高考申論題
106年
[輪機技術] 內燃機
第 一 題
由於氮氧化物對於環境的衝擊很大,國際海事組織(International Maritime Organization, IMO)對於柴油引擎氮氧化物(NOx)的排放量已分階段提出規範,請敘述任三種目前船舶氮氧化物減量技術方法之原理與內容。(20分)
📝 此題為申論題
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看到此題，應先聯想 NOx 的生成機制（Zeldovich 機制），其主因為「高溫」與「富氧環境」。因此，減量技術必可分為「機內燃燒控制（降低燃燒峰值溫度或氧濃度）」與「機外廢氣後處理」兩大方向。建議挑選船舶最主流的三種技術：EGR（降低氧濃度與溫度）、SCR（後處理還原）以及米勒循環或注水技術（降低燃燒溫度）來進行原理與系統內容的論述。
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【破題】柴油引擎產生氮氧化物 (NOx) 的主因在於汽缸內局部的「高溫」與「富氧」環境（即 Zeldovich 機制）。針對 IMO 規範，船舶 NOx 減量技術主要分為「機內燃燒控制（降低燃燒溫度或氧濃度）」與「機外廢氣後處理」兩大類，以下列舉三種目前最主要之技術。 【論述】 一、選擇性催化還原系統 (Selective Catalytic Reduction, SCR)
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船舶 NOx 減量技術
💡 針對「高溫」與「富氧」環境進行機內燃燒控制或機外後處理。
| 比較維度 | 廢氣再循環 (EGR) | VS | 選擇性催化還原 (SCR) |
|---|---|---|---|
| 技術分類 | 機內燃燒控制 | — | 機外廢氣後處理 |
| 反應原理 | 降低氧濃度與燃燒溫度 | — | 還原劑將NOx轉為N2 |
| 減排效率 | 約 30%~50% | — | 可達 90% 以上 |
| 主要硬體 | 洗滌塔、廢氣冷卻器 | — | 尿素噴射系統、觸媒床 |
💬EGR 重在抑制生成，SCR 重在末端處理，SCR 為符合 Tier III 之主流。
