高考申論題
106年
[環境工程] 空氣污染與噪音控制技術(包括相關法規)
第 一 題
📖 題組：
某污染防治設備之排放廢氣經檢測後，其 SO2 及 O2 之分壓分別為 0.25 mmHg 及 93.2 mmHg，此廢氣排放條件為 1 atm 及 250℃，請計算： (一) SO2之濃度為多少 μg/Nm3（N 代表 1 atm, 0℃）？（10 分） (二) 此排放廢氣中，SO2濃度是否符合現行排放標準 500 ppm？（10 分） 排放廢氣含氧校正若燃燒過程排氣中之氧氣百分率無特別規定，則以 6%為參考基準，其校正公式如下： C = \frac{21-O_n}{21-O_s} \times C_s C：經含氧量參考基準校正之污染物濃度，單位為 ppm 或 mg/Nm3。 Cs：依測定方法測得，未經含氧量參考基準校正之污染物濃度，單位為 ppm 或 mg/Nm3。 Os：排氣中含氧百分率實測值。 On：排氣中含氧百分率基準值（以空氣助燃時，以 6%含氧率為參考基準）。
某污染防治設備之排放廢氣經檢測後，其 SO2 及 O2 之分壓分別為 0.25 mmHg 及 93.2 mmHg，此廢氣排放條件為 1 atm 及 250℃，請計算： (一) SO2之濃度為多少 μg/Nm3（N 代表 1 atm, 0℃）？（10 分） (二) 此排放廢氣中，SO2濃度是否符合現行排放標準 500 ppm？（10 分） 排放廢氣含氧校正若燃燒過程排氣中之氧氣百分率無特別規定，則以 6%為參考基準，其校正公式如下： C = \frac{21-O_n}{21-O_s} \times C_s C：經含氧量參考基準校正之污染物濃度，單位為 ppm 或 mg/Nm3。 Cs：依測定方法測得，未經含氧量參考基準校正之污染物濃度，單位為 ppm 或 mg/Nm3。 Os：排氣中含氧百分率實測值。 On：排氣中含氧百分率基準值（以空氣助燃時，以 6%含氧率為參考基準）。
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
SO2之濃度為多少 μg/Nm3（N 代表 1 atm, 0℃）？
思路引導 VIP
本題重點在於氣體濃度的單位換算。先利用道耳頓分壓定律求出 SO2 的體積濃度（ppm），再透過標準狀態（N：1 atm, 0℃）下之理想氣體莫耳體積與 SO2 分子量，將 ppm 轉換為質量濃度 μg/Nm³。
小題 (二)
此排放廢氣中，SO2濃度是否符合現行排放標準 500 ppm？
思路引導 VIP
考生看到此題應先想到「道耳頓分壓定律」與「含氧校正公式」。第一步先以分壓求出廢氣中實際的 SO2 濃度（ppm）及 O2 百分率（%），第二步代入法規規定的含氧校正公式進行校正，最後將校正後數值與 500 ppm 標準進行比對。
小題 (三)
假如將產生之 CO2 全部補集儲存於填充材料壓力儲存槽（例如乾燥地殼層）內，請估算各燃料單獨使用 20 年產生之 CO2 所需之儲存體積（VB）大小，以 Gm3（giga cubic meter）表示。假設填充材料壓力儲存槽孔隙率（φ）為 18%、在 CO2 注入後平均壓力為 136 大氣壓力（atm）、平均溫度為 65.5℃、氣體中水氣飽和度（Sw）（相對溼度）平均約為 30%。假設每一種燃料產生之 CO2 體積均可以理想氣體公式估算（R=0.082 atm-L/mole-K）。（10 分）
思路引導 VIP
本題屬於典型之碳捕集與封存（CCS）工程計算題。解題關鍵分為三步：首先計算出電廠 20 年運轉期間兩種燃料各自產生的二氧化碳總質量；其次，代入理想氣體方程式（PV=nRT）求出在特定儲存溫度與壓力下 CO2 之實際氣體體積；最後，結合地質封存容積公式，考量孔隙率（φ）與含水飽和度（Sw），推算所需的儲存槽總體積（VB），並注意最終單位需換算為 Gm³（10^9 m³）。