【燃燒學角度告訴你為何頻繁升降載導致排放增加】
#好久沒寫科普文 #燃燒角度看空汙
搞了好久的論文稍有空檔，加減幫自己複習一下燃燒學，為什麼燃氣機組的NOx(氮氧化物)排放會因為機組頻繁升降載而增加呢？剛好可以驗證一下前陣子美國杜克能源的事件。

※ 杜克能源指出增加太陽光電使氮氧化物濃度上升
https://www.facebook.com/talkthatenergy/posts/2379567642267294

Thermal NOx 是燃氣渦輪NOx排放的主要來源(另有Fuel NOx 來自燃料含氮)。Thermal NOx主要透過Zeldovich機制的反應形成，這些反應決定了NOx的生成速率，該速率在高溫下顯著加快(N2的建結被打破)，所以基本上降低燃燒溫度NOx的排放就不會那麼高，但降低溫度就是會讓燃燒效率大打折扣阿。

為了減少排放，燃氣渦輪廠商會採用貧料預混燃燒作為標準技術(Lean Premixed Combustion)。這種預混燃燒方式可實現低水平的污染物排放，而無需使用額外的設備進行蒸汽注入(稀釋)或選擇性催化還原(SCR)。通過在點火前將燃料和空氣預混合，避免了化學平衡配比燃料-空氣混合物的局部區域。

然而，貧料預混燃燒受到燃燒不穩定性的限制(這裡先省略一萬字)，燃燒不穩定性會引起高壓波動，從而可能導致渦輪機損壞，火焰不穩定，甚至火焰熄滅。因此，在啟動期間和降低負載水平（低於最大容量的65％–70％）時，無法進行燃料和空氣的預混合(如下圖一，將會改變燃燒模式，變成diffusion combustion)。也因此，在較低負載輸出下，複循環機組CCGT的NOx排放量就會顯著增加(如圖二)，兩到三倍都有可能。

總之，這大概就是燃氣機組頻繁升降載造成區域間NOx增加的故事。至於台電有沒有其他辦法去控制汙染物我是不清楚，時間到了就會知道(?!)，相信他們會好好照顧桃園、苗栗以及台中人的健康。

倒是提醒某些很喜歡直接拿排放係數去算汙染總量的人，燃燒汙染物並不是發多少電產生多少汙染阿...

#引述內文

當初台電深澳電廠要引進超超臨界燃煤發電機組時，時任行政院長的賴清德用錯了比喻，聲稱這是用（比較）乾淨的煤在發電。紅色媒體控制下的台灣新聞界瞬間撿到槍，大聲嘲笑賴清德，罵了一個多月。

我還記得那時我出席一些正式活動場合，都是縮著頭躲在犄角嘎旯，怕被發現我是機械工程技師。只要被逮到，大家一定拿"乾淨的煤"當話題來問我，然後在我還沒回答以前，就自問自答，然後大家笑罵成一團。

當時那種不講科學只要霸凌的社會氣氛，很可怕。大家不是真的想知道答案。所以我是技師也沒用，不會有人相信或聽取我的說法，大家只是在紅色媒體的指揮下起舞。

好啦，時間過去那麼久，嗯，你們想要教訓的，都教訓過一遍了吧？現在可以冷靜下來聽聽我的介紹嗎？

想知道超超臨界燃煤發電能減少若干空污排放？看這篇就知道。

How much do ultra-supercritical coal plants really reduce air pollution?

[https://energypost.eu/how-much-do-ultra-supercritical-coal…/](https://energypost.eu/how-much-do-ultra-supercritical-coal…/)

水在一大氣壓下的沸點是100'C。一鍋滾沸的水，在完全燒乾以前，溫度都是100'C。如果你來到氣壓很低的高山，同樣煮滾水，這時你覺得泡麵好像需要花比3分鐘更久的時間才會熟軟。這是因為氣壓偏低的高山上，水的沸點不是100'C，而是低於100'C的某個溫度。

那如果把氣壓不停地加大，會怎樣？當氣壓高於水的臨界點壓力時，液態水它會隨著你對它加熱而直接膨脹體積，沒有滾沸現象，也沒有沸點可言，它就是一種高壓高溫流質。超超臨界蒸汽，就是壓力與溫度都非常高，能有效保證不會出現沸騰冷凝現象的蒸汽。

