓，當接觸大氣時硫酸傾向於從氣相冷凝。

圖2.7、亞硫酸濃度與露點溫度圖﹙Blythe and Dombrowsike,2004﹚

煙氣中亞硫酸對不透光率有不利之影響，雖然燃煤電廠亞硫酸濃度不高，安 裝SCR 設備電廠典型濃度小於 30ppm，煙柱不透光率由固體微粒、有色氣體、硫 酸冷凝造成，尤其亞硫酸會加劇不透光問題，因為濕式脫硫的增濕降溫及粒狀物 控制設備的逸散微粒，產生次微米氣膠，平均粒徑落於0.1~1.0µm，接近可見光波 長0.4~0.7µm，具有高的消光效率。

圖2.8 指出煙囪內雖然低亞硫酸濃度，但有高的不透光作用；且在相同亞硫酸 排放濃度下，對愈大型機組而言，煙囪直徑愈大，煙柱不透光率愈高﹙Blythe and Dombrowsike, 2004﹚。

圖2.8、煙囪直徑對亞硫酸濃度與不透光率關係圖

﹙Blythe and Dombrowsike, 2004﹚

圖2.9 指出亞硫酸平均粒徑對煙柱不透光率影響，顯示 3 種粒徑粒所造成之不 透光率，均隨亞硫酸濃度增加而增加；在相同亞硫酸濃度下，0.7µm 微粒所造成 不透光率，高於0.3µm 粒徑微粒﹙Blythe and Dombrowsike, 2004﹚。

雖然電廠亞硫酸排放未被直接規範，但卻有降低可視性煙柱的動機，間接降 低亞硫酸排放，對許多熱煙氣排放（無濕式洗滌塔）煙囪，常有煙囪外部不透光 率高於煙囪內情況，此種不透光率增加之分離性煙柱現象，其造成原因通常為硫 酸與大氣混合冷卻，轉化成微粒造成﹙Farthing et al., 2004﹚。

圖2.9、亞硫酸粒徑對亞硫酸濃度與不透光率關係圖﹙Blythe and Dombrowsike,2004﹚