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研究生： 蔡銘洲
Tsai, Ming-Chou
論文名稱： 最佳化配比分析--以燃煤火力電廠為例
Optimization Matching Analysis for Coal-fired Power Plant
指導教授： 陳家榮
Chen, Chia-Yon
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 工程管理碩士在職專班
Engineering Management Graduate Program(on-the-job class)
論文出版年： 2010
畢業學年度： 98
語文別： 中文
論文頁數： 148
中文關鍵詞： 煤 、硫氧化物 、氮氧化物 、情境分析 、最佳化
外文關鍵詞： Coal, Sulfur oxide, Nitrogen oxide, Situational Analysis, Optimization
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    • 傳統的火力發電機組，使用煤碳為燃料，其燃燒後排出之煙氣中含有煙塵、硫氧化物、氮氧化物及二氧化碳等，除造成環境的破壞，亦造成全球氣候變遷。燃煤發電機組已無法僅燃用單一種煤來達成發電與環保兼顧之目標，且因煤質對鍋爐運轉之影響甚鉅，故煤種的選用與配比必需謹慎分析與評估。
    燃煤發電廠燃用煤碳時，因煤質特性的差異，會降低鍋爐效率及超越環保限制，而增加發電成本，故在最低燃煤價格下，選用各類煤之最佳化配比，已成為重要課題。為減少購煤成本及降低對環境的衝擊，經由收集個案電廠的設備概況及煤質資料，再分析煤質特性與相關物料之關聯性及其對營運成本的影響，以做為燃煤配比分析時之參考依據，並運用線性規劃的決策模式，分析出在最低燃煤價格下各類煤之最佳化配比及煤價允許變動範圍。
    由個案電廠之實例分析中，確認建立之線性規劃數學模式，可求解出燃煤發電機組在諸多限制條件下，達成營運目標之各類煤最佳化配比，除降低購煤成本外，並增加燃煤採購的靈活性；同時可進而預估與煤碳相關之物料採購、販售金額及數量，空污物排放量及繳款金額，可幫助個案電廠訂定年度相關預算及物料採購、販售，提高整體營運績效。此外，從情境分析中，亦可提供個案電廠在進行設備改善或設備增設評估時，提高投資分析之準確性。

    As it is well known, traditional fire power plants are coal-fired. The exhaust gas, however, contains substances such as fly ash, sulfur oxide, nitrogen oxide and carbon dioxide, which worsen the environment and global warming. Unfortunately, there is no single type of coal that can be used to generate electricity with regard to the environmental protection. Apart from that, the quality of coal has a tremendous influence on the operation of the boiler. As a result, it requires a circumspect investigation and evaluation to select and matching the coal.
    Since various characteristics of the coal will decrease boiler efficiency and exceed the limit set by the environmental protection policy, the cost will consequently increase.To learn to lower the cost, the study investigates the conditions of the equipment in power plants and the data of burning coal. Then, it analyses both the relationship between the coal quality and the materials concerned, and the operation cost that is affected. Using the Linear Programming Model, this study obtains the optimization matching formula of coal with the minimum price and the range of price changes.
    This case study indicates that, by setting up the Linear Programming Model,the optimization matching formula can be obtained despite various limitations. Since the material purchasing, coal price, coal amount,payment and the emissions of air pollutants can be estimated in advance, it helps the power plant to set up the annual budget, including material purchasing and sales amount, and therefore to improve the overall operational performance. In addition, Situational Analysis can help power plants to increase the accuracy of investment analysis as they try to ameliorate the equipments or expand the power plant.

