高考申論題
108年
[環保行政] 空氣污染與噪音防制
第 三 題
📖 題組：
一座900 百萬瓦的燃煤發電廠，其燃燒釋放之熱能轉換為電能的效率為40%。若其燃燒之煤碳乾基熱值為 12,000 Btu/lb、濕基高位熱值為 11,600 Btu/lb、濕基低位熱值為 10,000 Btu/lb、含硫量為 2%（重量百分比）。試回答下列問題： [註]1 瓦特 = 3.413 Btu/小時；1 公噸 = 2,240 lb。燃煤的「二氧化硫」排放因子為 38S，其中 S = 煤含硫%（重量百分比），例如硫含量 1%，則燃燒每噸煤產生硫氧化物為 38×1 = 38 lb。 (一) 1 百萬瓦相當於多少 Btu/小時？ （5 分） (二)發出 1 百萬瓦的電力，每小時需要多少 Btu 的煤碳熱能？（5 分） (三)本題提供三種不同熱值，那一種是被本題目用來計算發電的熱值？（5 分） (四)試計算該燃煤電廠「二氧化硫」每日最大排放量（單位：lb/日）。（10 分）
一座900 百萬瓦的燃煤發電廠，其燃燒釋放之熱能轉換為電能的效率為40%。若其燃燒之煤碳乾基熱值為 12,000 Btu/lb、濕基高位熱值為 11,600 Btu/lb、濕基低位熱值為 10,000 Btu/lb、含硫量為 2%（重量百分比）。試回答下列問題： [註]1 瓦特 = 3.413 Btu/小時；1 公噸 = 2,240 lb。燃煤的「二氧化硫」排放因子為 38S，其中 S = 煤含硫%（重量百分比），例如硫含量 1%，則燃燒每噸煤產生硫氧化物為 38×1 = 38 lb。 (一) 1 百萬瓦相當於多少 Btu/小時？ （5 分） (二)發出 1 百萬瓦的電力，每小時需要多少 Btu 的煤碳熱能？（5 分） (三)本題提供三種不同熱值，那一種是被本題目用來計算發電的熱值？（5 分） (四)試計算該燃煤電廠「二氧化硫」每日最大排放量（單位：lb/日）。（10 分）
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (三)
本題提供三種不同熱值，那一種是被本題目用來計算發電的熱值？（5 分）
思路引導 VIP
遇到選擇熱值基準的問題，首先考慮電廠實際送入鍋爐的燃料狀態（通常含有水分，故為濕基）。其次，聯想台灣及多數國家在環保法規與火力發電工程的計算慣例，發電效率與輸入熱能通常是以「高位熱值（包含水蒸氣潛熱）」作為基準。
小題 (一)
請列舉鍋爐廢氣中「氮氧化物（NOx）」的生成機制。（10 分）
思路引導 VIP
這是燃燒化學的基礎題。提到 NOx 生成，應立即反應出三種主要路徑：
- 與「溫度」有關（Thermal NOx）。
小題 (二)
請說明應用「選擇性觸媒還原法（SCR）」去除鍋爐廢氣中氮氧化物（NOx）之反應原理與化學反應關係式。（10 分）
思路引導 VIP
針對 SCR 的回答，重點在於「選擇性」與「還原劑」。
- 原理：為什麼叫選擇性？（因為只跟 NOx 反應，不跟 O2 反應）。
小題 (四)
試計算該燃煤電廠「二氧化硫」每日最大排放量（單位：lb/日）。（10 分）
思路引導 VIP
面對此類排放量推估題，首要步驟是「由後往前推」：先利用發電量與熱效率算出每日總熱能需求，接著選定符合實務狀態的熱值（通常為濕基高位熱值）算出每日耗煤量（需注意題目特別定義的單位轉換 1 公噸 = 2,240 lb），最後代入題目給定的排放因子公式求出最終的 SO2 最大排放量。