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廢氣燃燒塔的效率控制

# 第14期

廢氣燃燒塔的效率控制

火焰燃燒塔是工廠的工安設備,工廠壓力釋放閥、工廠過剩氣體、無用衍生物、工廠開車期、工廠停車進入歲修或元件意外失效時之緊急應變設備。蒸氣輔助燃燒塔,在合適的蒸氣混合比控制,可有高達98%的削減率。但快速複雜的廢氣燃燒,在一般傳統的操作上,若未能即時控制蒸氣量而造成未完全燃燒,形成黑煙排放,甚至有高反應物質直接排放到大氣中,危害環境與居民之潔淨與健康。例如: 甲烷CH4被完全燃燒後形成H2O 及CO2 排放大氣比甲烷直接排放到大氣的危害要小很多,所以正確的混合比是控制燃燒效率的一大因素。

美國環保署最近公布MACT 法規 (Most Achievable Control Technology) ,要求工廠減少有害汙染物直接排放到大氣中,對火焰燃燒塔有更嚴格的要求。

在化工廠燃燒塔的廢氣成分是複雜的濃度變化,快速不穩定,使得監測工作比廠內製程分析更顯得困難。蒸氣混合廢氣作為急速燃燒的混合比率也不易控制,比如乙烷1kg 需要0.1到0.5kg 的蒸氣,然而丁二烯卻需要9倍的蒸氣量,約0.9kg到4kg的需求量。當工廠存在潛性緊急排放甲烷/丁二烯時,工廠可能不會有調適性的控制,因此想要有較佳的燃燒效率控制,勢必對廢氣組成要做立即且有效的監測分析,使蒸氣/廢氣混合比朝向理想值靠近,減少燃燒不完全之廢氣直接排放大氣或轉化成其他汙染物直接排放大氣。

目前常用於廢氣監測的技術有三種:

(1)氣相層析分析儀: GC廣泛被應用於製程分析,然而在廢氣分析時,面臨多組成,濃度變化大,樣品密度,溫度變化劇烈的情況,使分析周期約10~15分鐘。甚至更久,而低濃度的誤差值也變大。

(2) 熱值分析儀: 是將樣品拿來燃燒取溫度變化或需氧量來演算廢氣之熱值,它能即時連續監測,但無法瞭解廢氣組成。

(3) 調頻式掃描紅外線分析儀: Servomex 系統由Servotough SpectraScan 2400 與H2Scan 集成系統,  提供14種成份、熱值及各種成份濃度分析。此系統不需要載氣(carrier gas) ,不需要再校正,分析時間僅限於5秒鐘,校正氣體耗量只有傳統GC的5%,維護工作量也是僅有5%。

SpectraScan 2400 使用調頻式掃描紅外線吸收技術,量測C1~C6各碳氫化合物及H2S濃度,以快速重覆性佳之優勢,迅速被引用來取代GC位置。H2Scan 氫氣分析儀,配合SpectraScan 2400 完整取得H2濃度依其組成各濃度計算出準確的熱值。H2Scan 採用非消耗性厚膜感測元件,不受樣品中其他碳氫化合物的干擾,是近年來量測H2技術的一大突破。H2經常出現在火焰燃燒廢氣中,這也使GC系統增加其複雜度。

這種集成系統結合兩種先進的技術,提供新完整性的監測方式,低安裝成本、低維護支出、快速分析,可控制較佳的燃燒效率。一次滿足法規監管單位、工廠操作單位與維護單位的期待。

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