    目錄 中文摘要……………………………………………………………………Ⅰ 英文摘要……………………………………………………………………Ⅱ 誌謝…………………………………………………………………………Ⅲ 目錄…………………………………………………………………………Ⅳ 表目錄………………………………………………………………………Ⅵ 圖目錄………………………………………………………………………Ⅷ 第一章 緒論……………………………………………………………… 1 1.1 研究背景與動機………………………………………………… 1 1.2 研究目的………………………………………………………… 6 1.3 研究方法及流程………………………………………………… 8 1.4 研究範圍與限制………………………………………………… 9 1.5 文獻回顧………………………………………………………… 10 第二章 個案電廠煤碳燃用現況分析……………………………………16 2.1 個案電廠影響煤碳燃用設備概況………………………………16 2.2 個案電廠煤碳燃用處理流程……………………………………18 2.3 個案電廠煤碳來源及煤質特性…………………………………19 2.4 煤碳選用關聯性分析……………………………………………26 第三章 煤碳選用影響因素分析…………………………………………28 3.1 煤質分析及影響…………………………………………………28 3.2 煤碳之煤質及飛灰資料…………………………………………31 3.3 煤碳成份影響因素分析…………………………………………37 3.3.1 煤碳熱值及水份影響………………………………………37 3.3.2 煤質含硫份影響……………………………………………39 3.3.3 煤質含氮份影響……………………………………………41 3.3.4 煤質含灰份影響……………………………………………45 3.4 飛灰成份影響因素分析…………………………………………46 3.4.1 飛灰成份影響結渣性………………………………………46 3.4.2 飛灰成份影響設備堵塞……………………………………50 第四章 煤碳選用決策模式分析…………………………………………51 4.1 煤碳選用決策模式分析…………………………………………51 4.1.1 統計分析法…………………………………………………51 4.1.2 層析法………………………………………………………54 4.1.3 線性規劃法…………………………………………………57 4.2 煤碳選用決策模式………………………………………………59 4.3 煤碳選用數學模式架構…………………………………………60 4.3.1 目標函數……………………………………………………61 4.3.2 限制條件……………………………………………………62 第五章 資料處理及實例分析……………………………………………69 5.1 資料處理…………………………………………………………69 5.2 實例分析…………………………………………………………75 5.2.1 考慮物料成本及限制條件…………………………………75 5.2.2 僅考慮煤碳成本及限制條件………………………………79 5.2.3 個案電廠預估用煤量………………………………………82 5.3 情境分析…………………………………………………………84 5.4 延伸成效…………………………………………………………91 第六章 結論與建議………………………………………………………93 6.1 結論………………………………………………………………93 6.2 建議………………………………………………………………94 參考文獻……………………………………………………………………96 附錄 ………………………………………………………………………101 表目錄 表1.1 國內煤碳及天然氣採購平均價格變遷表…………………………2 表2.1 個案電廠燃煤火力發電機組設備概況表…………………………17 表2.2 定期契約「一般煙煤」採購品質規範（規範A）………………20 表2.3 現貨契約「一般煙煤」採購品質規範（規範I）………………21 表2.4 定期契約「低灰、特低硫亞煙煤」採購品質規範（規範C1）22 表2.5 現貨契約「低灰特低硫亞煙煤」採購品質規範（規範III-1）23 表2.6 主要煤源區煤質特性表……………………………………………25 表3.1 亞煙煤煤質成份統計表……………………………………………32 表3.2 印尼煤質成份統計量………………………………………………32 表3.3 大陸煤煤質成份統計表…………………………………………33 表3.4 澳洲煤煤質成份統計表……………………………………………33 表3.5 低硫澳洲煤煤質成份統計表………………………………………34 表3.6 亞煙煤飛灰成份統計表……………………………………………34 表3.7 印尼煤飛灰成份統計表……………………………………………35 表3.8 大陸煤飛灰成份統計表……………………………………………35 表3.9 澳洲煤飛灰成份統計表……………………………………………36 表3.10 低硫澳洲煤飛灰成份統計表……………………………………36 表3.11 煤碳各種試驗基準下測定結果換算表…………………………39 表3.12 一般燃煤火力電廠降低NOx的方法……………………………43 表4.1 數學模式之基本結構………………………………………………60 表4.2 變數統計一覽表……………………………………………………68 