產學合作計畫－鍋爐效率改善研究及其應用

鍋爐系統是現代各種工業製造過程中提供熱能、產生動力的主要來源，因其設置容易、提供大量熱能、建造成本低等特性，故在工業生產中具有無法被取代的重要地位。工業用鍋爐依用途分為汽電式鍋爐、水管式鍋爐、煙(火)管式鍋爐等，一般正常效率在82~94%，鍋爐廣泛應用於汽電共生廠、化學工業製程加熱、造紙業、食品業之滅菌消毒製程、紡織業染整製程、電子製程清洗等等。無論使用何種型式的鍋爐，其重點仍是在於提昇能源使用效率及降低汙染排放量，以符合現今社會節能環保的需求。依據工研究報告(配合政策，98~101 年推動經濟部能源局鍋爐效率提昇計畫)，鍋爐的熱損失以排氣熱損為首要改善項目，約佔5~20%，亦即此部份的熱量若在鍋爐本體熱交換的階段，能被更有效率地利用來轉換蒸汽，將有助於鍋爐效率提昇、減少能源消耗。本研究針對煙(火)管式蒸汽鍋爐之熱交換效率，提出一改善、提昇效率的方法，以新設計可破壞煙管內壁流場之黏滯次層(viscous sub-layer)的簡易置入型裝置，來提昇煙(火)管內高溫氣體傳熱至壁面之效果，使其可更有效地加熱煙管外之水來產生蒸汽。目標為使煙管尾端排出煙氣之溫度可降低20℃，如此依分析可提高鍋爐效率1%，約等同節省燃料1%。以12 噸煙管式蒸汽鍋爐而言，假設燃燒液化石油氣，每公升15元，每年運轉8000 小時，則每年可節省燃料費用約120 萬元。另外，所設計的簡易置入型裝置，在鍋爐年度安排維修時，需能發揮具有清除煙管內積灰的效能，以提高維修效率和成效。最後，本計畫對提升鍋爐效率、提升廠商競爭力和節能減碳應有重要助益。