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 三 題
📖 題組：
五、下表顯示二種現行火力發電廠使用燃料的 CO2 排放係數。假設每一種燃料均可被供應做為某 5,000 MW 發電量電廠的初級能源燃料使用。請問： (一)如果此電廠操作 20 年，操作期間需要多少能源供應？請以 GJ（giga joule）表示。(4 分) (二)每一種燃料單獨使用於此電廠 20 年將各排放多少重量 CO2？以 Mt（megaton）表示。(6 分) (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） 燃料 CO2 排放係數 [kg per GJ] 煤：120 天然氣（甲烷）：50
五、下表顯示二種現行火力發電廠使用燃料的 CO2 排放係數。假設每一種燃料均可被供應做為某 5,000 MW 發電量電廠的初級能源燃料使用。請問： (一)如果此電廠操作 20 年，操作期間需要多少能源供應？請以 GJ（giga joule）表示。(4 分) (二)每一種燃料單獨使用於此電廠 20 年將各排放多少重量 CO2？以 Mt（megaton）表示。(6 分) (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） 燃料 CO2 排放係數 [kg per GJ] 煤：120 天然氣（甲烷）：50
📝 此題為申論題，共 3 小題
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）。
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。