表5.1 煤碳關聯成本表……………………………………………………71 表5.2 限制條件關聯資料一覽表…………………………………………72 表5.3 目標函數係數彙整表………………………………………………73 表5.4 限制條件係數及右側值彙整表……………………………………74 表5.5考慮物料成本之各機組各類燃煤最低燃煤價格最佳化配比表…76 表5.6 考慮物料成本之各類煤彙整表……………………………………77 表5.7考慮物料成本之敏感度分析表……………………………………78 表5.8僅考慮煤碳成本之各機組各類煤最低燃煤價格最佳化配比表…79 表5.9僅考慮煤碳成本之各類煤彙整表…………………………………80 表5.10僅考慮煤碳成本之敏感度分析表………………………………81 表5.11 個案電廠各類煤原預估數量表…………………………………82 表5.12 三種模式各類煤數量及金額彙整表……………………………82 表5.13 情境分析組合表 …………………………………………………84 表5.14 情境1各類煤最低燃煤價格之最佳化配比表……………………85 表5.15 情境2各類煤最低燃煤價格之最佳化配比表……………………86 表5.16 情境3各類煤最低燃煤價格之最佳化配比表……………………87 表5.17 情境4各類煤最低燃煤價格之最佳化配比表……………………88 表5.18 情境5各類煤最低燃煤價格之最佳化配比表……………………89 表5.19 情境分析結果表 ………………………………………………90 表5.20 情境分析差異表 ………………………………………………90 表5.21 年度預估物料金額彙總表 ………………………………………91 表5.22 年度預估物料數量彙總表 ………………………………………92 附表1 情境1-不考慮硫份限制之煤量及煤價…………………………114 附表2 情境2-不考慮氮份限制之煤量及煤價…………………………121 附表3 情境3-不考慮結渣性限制之煤量及煤價………………………128 附表4 情境4-不考慮灰份限制之煤量及煤價…………………………135 附表5 情境5-不考慮氧化鈣限制之煤量及煤價………………………142 圖目錄 圖1.1 國內煤碳及天然氣採購平均價格變遷圖…………………………2 圖1.2 台電公司2008年各項燃料費用佔比………………………………3 圖1.3 台電公司2008年各項燃料發電量佔比……………………………4 圖1.4 淨煤技術發展圖……………………………………………………6 圖1.5 研究流程圖…………………………………………………………8 圖2.1 個案電廠煤碳燃用處理流程示意圖………………………………18 圖2.2 燃煤成份選擇關聯圖………………………………………………27 圖3.1 煤質分析報告………………………………………………………29 圖3.2 燃煤成分影響運轉及環保分項說明圖……………………………30 圖3.3 燃煤中氮轉化為NOx之方式………………………………………42 圖3.4 飛灰結渣機理流程圖………………………………………………47 圖3.5 結成塊狀的飛灰（Popcorn Ash）………………………………50 圖3.6 觸媒塊堵塞情形………………………………………………50 圖4.1迴歸分析流程圖……………………………………………………53 圖4.2層析法分析流程圖 …………………………………………………56 圖4.3 線性規劃分析流程圖………………………………………………58 圖5.1 煤碳選用資料處理流程圖…………………………………………70 圖5.2 考慮物料成本之各類煤量及煤價百分比圖………………………77 圖5.3三種模式各類煤數量百分比比較圖………………………………83

    中文
    1.王寒秋與程顯峰，電廠燃煤鍋爐硫與氮的控制，中國應用能源技術期刊，第94期 (2005年第4期) ，2005年。
    2.王運民，電廠混煤燃燒最優摻配比例的確定，長沙理工大學學報( 自然科學版)第1 卷第2 期，2004年。
    3.台電公司企劃處，九十七年度經營績效分析，2009年。
    4.林銳敏等，燃煤品性對發電廠排放廢氣特性探討與季節性營運管理，台電公司、國立高雄第一科技大學，2004年。
    5.倪呈剛，印尼煤特性及其在電廠的應用研究，浙江大學碩士論文，pp.20~63，2006年。
    6.吳碧君，燃燒過程中氮氧化物的生成機理，電力環境保護，第19卷第4期，2003年。
    7.吳克河等，火電廠配煤優化模型的研究與實現，中國電力教育2008年研究綜述與技術論壇專刊，2008年。
    8.高雄縣政府環保局，電力設施空氣污染物排放標準，2001年。
    9.許志義等，各型發電機組成本分析與評估方法之研究，1990年。。
    10.個案電廠1、2號機設備說明書，1982年。
    11.個案電廠3、4號機設備說明書，1984年。
    12.個案電廠1號機2005年及2007年大修報告。
    13.個案電廠2號機2006年及2008年大修報告。
    14.郝麗芬等，灰成分與灰融性關係的研究，電力學報，第21卷第3期，2006年。。
    15.陳志廉，經濟部1995年度研究發展報告：燃煤機組容許煤質評估研究，pp.17~28，1995年。
    16.陳家榮，台電最適燃煤調配系統規劃研究，台灣電力公司與國立成功大學建教合作案，1992年。
    17.陳建平，煤碳燃燒產生SOx的控制技術，遼寧工程技術大學學報，第22卷增刊，2003年。。
