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普考申論題 106年 [環境工程] 廢棄物處理工程概要

第 二 題

📖 題組:
三、請試述下列名詞之意涵,並說明實務應用之道:(每小題 5 分,共 25 分) (一)爐床燃燒率。 (二)燃燒室熱負荷。 (三)燃燒空氣量。 (四)焚化底渣灼燒減量。 (五)杜龍公式(Dulong Equation)。
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (二)

燃燒室熱負荷。

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看到「燃燒室熱負荷」,應直覺想到「單位時間、單位體積釋出的熱量」及其物理意義。解題時先精確寫出定義、公式與單位,再從「設計階段的體積決定」與「操作階段的爐溫控制與設備壽命(過高或過低之影響)」兩方面來說明實務應用。

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「燃燒室熱負荷」(Combustion Chamber Heat Release Rate)指焚化爐運轉時,單位時間內於單位燃燒室容積中所釋放之熱量。公式為:$H_r = \frac{W \times H_l}{V}$($W$ 為廢棄物進料率,$H_l$ 為廢棄物低位發熱量,$V$ 為燃燒室體積),常見單位為 $\text{kcal}/(\text{m}^3\cdot\text{hr})$。 實務應用包含: (1) 爐體設計依據:在設計階段,當確定預定處理之廢棄物進料量與發熱量上限後,可依據設計規範允許的熱負荷基準,反推並決定最適當的燃燒室體積。

小題 (一)

爐床燃燒率。

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看到「爐床燃燒率」,應直覺聯想到機械爐床式焚化爐的關鍵設計參數,即「單位時間內、單位爐床面積所能處理的廢棄物量」。答題時需先給出精確定義與單位,接著說明其在實務上如何用於「決定爐床尺寸」及「評估操作時的燃燒穩定度與進料控制」。

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【破題】「爐床燃燒率」為評估機械爐床式焚化爐燃燒強度與決定爐床硬體尺寸之核心設計參數。 【論述】 一、意涵(定義)

小題 (三)

燃燒空氣量。

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看到「燃燒空氣量」,應立刻聯想到「理論空氣量」與「實際空氣量」的區別,以及核心參數「過剩空氣比(m)」。解題時須點出其定義,並從實務面的「爐溫控制」、「燃燒效率(防制不完全燃燒產物)」及「設備尺寸設計」三個維度論述其應用價值。

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【破題】 「燃燒空氣量」係指為使廢棄物達到完全燃燒所必須供給之空氣體積或質量,為焚化爐操作設計與污染防制之關鍵操作參數,實務上區分為「理論空氣量」與「實際空氣量」。 【論述】

小題 (四)

焚化底渣灼燒減量。

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考生看到此題應先精確寫出「灼燒減量」的定義(底渣經高溫灼燒後失去的重量百分比),並點出其代表的物理意義(未燃燒完全的有機物含量)。接著,務必結合實務說明其兩大應用:作為評估焚化爐燃燒效率的法規標準,以及影響底渣後續資源化再利用品質的關鍵控制指標。

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「焚化底渣灼燒減量(Loss on Ignition, LOI)」指將焚化爐排出之底渣樣本經乾燥後,置於高溫爐中(通常約為 600℃)再次灼燒,其失去之重量占原乾燥底渣重量之百分比。此數值代表底渣中未完全燃燒之有機物(可燃分)殘留量。 實務應用包含: (1) 評估燃燒效率與法規管制:為檢視焚化爐「3T(溫度、時間、擾動)」操作是否良好之關鍵指標。依環保法規(如《事業廢棄物貯存清除處理方法及設施標準》)與各焚化廠委託代操作契約,通常嚴格要求底渣灼燒減量須低於 5%(部分要求低於 3%),以確保廢棄物已妥善無機化。

小題 (五)

杜龍公式(Dulong Equation)。

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看到「杜龍公式」,首先應聯想到廢棄物發熱量(熱值)的推估方法,這與焚化廠設計息息相關。答題時需點出其定義(基於元素分析推估高位發熱量的經驗公式)、列出公式核心元素(C, H, O, S),並說明在實務上如何應用於焚化爐熱負荷評估與操作管理。

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「杜龍公式(Dulong Equation)」係指利用廢棄物之元素分析(碳、氫、氧、硫等元素之重量百分比)結果,來推估計算其高位發熱量(HHV)的經驗公式。其基本表達式為:HHV (kcal/kg) = 81 C + 342.5 (H - O/8) + 22.5 S(其中 C、H、O、S 分別代表各元素的重量百分比,而 H - O/8 代表燃燒時可提供熱能的有效氫)。 實務應用為:在廢棄物焚化廠設計與日常操作階段,當無法直接以熱量計(卡計)逐批實測廢棄物熱值時,可藉由採樣進行元素分析,代入杜龍公式快速且準確地估算發熱量。此發熱量數據可用於評估焚化爐之燃燒室熱負荷、控制進料配比(如垃圾坑內之吊車混拌作業)、計算燃燒所需空氣量及輔助燃料需求,並作為評估焚化廠廢熱回收發電效益之重要依據。

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廢棄物組成分析與焚化燃燒特性
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