跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(54.224.133.198) 您好!臺灣時間:2022/01/29 21:33
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:何錦城
研究生(外文):Chin-Cheng Ho
論文名稱:生質能源之經濟與環保效益研究-以稻殼氣化發電為例
論文名稱(外文):A Study of Economical and Environmental Benefits of Biomass Energy─An Examlpe of Rice-Husk Gasification for Power Generation
指導教授:蔡 春 進
指導教授(外文):Chuen-Jinn Tsai
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:產業安全與防災學程碩士班
學門:環境保護學門
學類:環境防災學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:75
中文關鍵詞:稻殼氣化氣化爐生質能源二氧化碳排放
外文關鍵詞:Rice HuskGasificationGasifierBio-mass EnergyCO2 Emissiom
相關次數:
  • 被引用被引用:6
  • 點閱點閱:2073
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:1
生質能源之經濟與環保效益研究─以稻殼氣化發電為例
研究生:何錦城 指導教授:蔡春進 教授
國立交通大學工學院產業安全與防災學程碩士班
摘 要
本研究的目的在於評估下吸式稻殼氣化發電系統,應用在中大型碾米廠之經濟與環保效益。研究結果顯示,在經濟上是可行的,主要由於目前國內稻穀收割後,直接運往農會或中大型碾米廠,經烘乾、暫存、碾製、包裝、販售一貫作業。因此在農會或中大型碾米廠設置稻殼氣化發電系統,就地將稻殼廢棄物加以利用,無需支付運輸費用及稻殼廢棄物處理費,除了發電之效益外,其副產品稻殼灰之價格遠高於發電之效益。
以每天24小時,碾製稻穀54公噸之農會或中大型碾米廠產生10.8公噸之稻殼為例,設置100KW規模之稻殼氣化發電系統,每年淨發電量達375,360度,每度電力以2元計,可節省電費750,720元/年。可產生540公噸的稻殼灰,每公噸稻殼灰以6,000元計,產值達3,240,000元/年。稻殼若以廢棄物方式處理,每噸需支付300元之委託清運處理費,每年2,700公噸稻殼可節省810,000元/年。另外燃氣之冷凝液(俗稱木醋液,可做為農業之有機栽培及病蟲害防治)每年也有345.6公噸,產值達172,800元/年。因此每年每座氣化爐之生產毛額達4,973,520元/年,扣除十年折舊攤提、貸款利息、保險、操作、維修等直接與間接費用後,每座仍有1,394,520元/年之淨收益,約二至三年可回收成本。依問卷調查統計分析結果,有72.5 ﹪約290,191公噸之稻殼集中在中大型碾米廠,以每度電需稻殼0.0045公噸計算,290,191公噸之稻殼可發64,486,888度電。以每度電淨收益3.71元計,其年總淨收益達239,246,355元/年。
由於生質能源碳之來源係由生質物吸收空氣中之二氧化碳進行光合作用而生成,生質能源之利用所產生之二氧化碳,又完全回歸於生質物之成長所需,對整體環境之溫室效應氣體淨排放為零。經研究評估結果,若以直接燃燒稻殼回收能源時,每公斤稻殼之利用,可獲得1.00公斤二氧化碳之排放減量效益,即每年可獲得290,191公噸之二氧化碳排放減量效益,佔1999年全國二氧化碳總排放總量(204百萬公噸)的0.142 ﹪。
相對於火力發電,稻殼氣化每發一度電,可獲得0.85 公斤二氧化碳之排放減量效益,即64,486,888度電每年可獲得54,814公噸之二氧化碳排放減量效益,佔1999年全國二氧化碳總排放總量(204百萬噸)的0.0268 ﹪。另外稻殼含硫量極低,亦可減少NOx及SO2之排放,其環保效益相當明顯。
Abstract
The objective of this study is to evaluate the economical and environmental benefits of the down-draft rice husk gasifier for power generation system which applied in middle and large rice-hulling mills. The result shows that it is economically feasible . After havesting, the rice is transported to the Agricultural Association or rice-hulling mills for the processes of drying, milling, packing and selling. Hence, installing a rice husk gasifier for power generation system can recover the energy of rice husk and save waste treating and transportation fees. Besides the benefit of power generation, the by-product of husk ash is even more valuable.