在過去，因為水沸騰與冷凝造成的液－氣相變化，對於蒸汽渦輪機而言，是很麻煩的問題。一顆黃豆大的水珠擊中飛快運轉的渦輪機葉片，就會像子彈一樣，可以把葉片撞毀。

如今有了水的超超臨界流體，水不再有液相與氣相之分，它就是一坨均質的流體，你加熱它就膨脹，你冷卻它就收縮。如此一來，蒸汽渦輪機，它會非常好控制，輸出機械功用於發電，可以把運轉狀態維持在能源效率最高的狀態。

想獲得這樣超高溫超高壓的超超臨界流體，就要有熱值和發熱率都很巨大的燃煤加熱設施。台電打算用的是高品質的粉煤，燃燒溫度也從700'C提高到1300'C。除了無法避免的硫氧化物與氮氧化物，這樣的燃煤廢氣只含有二氧化碳，水蒸氣，以及少量的灰分。

容我為您翻譯一段：

A typical new subcritical plant will have a thermal efficiency of 38 per cent, meaning that 38 per cent of the thermal energy contained in the fuel is converted into electrical energy fed into the grid.

傳統燃煤電廠熱效率約38%，意思是說，燃煤產生的熱能中，有38%的比例最終會轉為電能，然後供應到輸配電網裡。

A supercritical plant will have an efficiency of maybe 42 per cent and a typical ultra-supercritical plant will achieve around 44 per cent (designs going up to 47 per cent are being developed).

然而超臨界燃煤電廠的熱效率可達42%，而超超臨界燃煤電廠的熱效率可達44%，目前還有新設計的47%熱效率電廠正在興建中。

台電既有的38%熱效率傳統煤電廠，和深澳電廠打算採用的44%熱效率超超臨界燃煤電廠。

（揮揮手）各位社員，別睡了，擦擦口水，看清楚！

嗯，簡單講，你們責罵台電這些北七，竟敢興建效率高達44%的新型節能高效低污染發電機組，來取代傳統38%低效高污染機組。你們用選票教訓台電，逼迫台電必須立即停止為諸位省荷包助環保的行為。

諸位跟著紅媒作亂，用"乾淨的煤"當笑點，沒腦子跟著嘻笑怒罵，把台電罵得抬不起頭來。然後諸位投票，否決台電替你省發電成本並改善空污排放的努力。最終諸位以選票教訓了台電，讓台電了解一件事：當科學遇到政治，還是低頭挨一刀吧！就讓搞政治的來霸凌專業吧，反正這世道已經沒處說理了，大家都不用腦子，都不聽專業意見，大家都在霸凌罵台電！

