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博碩士論文 etd-0817105-170613 詳細資訊
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論文名稱
Title
以靜電集塵裝置及濾袋室集塵裝置處理紙錢焚燒排氣之研究
Performance Studies on the Treatment of Ritual Money Combustion Gas by Electrostatic Precipitator and Bag Filter
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
129
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2005-07-02
繳交日期
Date of Submission
2005-08-17
關鍵字
Keywords
濾袋室集塵裝置、靜電集塵裝置、紙錢、金爐
Combustion chamber, Bag-house filter, Electrostatic precipitator, Ritual money
統計
Statistics
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中文摘要
摘要
紙錢燃燒排氣中含粒狀污染物,本研究分別以靜電集塵裝置(ESP)及濾袋室集塵裝置(BH)試驗其去除該排氣粒狀污染物之性能並作比較。
供試紙錢為市售代表性類別,灰份2.1-4.1%、表觀密度為0.26-0.48 g/cm3。紙錢燃燒排氣經抽風機抽引後,混合部分新鮮空氣,其溫度為300-400oC,該混合氣體再經鰭管式氣冷器冷卻至約130 oC後,再分別以ESP或BH作除塵試驗。
ESP除塵試驗顯示,在金爐出口溫度400-800 oC、ESP入口溫度100-120 oC、風量33 m3/min、集塵板間風速5-10 cm/s之試驗條件下,ESP可將入口粒狀物(TSP)濃度由6-392 (平均83) mg/Nm3,去除至1-143 (平均22) mg/Nm3。ESP初始運轉TSP去除效率為80-99%,但經幾次運轉後其效率明顯降低,必須再次清洗集塵板,方可再提升效率;隨著清洗次數之增加,ESP之使用時間愈短。金爐排氣經ESP處理前後之TSP排放係數分別為0.0295-9.94 (平均值±標準差=1.81±2.25) 及0.031-3.36 (平均值±標準差=0.27±0.26) g/(kg紙錢)。
在BH(外管流至內管過濾方式,內含外徑0.13 m、長度1.6 m之濾袋23只,處理風量30 m3/min)過濾速度3.3 cm/s,逆洗空氣壓力3-5 kg/cm2,逆洗循環時隔30-60秒,脈沖時間0.25秒之操作條件下, BH可將其入口TSP由9-182 (平均72) mg/Nm3去除至0-12 (平均2) mg/Nm3。處理前後之TSP排放係數分別為0.0176-1.64 (平均值±標準差=0.52±0.33) 及0-0.491 (平均值±標準差=0.02±0.05) g/(kg紙錢),平均去除效率大於90%。操作實務上,啟動時需先將濾袋反沖洗,操作中氣體經濾袋之壓差由<100 mmAq至超過300 mmAq方進行反沖洗;若過濾中進行反沖洗,一些微細粒狀物會於反沖洗濾袋擴張時排出,產生輕微白煙現象。
X光粉末繞射儀XRD (X-Ray Diffraction)分析結果顯示,經燃燒之紙錢底灰之O、Na、Al、Si重量百分比分別為49.9、11.8、23.8、15.1%;集塵器飛灰灰重量百分比為C 73.2%、O 26.8%,顯示有多量未燃燒碳留存。掃瞄式電子顯微鏡SEM (Scanning Electron Microscope)粒徑分析顯示,集塵器飛灰粒徑分布範圍為20-110 nm,平均45-60 nm;金爐底灰粒徑分布為50-300 nm,平均250 nm。
Abstract
Abstract
The research compares the efficiency of particle removal from exhaust of ritual money burning by an electrostatic precipitator (ESP) and a bag-house filter (BH), both have a capacity of around 30-35 Am3/min. A stainless steel chamber of 0.6 m in diameter and 1.0 m in height was used for the ritual money burning. Combustion gas from the chamber was cooled to 300-400oC by mixing with a certain proportion of ambient air and further cooled to around 100-130oC by a fin tube gas cooler before entering either to the ESP or the BH.
Results indicate that TSP in the influent gas could be reduced from 6-392 (average 83) to 1-143 (average 22) mg/Nm3 by the ESP with gas velocities of 5-10 cm/s at 100-120 oC through the spacing between collecting plates. TSP emission factors of 0.0295-9.94 (average ± standard deviation = 1.81±2.25) and 0.031-3.36 (average ± standard deviation = 0.27±0.26) g/(kg combusted ritual money), respectively, were obtained before and after the ESP filtration. Although the ESP had an initial TSP removal of 80-99%, the performance dropped in a few operation hours because of a fouling of the plate surfaces by the collected fume dusts. Cleaning of the plate surfaces helped in the recovery of the performance, however, it dropped after a few cycles of collection and cleaning.
Results from BH tests indicate that TSP in the influent gas to it could be reduced from 9-182 (average 72) to 0-12 (average 2.0) mg/Nm3 with the gas flow through the filter cloth with a velocity of 3.3 cm/s at 120-130 oC which resulted in an initial pressure drop of around 100 mmAq. It was observed that some fine dusts would escape from the cloth fiber spaces when the backwash pulse was operated. It is recommended that the backwash cycle should be minimized and trigged after the gas pressure drop over the cloth reaches up to 300 mmAq. TSP emission factors of 0.0176-1.64 (average ± standard deviation = 0.52±0.33) and 0-0.491 (average ± standard deviation = 0.02±0.05) g/(kg combusted ritual money), respectively, were obtained before and after the BH filtration. BH filtration is recommended for the TSP control in the ritual money buring.
XRD(X-Ray Diffraction) examination of a bottom ash sample indicates that the ash has an elemental composition of O, Na, Al, and Si of 49.9, 11.8, 23.8, and 15.1%, respectively. SEM(Scanning Electron Microscope) analysis indicates that the collected fly ash and the bottom ash have particle sizes of 20-110 (mostly 45-60 nm) and 50-300 (average 250) nm, respectively.
目次 Table of Contents
目錄