Taking a 54 tons rice production plant in the Agricultural Association or rice-hulling mills for example, there are 10.8 tons rice husk produced for 24 hours operation per day, net power generation is 375,360 kw/year, the benefit of power is 750,720 NT$/year. The quantity of husk ash is 540 tons/year, the benefit of husk ash is 3,240,000 NT$/year, for 6,000 NT$/ton. If rice husk is treated as a waste, the total treating fees will be 810,000 NT$/year, for 300 NT$/ton. Besides, the condensed liquid of the gasifier syn-gas, can be used as a fertilizer and pesticide, the quantity is 345.6 tons/year, and the benefit is 172,800 NT$/year. Hence, the benefit of a rice husk gasifier for power generation system is 4,973,520 NT$/year, after deducting the direct and indirect cost of compensation, interests, insurances, operation, maintenance, the net profit is 1,394,520 NT$/year. The investment cost can be recovered in 2~3 years. According to estimation, 72.5 ﹪rice husk(about 290,191 tons/year)is collected by the Agricultural Association or middle and large rice-hulling mills, the total profits will be 239,246,355 NT$/year.
The carbon source of biomass-energy is from the photosynthesis of the plant absorbing carbon dioxide. The utilization of carbon producing carbon dioxide which recycles to organisms for growing. There is no effect for the discharge of globe warming gases. Without considering the problems of waste treatment and by-product recovery, Applying rice husk combustion to generate energy can reduce emission of 1.0 kg carbon dioxide per 1kg utilization of rice husk, which reduces emission of 290,191 tons/year carbon dioxide. Comparing with the power generation by fuel oil or coal combustion, rice husk gasifier power generation can reduce 0.85kg CO2 emission per 1kw power, total amount of 64,486,888 kw generated reduces emission of 54,814 tons/year carbon dioxide. In addition, rice husk contains trace sulfur, it may reduce the emission of NOX and SO2 , and therefore there is an obvious benefit in environmental protection.
目 錄 頁次
中文摘要………………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要……………………………………………………………………III
誌 謝………………………………………………………………………Ⅴ
目 錄………………………………………………………………………Ⅵ
圖 目………………………………………………………………………Ⅸ
表 目 錄 ……………………………………………………………………XI
第 一 章 前言…………………………………………………………………1
1.1 研究緣………………………………………………………………1
1.2 研究項………………………………………………………………3
1.2.1 國內主要生質能源產量與分佈資料收……………………………3
1.2.2 固定床稻殼氣化爐之設計與最適化操作…………………………3
1.2.3 國內外生物質氣化發電設備、操作條件
與本研究之比較分析………………………………………………3
1.2.4 稻殼氣化發電之經濟與環保效益分析……………………………4
第二章 文獻回顧……………………………………………………………5
2.1 稻殼之產量、組成與性……………………………………………5
2.2 稻殼之燃燒、裂解與氣化…………………………………………5
2.3 國外稻殼氣化發電文獻回…………………………………………6
2.4 國內稻殼氣化發電文獻回顧………………………………………8
2.5 稻殼氣化爐之設計與最佳化操作…………………………………9
2.5.1 氣化爐爐體之設計…………………………………………………9
2.5.2 定義空氣等值比…………………………………………………11
2.5.3 定義氣化強度……………………………………………………11
2.5.4 定義熱值轉換率…………………………………………………12
2.5.5 稻殼氣化爐之最佳化操作………………………………………12
第三章 研究方法…………………………………………………………13
