中小型煙管鍋爐增設省油器改善燃燒效率及節能減碳評估

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研究生：	黎清光 Ching Kuang Li
論文名稱：	中小型煙管鍋爐增設省油器改善燃燒效率及節能減碳評估
指導教授：	李崇德 Chung Te Lee
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 環境工程研究所在職專班 Executive Master of Environmental Engineering
論文出版年：	2023
畢業學年度：	111
語文別：	中文
論文頁數：	87
中文關鍵詞：	煙管鍋爐、省油器、鍋爐熱效率、節能減碳
外文關鍵詞：	Smoke tube boiler, Fuel economizer, Boiler thermal efficiency, Energy saving and carbon reduction
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摘要

煙管鍋爐大多以重油為燃料，燃燒產生高溫高壓蒸氣及二氧化碳，對
空氣品質和全球暖化造成負面影響。本文旨在探討中小型煙管鍋爐裝設
燃料省油器，以提升鍋爐熱效率，促進節能減碳。
本文選擇了 30 套煙管鍋爐，其中 15 套沒有裝設省油器，另外 15 套則裝設有省油器。依據試車紀錄，以鍋爐效率熱損失法計算鍋爐熱效率，
並比較了影響鍋爐熱效率的因素，評估了節能減碳的效益。所有鍋爐都
使用相同的六號重油，確保了總入熱量平均值相近。影響鍋爐總熱損最
大的因素是廢氣熱損，有無裝設省油器平均差距為 390 kcal/kg。無裝設省油器的鍋爐平均熱效率為 89.70%，合於政府規定的 87~90%以上。然而，各鍋爐平均廢氣溫度為 230.7 ℃，超過政府規定的 200 ℃以下。有裝設省油器鍋爐熱效率平均值為 93.68%，鍋爐廢氣溫度 145 ℃，都優於政府規定標準。
本文使用蒸發量每小時 6 噸鍋爐，裝設省油器成本為 120 萬元，全年節省燃料約 36 噸，減少碳排放約 111 噸。以碳費每噸 100 元估算，加上燃料節省約 78 萬元，估計一年七個月可回收裝設省油器成本。

關鍵字：煙管鍋爐、省油器、鍋爐熱效率、節能減碳

Abstract

Most smoke-tube boilers commonly utilize heavy oil as fuel, resulting in the production of high-temperature, high-pressure steam, carbon dioxide emissions,and negative impacts on air quality and global warming. This study aims toexplore the installation of fuel economizers in small and medium-sized smoketube boilers to enhance boiler thermal efficiency, promote energy conservation,and reduce carbon emissions.
For this investigation, 30 sets of smoke-tube boilers were selected, with 15 sets lacking fuel economizers while the remaining 15 sets were equipped with them. The boiler thermal efficiency was assessed using the boiler-efficiency
heat-loss method based on test records. Factors influencing boiler efficiency were compared, and the benefits of energy conservation and carbon reduction were evaluated. All boilers employed identical No. 6 heavy oil as fuel, ensuring
similarity in average total heat input. The most significant factor affecting total heat loss in the boilers was found to be exhaust-gas heat loss, with an average difference of 390 kcal/kg observed between boilers with and without fuel
economizers. Boilers without a fuel economizer exhibited an average thermal efficiency of 89.70%, complying with government regulations that mandate efficiency levels of 87-90% and above. However, the average exhaust-gas temperature of each boiler exceeded the government-specified limit of below 200°C, measuring 230.7°C. Boilers equipped with a fuel economizer demonstrated an average thermal efficiency of 93.68% and a lower exhaust-gas temperature of 145°C, surpassing the government standard.
The boilers analyzed in this study had an evaporation capacity of 6 tons per hour. The cost of installing a fuel economizer was estimated at 1.2 million NT dollars, resulting in an annual fuel saving of approximately 36 tons and a reduction of about 111 tons in carbon emissions. Considering a carbon tax rate of 100 NT dollars per ton and the fuel savings of approximately 780,000 NT dollars, the investment in a fuel economizer could be recovered within one year and seven months.

Keywords: Smoke tube boiler, Fuel economizer, Boiler thermal
efficiency,Energy saving and carbon reduction.

目錄

摘要.................................................... I
Abstract ............................................... II
目錄.................................................... V
表目錄.................................................. VIII
圖目錄.................................................. X
第一章 前言............................................. 1
1-1 研究緣起...................................................... 1
1-2 研究目的...................................................... 1
第二章 文獻回顧 .......................................................
 3
2-1 鍋爐簡介............................................. 3
2-1-1 鍋爐形式與種類與使用概況............................ 4
2-2 鍋爐燃料............................................ 7
2-2-1 鍋爐的燃燒與排放 .................................. 8
2-2-2 改善鍋爐燃燒效率的方法.............................  9
2-3 省油器...................................................... 12
2-3-1 能源概況及新設鍋爐效率標準.......................... 14
2-4 鍋爐運轉燃燒對環境的影響.............................. 15
第三章 研究方法 ........................................................16
3-1 研究流程............................................ 16
3-2 研究方法..................................................... 17
3-3 鍋爐熱效率.......................................... 22
第四章 結果與討論........................................27
4-1 燃料預熱吸熱量.......................................27
4-1-1 輸入總熱量........................................ 29
4-2 鍋爐燃燒用空氣...................................... 30
4-2-1 理論空氣量......................................................30
4-2-2 過剩空氣 .........................................30
4-2-3 燃燒空氣中水分 ....................................32
4-2-4 燃燒實際空氣量.....................................33
4-3-1 理論廢氣量....................................... 36
4-3-2 實際廢氣量....................................... 37
4-4-1 廢氣熱損..........................................39
4-4-2 輻射對流熱損 .................................... 41
4-5 鍋爐熱效率.................................................... 44
4-6 有無裝設省油器鍋爐效率比較.......................... 50
4-7 省油器裝設成本及效益.....................................................51
第五章 結論與建議 ......................................53
5-1 結論.............................................. 53
5-2 建議.............................................. 54
參考文獻.............................................. 55
附錄...................................................58
                                

參考文獻

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Attch_idPDF

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