反正只要敢出聲反抗紅媒的霸凌，就會被蠢貨指謫為

"正事不幹光扯政治，你是不是在搞政治社團"，不是嗎？

也就只有少數像我這種人敢說出真相，敢出面反抗政治霸凌科學吧？因為我已經被罵皮了，不在乎再被沒腦子的人霸凌一次。
當初台電深澳電廠要引進超超臨界燃煤發電機組時，時任行政院長的賴清德用錯了比喻，聲稱這是用（比較）乾淨的煤在發電。紅色媒體控制下的台灣新聞界瞬間撿到槍，大聲嘲笑賴清德，罵了一個多月。我還記得那時我出席一些正式活動場合，都是縮著頭躲在犄角旮旯，怕被發現我是機械工程技師。只要被逮到，大家一定拿"乾淨的煤"當話題來問我，然後在我還沒回答以前，就自問自答，然後大家笑罵成一團。當時那種不講科學只要霸凌的社會氣氛，很可怕。大家不是真的想知道答案。所以我是技師也沒用，不會有人相信或聽取我的說法，大家只是在紅色媒體的指揮下起舞。好啦，時間過去那麼久，嗯，你們想要教訓的，都教訓過一遍了吧？現在可以冷靜下來聽聽我的介紹嗎？想知道超超臨界燃煤發電能減少若干空污排放？看這篇就知道。How much do ultra-supercritical coal plants really reduce air pollution?https://energypost.eu/how-much-do-ultra-supercritical-coal-plants-really-reduce-air-pollution/水在一大氣壓下的沸點是100'C。一鍋滾沸的水，在完全燒乾以前，溫度都是100'C。如果你來到氣壓很低的高山，同樣煮滾水，這時你覺得泡麵好像需要花比3分鐘更久的時間才會熟軟。這是因為氣壓偏低的高山上，水的沸點不是100'C，而是低於100'C的某個溫度。那如果把氣壓不停地加大，會怎樣？當氣壓高於水的臨界點壓力時，液態水它會隨著你對它加熱而直接膨脹體積，沒有滾沸現象，也沒有沸點可言，它就是一種高壓高溫流質。超超臨界蒸汽，就是壓力與溫度都非常高，能有效保證不會出現沸騰冷凝現象的蒸汽。在過去，因為水沸騰與冷凝造成的液－氣相變化，對於蒸汽渦輪機而言，是很麻煩的問題。一顆黃豆大的水珠擊中飛快運轉的渦輪機葉片，就會像子彈一樣，可以把葉片撞毀。如今有了水的超超臨界流體，水不再有液相與氣相之分，它就是一坨均質的流體，你加熱它就膨脹，你冷卻它就收縮。如此一來，蒸汽渦輪機，它會非常好控制，輸出機械功用於發電，可以把運轉狀態維持在能源效率最高的狀態。想獲得這樣超高溫超高壓的超超臨界流體，就要有熱值和發熱率都很巨大的燃煤加熱設施。台電打算用的是高品質的粉煤，燃燒溫度也從700'C提高到1300'C。除了無法避免的硫氧化物與氮氧化物，這樣的燃煤廢氣只含有二氧化碳，水蒸氣，以及少量的灰分。容我為您翻譯一段：A typical new subcritical plant will have a thermal efficiency of 38 per cent, meaning that 38 per cent of the thermal energy contained in the fuel is converted into electrical energy fed into the grid.傳統燃煤電廠熱效率約38%，意思是說，燃煤產生的熱能中，有38%的比例最終會轉為電能，然後供應到輸配電網裡。A supercritical plant will have an efficiency of maybe 42 per cent and a typical ultra-supercritical plant will achieve around 44 per cent (designs going up to 47 per cent are being developed).然而超臨界燃煤電廠的熱效率可達42%，而超超臨界燃煤電廠的熱效率可達44%，目前還有新設計的47%熱效率電廠正在興建中。台電既有的38%熱效率傳統煤電廠，和深澳電廠打算採用的44%熱效率超超臨界燃煤電廠。（揮揮手）各位社員，別睡了，擦擦口水，看清楚！嗯，簡單講，你們責罵台電這些北七，竟敢興建效率高達44%的新型節能高效低污染發電機組，來取代傳統38%低效高污染機組。你們用選票教訓台電，逼迫台電必須立即停止為諸位省荷包助環保的行為。諸位跟著紅媒作亂，用"乾淨的煤"當笑點，沒腦子跟著嘻笑怒罵，把台電罵得抬不起頭來。然後諸位投票，否決台電替你省發電成本並改善空污排放的努力。最終諸位以選票教訓了台電，讓台電了解一件事：當科學遇到政治，還是低頭挨一刀吧！就讓搞政治的來霸凌專業吧，反正這世道已經沒處說理了，大家都不用腦子，都不聽專業意見，大家都在霸凌罵台電！反正只要敢出聲反抗紅媒的霸凌，就會被蠢貨指謫為"正事不幹光扯政治，你是不是在搞政治社團"，不是嗎？也就只有少數像我這種人敢說出真相，敢出面反抗政治霸凌科學吧？因為我已經被罵皮了，不在乎再被沒腦子的人霸凌一次。

#臺灣地理 #能源政策 #優缺利弊得失

(1) 火力發電：透過燃燒煤、石油、天然氣等化石燃料，將其儲存的化學能轉化為熱能，將水蒸發，推動蒸汽機運轉，產生機械能，再轉換為電能的方法。目前為世界上最廣泛使用的發電方法。
優點：燃料相較之下較為低廉、且不受天候影響
缺點：產生溫室氣體、增加空氣汙染、易受國際價格波動影響
　國內現狀：目前台灣全國有 20 座火力電廠，供應國內 77％ 的供電；而燃料則全部仰賴進口，石油主要由西亞輸入，天然氣及媒主要來自東南亞地區。