3.1 研究流程及資料分析方法………………………………………13
3.2 生質能源之產量與分佈資料分析方法…………………………15
3.2.1 稻米生產及其廢棄物處理現況資料分析………………………15
3.2.2 玉米生產及其廢棄物處理現況資料分析………………………16
3.2.3 落花生之生產及其廢棄物處理現況資料分析…………………17
3.2.4 甘蔗之生產及其廢棄物處理現況資料分析……………………18
3.3 碾米業分佈與稻殼產量問卷調查資料之統計分析方法………18
3.4 生質物氣化發電之經濟與環保效益評估方法…………………20
3.4.1 氣化發電之經濟效益評估方法之指標…………………………20
第四章 結果與討論………………………………………………………23
4.1 研究結果…………………………………………………………23
4.1.1 碾米業稻殼產量與分佈問卷調查統計分析結果………………23
4.1.2 100kw稻殼氣化爐之經濟效益評估結果.………………………25
4.1.3 100kw稻殼氣化爐之環保效益評估結果...……………………28
4.1.4 玉米穗軸、花生殼、蔗渣氣化發電之經濟與環保效益………30
4.1.5 國內外生物質氣化發電設備、操作條件與本研究之比較分析31
4.1.6 本研究之發電效率與經濟效益與國內現有電廠之比較分析..33
4.2 討論………………………………………………………………34
4.2.1 進入WTO後稻米進口增加所造成的衝擊與建議.………………34
4.2.2 稻穀年產量問卷調查統計結果與農委會統計資料探討………36
4.2.3 經濟、環保效益評估結果與能源、環保政策之探討…………36
4.2.4 作業人員對於戴奧辛、多環芳香族碳氫化合物、重金屬
及游離二氧化矽暴露之探討……………………………………37
4.2.5 稻殼氣化發電最佳化操作條件之探討…………………………38
第五章 結論與建議………………………………………………………41
5.1 結論………………………………………………………………41
5.2 建議………………………………………………………………42
5.3 本研究之貢獻……………………………………………………43
參考文獻 ……………………………………………………………………44
1. 謝子惠,「『麥』弄『風』騷」,能源報導月刊,pp18~19 ,2001年2月.
2. 林榮堂等,「國家通訊執行摘要」, 行政院環保署國家通訊,
pp1~2, 1999年版(修正稿).
3. 行政院農業委員會農業統計資料庫, (http://www.coa.gov.tw),
2002.
4. 周更生, 稻殼灰製作多孔骨材之研究 , 能資所委託計畫 ,
pp 3~27, 1996.
5. 林冠儒, 「稻殼灰在煉鋼工業的應用」, 廢棄物熱裂解技術研討會論
文集, pp1~6, 工研院能資所, 新竹, 1996 .
6. 吳石乙, 「氣化技術原理與應用」, 生質能與廢棄物氣化技術研討會
論文集 , pp 5-12 , 工研院能資所, 新竹, 2000.
7. T.B. Reed, Biomass Gasification, Noyes Data CO.,New Jersey,
USA, 1981 .
8. Albrecht Kaupp, Gasification of Rice Hulls , Deutsches
Zetrmm Fuerentwicklungs Technologien , pp148~183 , 1984.
9. 王鴻博,「稻殼氣化發電研究」, 工研院能資所委託計畫 ,
pp 15~51, 1994.
10. 呂嘉弘等,「廢棄物能源利用技術研究(二)」, 能源基金計畫,
pp 41~51, 1996.
11. V.M. Tiango, Design and Development of a Continuous Small-
scale Rice Hull Gas Producer, pp 19~22, 1997 .
12. E.C. Beagle, 稻殼變能源, 中國對外翻譯出版公司,
pp 86~87, 1984 .
13. Cruz, Ibarra., Development of rice husk gas producer system
in the Philippines, Proceeding of the FAO Second Expert
Consultation on Producer Gas Development in Asia and the
Pacific Region. FAO Regional Office for Asia and the
Pacific, pp195-231,Thailand, Bangkok, 1983.
14. Kaupp, Air-blown gasification of rice hulls , Theory and
Praxis. PhD. Dissertation , University of California,
Davis, 1983 .
15. Goss, J. and K. Creamer., Report on the design and
development of a small scale producer gas generator
engine system using rice husks, USAID, Washington,
D.C.20523, 1984.
16. Creamer. K, Instrumentation and analysis of a small scale
rice hull gas producer/engine system for developing
contries, M.S.Thesis, University of California, Davis,
1985 .
17. Manurung, R. and A. Beenackers., An open core rice husk
gasifier for small scale applications, Twente University
of Technology. P.O. Box 217, 7500 AE Enschede, The
Netherland , 1985.
18. N.Coovattanachai, Gasification of husk for Small-scall
Power Generation, RERIC International Energy Journal ,
Vol 13, No.1, pp11~20, 1991.
19. 吳創之, 羅曾凡, 陽秀麗,「農業生物質氣化發電技術應用分析」
, 新能源月刊第17期, pp 5~11, 中國大陸, 1995.