謝誌………………………………………………………………… Ⅰ
中文摘要…………………………………………………………… Ⅱ
英文摘要…………………………………………………………… Ⅳ
目錄………………………………………………………………… Ⅵ
表目錄……………………………………………………………… Ⅷ
圖目錄……………………………………………………………… Ⅸ
照片目錄…………………………………………………………… Ⅹ

第一章、前言……………………………………………………… 1
1.1 研究背景與動機……………………………………………… 1
1.2 研究目的與內容……………………………………………… 2

第二章、文獻回顧………………………………………………… 3
2.1 燒紙錢的由來……………………………………… 3
2.2 紙錢的分類………………………………………… 4
2.3 台灣目前廟宇燃燒紙錢現況……………………… 8
2.4 紙錢燃燒基本性質………………………………… 11
2.5 紙錢燃燒過程……………………………………… 14
2.6 燃燒廢氣之特性…………………………………… 17
2.7 選用空氣污染防制設備…………………………… 18
2.8 台灣地區大型寺廟不燒紙錢案例………………… 32

第三章、設備及方法……………………………………………… 34
3.1 試驗設備……………………………………………………… 34
3.3 燃燒廢氣計算………………………………………………… 50
3.4 紙錢燃燒廢氣測定採樣方法………………………………… 51
3.5 金爐中燃燒之特性與其控制設備評估研究………………… 52

第四章、結果與討論……………………………………………… 58
4.1 紙錢之表觀密度測定結果…………………………………… 58
4.2 紙錢之灰份測定結果………………………………………… 60
4.3 燃燒紙錢之成份及粒徑分析………………………………… 63
4.4 靜電集塵裝對於金爐燃燒所產生之粒狀污染物去除率測定結果………………………………………………………… 66
4.5 濾袋式集塵裝置對於金爐燃燒所產生之粒狀污染物去除率測定結果………………………………………………………………… 68
4.6 經濟評估……………………………………………………… 70

第五章、結論與建議……………………………………………… 76
5.1 結論…………………………………………………………… 76
5.2 建議…………………………………………………………… 77

參考文獻…………………………………………………………… 78

附錄一 固定污染源空氣污染物排放標準……………………… 82
附錄二 紙錢焚化排氣TSP濃度及排放係數計算公式…………… 88
附錄三 ESP粒狀物測定實驗記錄………………………………… 89
附錄四 BH粒狀物測定實驗記錄………………………………… 101


表目錄

表2.1 一般祭祀用途所用紙錢之種類及用途………………… 5
表2.2 拜神的紙錢有分類及其用法方式……………………… 7
表2.3 各類紙錢的近似分析…………………………………… 12
表2.4 各類紙錢的元素分析…………………………………… 12
表2.5 各類紙錢的發熱量……………………………………… 13
表2.6 焚化爐排氣粉塵粒徑分佈……………………………… 21
表2.7 粉塵去除設施比較……………………………………… 22
表2.8 各種粉塵廢氣處理技術比較…………………………… 22
表2.9 乾式靜電集塵器典型設計參數………………………… 30
表3.1 一般性空氣污染防制技術之優缺點說明……………… 56
表4.1 紙錢之表觀密度測定記錄……………………………… 58
表4.2 紙錢之灰份測定記錄…………………………………… 60
表4.3 以XRD分析底灰成份…………………………………… 63
表4.4 以SEM分析粒徑結果…………………………………… 65
表4.5 ESP處理費用概估……………………………………… 71
表4.6 BH處理費用概估………………………………………… 73
表4.7 ESP及BH串聯處理費用概估…………………………… 75

圖目錄

圖2.1 燃燒物質質量隨時間變化之示意圖…………………… 16
圖3.1 試驗設備流程圖及採樣點配置圖……………………… 36
圖3.2 冷卻器構造圖…………………………………………… 37
圖3.3 靜電集塵器內部構造圖………………………………… 38
圖3.4 濾袋室集塵器構造圖…………………………………… 39
圖3.5 氣體採樣系統…………………………………………… 45
圖3.6 不?袗?製粒狀物捕集吸氣嘴…………………………… 46
圖3.7 玻璃製圓形濾紙粒狀物捕集器………………………… 47
圖3.8 空氣污染控制設備選用之評估流程…………………… 55
圖4.1 ESP去除效率vs.累積使用時間作圖…………………… 66
圖4.2 ESP金爐中心溫度vs.進出口排放係數作圖…………… 67
圖4.3 BH去除效率vs.累積使用時間作圖…………………… 68
圖4.4 BH金爐中心溫度vs.進出口排放係數作圖…………… 69


照片目錄

照片2.1 台灣目前設置的環保金爐……………………………… 10
照片3.1 試驗設備之整體照片…………………………………… 40
照片3.2 冷卻器照片……………………………………………… 40
照片3.3 靜電集塵器內部構造…………………………………… 41
照片3.4 濾袋室集塵器構造……………………………………… 43
照片3.5 採樣設備構造…………………………………………… 48
照片4.1 量測密度及灰份之紙錢種類…………………………… 62
照片4.2 以XRD分析底灰成份…………………………………… 64
照片4.3 以XRD分析集塵器飛灰成份…………………………… 64
參考文獻 References
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