(2) 核能發電：透過核分裂的連鎖反應產生熱能，將水蒸發，推動蒸汽機運轉，產生機械能，再轉換為電能的方法。
優點：單位原料提供能源高
缺點：會產生放射性廢棄物、周邊海域水溫升高
　國內現狀：目前國內有三座服役中的核電廠，短期內仍無除役計劃，核四廠則因為廠區安全問題及國內反核聲浪高漲，目前議題仍擱置中。

(3) 水力發電：利用水庫、湖泊、河川水的位能轉換為力學能推動發電機來發電。
優點：乾淨、可再循環，可同時蓄水、滯洪
缺點：興建水庫會破壞河川生態環境，並造成海岸線後退等問題
　國內現狀：目前國內服役的電廠共有11座，其中最具代表性的首推日月潭水力發電廠，其複雜程度獨步全球。

(4) 地熱發電：利用地球內部高溫，將水引入地底，產生水蒸氣推動渦輪機的方法。
優點：省去燃料費用、不造成額外空氣汙染
缺點：鑿井成本高、地底的硫化物會造成機組腐蝕
　國內現狀：目前國內運作中的地熱發電廠有清水地熱發電廠，於民國 70 年落成，後因管線結構問題嚴重，導致出水量逐年遞減，只運轉了 12 年，就因為不符合經濟效益而關閉。，以及機組腐蝕等問題關廠，但學界仍看好其潛力，故於停擺近二十年後重新投入重啟工程，已於 2013 年完成連續一個月不停機的測試，未來前景看好。

(5) 風力發電：以風力直接推動扇葉及發電機發電。
優點：乾淨，可再循環
缺點：運轉時產生噪音、造成周邊地區地表溫度升高、受天候限制、威脅鳥類生態及飛航安全、平均風速需達 3m/s 以上方具經濟效益
　國內現狀：台灣的風力發電能量密度含量居全球排名第二（第一是紐西蘭），西部沿海一帶冬季因有強勁的東北季風吹襲，且可建置地點亦 不少，因此成為台灣發展風力發電之最佳地點。

(6) 太陽能發電：是一種直接以光照射可直接照光輸出電流之光電半導體薄片的方法。
優點：不造成額外空氣汙染、光能取之不盡
缺點：晶片的製造過程中會產生大量的有毒廢棄物、且易受天候限制、轉換效率低
　國內現狀：能源局在3年前推行的陽光屋頂百萬座計畫，鼓勵民眾在自家屋頂裝設太陽能發電系統，並由政府保證收購。

(7) 生質能發電：有機物經自然或人為化學反應後，作為能源加以燃燒、或經由微生物的厭氧反應產生沼氣（主要為 CH4）再行運用。
優點：燃燒過程不產生 SO2
缺點：需要大片的土地、肥料與殺蟲劑
　國內現狀：台灣目前生質能發電為遍佈全台的 24 座焚化發電廠。

(8) 海洋能發電：
i.潮汐發電：利用潮汐一天兩次的漲落，推動發電器來發電，但唯有潮差超過 3 公尺以上，方具經濟效益。台灣較無此潛力。
ii.波浪發電：當海浪衝擊時，將帶動機組裡的活塞，造成高壓的海流，經由管線輸送至海岸邊，推動岸邊的發電機，並轉換為電能的手法。台灣沿海地區因受季風影響，波浪資源蘊藏豐富，是十分具發展潛力的海洋能源。
iii.洋流發電：利用洋流推動架設在海底的發電機，藉以發電。台灣東部因黑潮流經，提供穩定的強勁洋流，極具有開發價值。
iv.溫差發電：利用海洋表面及海底的溫差來發電。台灣東部沿岸地勢陡直，沿海變深達 800 公尺，水溫約5度，而表層因黑潮暖流流經，水溫約25度，因地形及水溫條件佳，深具發電之潛力。
優點：不消耗任何燃料、無廢料、不會製造空氣汙染、水汙染、噪音汙染，且整個發電過程幾乎不排放任何溫室氣體，全年皆可發電，十分穩定
缺點：資金龐大、發電成本高、海底管線架設風險高、有影響沿海地區生態之疑慮