20. 徐冰嬿等,「中國生物質氣化技術的研究現況及發展的關鍵技術」,
新能源月刊第17期, pp 14~18, 中國大陸, 1995.
21. 徐冰嬿等,「中國生物質氣化技術的發展與前景」,中國大陸廣州能
源研究所 ,
(http://www.newenergy.org.cn/energy/biomass/technology/)
22. 陳成慶, 稻殼氣化總報告, pp 71~111 , 1984.
23. 郭景宗、蘇金佳,「史特林引擎應用可行性評估研究」, 工研院能資
所委託計畫 , pp 25~27, 1994 .
24. 郭景宗,「利用生質能源發電之環保效益與推廣策略研究(II)」,
國科會研究計畫編號:NSC89-EPA-Z002-011 , pp2~6, 2000.
25. 呂嘉弘等,「廢棄物能源利用技術研究(三)」,能源基金計畫 ,
pp 4~62 , 1997.
26. 呂嘉弘等,「固定床式稻殼氣化發電系統之設計與測試」, 能源開發
與利用 , pp 185~206, 1998 .
27. 楊紹榮,「農業廢棄物處理與再利用」,
(http:/www.tndais.gov.tw), 2000 .
28. 周楚洋,「台灣農業廢棄物之現況與處理對策(I)-- 農作廢棄物」
,國科會研究計畫編號:NSC84-2321-B002-009 , pp7~13, 1995 .
29. 吳中興,「生質能廢棄物焚化系統開發之研究(I)」, 國科會研究
計畫編號:NSC84-2211-E002-001 , pp4~6 , 1995.
30. 蔡文田,「利用玉米軸穗研製低成本活性碳」, 國科會研究計畫編
號:NSC85-2211-E042-002 , pp1~9 , 1996.
31. 陳世爵、陳潤卿、楊培, 黃豆資料全集 , pp 29~35, 1986 .
32. 台灣工業產品資訊網<碾穀業,
(http://www.industry.net.tw/11/1153/), 2002.
33. 白賜清, 統計學 , pp221~295, 1999.
34. 唐麗英, 基本統計概念及其應用 , pp1-3b , pp2-7~pp2-17, 1999.
35. 吳創之等,「海南生物質氣化發電示範電廠」,中國太陽能學會生物
質能專業委員會論文集, pp22~26, 中國大陸, 2001.6.
36.「90年第三季能源指標月報」, 經濟部能源委員會,pp.5~45, 2001.
37.「90年九月能源統計月報」,經濟部能源委員會,pp.100~111, 2001.
38. 謝慶芳,「作物之有機栽培法」,台灣省農林廳農業推廣教材,
pp 21~22, 1994 .
39. 賴俊雄,「多環芳香族化合物勞工暴露調查」,行政院勞委會研究報
告(http://www.IOSH.gov.tw/data/18/abst104.htm),1992.
40. 郭錦堂,陳以新,「作業環境中多環芳香族化合物暴露研究」,勞工安
全衛生研究季刊第4卷4期,
(http://www.IOSH.gov.tw/data/18/J040485.htm),1996.
41. 劉紹興,「職業性癌症的研究趨勢」, 勞工安全衛生簡訊第29期
(http://www.IOSH.gov.tw/data/12/sp29-01.htm),1998.
42. 李國忠, 「台灣地區森林能源作物栽植可行性評估」,九十年度行政
院農業委員會(http://www.tfri.gov.tw/nf/report/10.htm)林業
試驗所科技委辦計畫期中摘要報告.
43.「台灣地區營造工程物價指數(總指數)表,基期:民國85年=100」
http://140.129.146.192/dgbas03/bs3/inquire/ccispl.files/htm
44. 張一岑,「有害廢棄物焚化技術」,聯經出版社, pp453~379, 1991.
45. C.David Cooper and F.C.Alley 著,望熙榮譯「空氣污染防制」,
pp71~91, 1998.
46. M. D. Brown, E. G. Baker and L. K. Mudge,Evaluation of
Processes for Removal of Particulates, Tars, and Oils from
Biomass Gasifier Product Gases, Energy From Biomass And
Wastes X, pp655~676, 1986.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top