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系統識別號 U0026-1908201111482100
論文名稱(中文) 以氫氧化鈉溶液降低燃氣中二氧化碳之研究
論文名稱(英文) CO2 Reduction in Fuel Gas by Using NaOH Solution
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 工程科學系專班
系所名稱(英) Department of Engineering Science (on the job class)
學年度 99
學期 2
出版年 100
研究生(中文) 許顥瀗
研究生(英文) Hao-Hsien Hsu
學號 N97981223
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 69頁
口試委員 口試委員-黃登淵
口試委員-周榮華
指導教授-趙隆山
中文關鍵字 火力發電廠  京都協議書  FGD設備  氫氧化鈉溶液  碳酸鈉溶液  液氣比  CO2去除效率 
英文關鍵字 Power Plant  Kyoto Protocol  equipment of Flue Gas Desulfuration(FGD)  Sodium Hydroxide Solution  Sodium Carbonate  L/G ratio  CO2 Removal Efficiency 
學科別分類
中文摘要 本研究利用燃煤火力發電廠既有之排煙脫硫設備(Flue Gas Desulfuration;以下簡稱FGD),在FGD吸收塔出口煙道設置燃氣取樣點,此處燃氣是剛做完除硫反應之氣體,反應生成大量之二氧化碳,利用取樣管路將燃氣導流至模擬吸收塔內,並將氫氧化鈉溶液以飼料泵打入塔內,進行二氧化碳之捕捉,伴隨反應生成碳酸鈉溶液,回收再利用於FGD設備之廢水處理之用途。
本研究使用三種濃度不同之氫氧化鈉溶液,分別是5M(20%w/w)、1.33M(5.32%w/w)、0.35M(1.4%w/w),由實驗比較各種濃度下之溶液,對於二氧化碳之去除效率。在實驗條件為二氧化碳濃度15%(v/v)、燃氣進氣溫度約為50℃、煙道壓力為1.78 kpa、PH為5~6等操作條件下,煙氣流量為3~5(ml/L)、液氣比(L/G)為6~10、噴嘴與除霧器裝置有否之控制變因下。CO2之去除效率介於56.3%~92.1%,實驗結果顯示影響CO2之去除效率由高至低依序是1.33M、5M、0.35M之氫氧化鈉溶液,且發現NaOH溶液為1.33M、煙氣流量3 L/min、液氣比(L/G)為10、並搭配噴嘴及除霧層為最佳實驗參數之組合。而依各控制變因對CO2去除效率之影響程度,由大至小排名:NaOH溶液濃度>液氣比>煙氣流量>噴嘴與除霧層。
英文摘要 This research uses the existent Flue Gas Desulfuration (FGD) equipment in a thermal power plant to build a sample port in absorber’s outlet chimney. The flue gases, taken at the port, have just been desulfurized and obtain a large amount of CO2 produced in the process. Flue gases are then directed into the simulated reactor. The NaOH solution is then injected into the reactor by a feed pump to capture CO2 and produce CaCO3 solution, which can be employed to process the waste water from FGD.
Three solutions of different NaOH concentrations are used in this research, 5M(20%w/w), 1.33M(5.24%w/w), 0.35M(1.4%w/w), to compare their CO2 removal efficiencies. The experimental conditions are as follows: inlet CO2 concentration is 15%v/v, the temperature of inlet flue gas is 50C, the pressure at chimney is 1.78 kpa and PH is 5~6. Under these control parameters, total gas flow rate is 3~5(L/min), the liquid/gas ratio is 6~10 and there are nozzles and mist eliminate parts in simulated reactor or not.
The CO2 removal efficiency is between 56.3~92.1%. According to the experimental data gathered, the CO2 removal efficiency at the three different levels of NaOH solution concentration from high to low are 1.33M, 5M and 0.35M. The best control parameters are the concentration of NaOH solution at 1.33M, the total gas flow rate of 3 (L/min), the liquid/gas ratio of 10, and with nozzles and mist eliminate parts in simulative reactor. Effects of different control parameters on CO2 removal efficiency from high to low are the concentration of NaOH solution, the liquid/gas ratio, the total gas flow rate, and the presence of nozzles and mist eliminate parts.
論文目次 摘要 I
Abstract……………………………………………………………………II
致謝………………………………………………………………………….IV
目錄 V
表目錄 VIII
圖目錄 IX
符號說明 XII
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2 文獻回顧 2
1-2-1 全球暖化及氣候變遷的影響 …………………………… 2
1-2-2 二氧化碳捕捉及封存技術(Carbon Capture &Storage) 之探討…………….......12
1-3研究動機與目的 17
第二章 實驗原理與理論 ………………………………………………20
2-1 實驗原理.………………………………………………………20
2-1-1 FGD現場設備簡介……………………………………….20
2-1-2 FGD系統流程介紹……………………………………….21
2-1-3 除硫原理……………………………………………….22
2-1-4 除碳原理…………………………………………………22
2-1-5 廢水系統鈣處理原理……………………………………23
2-1-6 廢水系統氟離子處理原理………………………………23
2-2 實驗理論…………………………………………………………25
2-2-1 反應吸收理論…………………………………………25
2-2-2 雙膜理論…………………………………………………25
第三章 實驗設備與方法………………………………………………30
3-1 實驗設備介紹……………………………………………………30
3-1-1 實驗吸收塔…………………………………………….31
3-1-2 NaOH進料系統………………………………………...32
3-1-3 循環系統………………………………………………34
3-1-4 進氣系統………………………………………………35
3-1-5 取樣分析系統……………………………………………36
3-1-6 其他設備、材料…………………………………………38
3-2 實驗方法與步驟…………………………………………………41
3-2-1 實驗規劃…………………………………………………41
3-2-2 實驗步驟…………………………………………………42
第四章 結果與討論………………………………………………………46
4-1 氫氧化鈉濃度對去除二氧化碳之影響………………………..47
4-2 煙氣流量對去除二氧化碳之影響…………………………… .48
4-3 液氣比對去除二氧化碳之影響………………………………..50
4-4 機械外力(噴嘴及除霧器)對去除二氧化碳之影響…………...52
第五章 結論與建議 .………………………………………………………53
5-1 結論 ……………………………………………………………53
5-2 建議……………………………………………………………55
參考文獻…………………………………………………………………57
附錄一 ……………………………………………………………………61
附表1 氫氧化鈉溶液0.35M(1.4%w/w)實驗數據………………………63
附表2 氫氧化鈉溶液1.33M(5.32%w/w)實驗數據表…………………64
附表3 氫氧化鈉溶液5M(20%w/w)實驗數據表………………………65
附表4 燃氣為3 (L/min)之實驗數據表…………………………………66
附表5 燃氣為5 (L/min)之實驗數據表…………………………………67
附表 6 液氣比為6之實驗數據表………………………………………68
附表7 沒有噴嘴及除霧層之實驗數據表………………………………69
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