    18.陳順宇，迴歸分析，第2章至第4章，華泰文化，2000年。
    19.張順林，電煤價格的確定及其影響因素分析，煤質技術，第4期，2003年。
    20.張傑等，鍋爐結渣原因分析及預防措施，鍋爐技術，第39卷第5期，2008年。
    21.經濟部永續能源政策綱領（2008.06.05）
    22.劉賓陽，作業研究，pp.17~118，2000年。
    23.劉春艷，線性規劃在經濟管理中的應用，電力學報、第23卷第6期，2008年。
    24.趙燕與鄒進，煤中水分對火電用煤收到基低位發熱量計價的影響，煤質技術，第3-4期，pp.36~37，2008年。
    25.環保署，空氣污染防治法之電力設施空氣污染物排放標準，2003年。
    英文
    1. Bauerle G. L,Wu S. C.and Nobe K， Catalytic reduction of nitric oxide with ammonia on vanadium oxide and iron –chromium oxide （J）.lnd Eng Chen Prod Res Dev,pp.268~273，1975。
    2.Bore F P ,Hegedus L L,and Gouker T R,et al.controlling power plant NOx emissions（J）.chemtech,pp.312~319，1990
    3.Bruce G. Miller，Coal Energy Systems，Chapter 1 Introduction to Coal. pp.5~6，2005。
    4.Bruce G. Mille，Coal Energy Systems ,Elsevier Academic Press, chapter 3：The Effect of Coal Usage on Human Health and the Environment. pp.77~117，2005。
    5.Bruce G. Miller，Coal Energy Systems ,Elsevier Academic Press, chapter 3：Coal Combustion. pp.195~236，2005。
    6.Lam, K.B., Wilkinson, P.J. and King, J.L. Application of low NOx axial swirl burners to Castle Peak B station, 9th Conference of the Electric Power Supply Industry (CEPSI),Hong Kong, pp. 362-370. (Assoc. of the Electricity Supply Industry of E. Asia and W. Pacific)，1992。
    7.Pohl, J.H. and Sarofim, A.F.（1976）, Proc. 16th Symp. (Int.) on Combustion, Pittsburgh, pp.491-501，1976。
    8.Shinji Kambara and Bordword G R.，Relation between function forms of coal nitrogen and NOx emissions from pulverized coal combustion [J]．Fuel，pp.1551-1554，1995。
    9.Stultz, S.C.& J.B. Kitto (eds)（1992）, Steam, Its Generation and Use, 40thed. Barberton, OH: The Babcock & Wilcox Company.
    10.The Babcock & Wilcox Company Trademarks in Edition: 41，chapter 21 Fuel Ash Effects on Boiler Design and Operation pp.21-7~21-15，2008。
    11.Wall, T. F.， Principles of Combustion Engineering for Boilers (Harcourt Brace Javanovich, London), pp.197–294，1987。
    12.Wang Chun-bo, Li Yong-hua & Chen Hong-Wei., Study on combustion characteristics of blended coals. Proceedings of the CSEE Chin.Soc.for Elec. Eng. Vol.25 No.18 .pp.97~103，2005。
    網址
    1.http://contentdm.lib.byu.edu/ETD/image/etd1332.pdf . Xiaoyu Guo（2006） POISONING AND SULFATION ON VANADIA SCR CATALYST .
    2.http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/03/scr-sncr/presentations/Craig.pdf：Popcorn Ash at Bowen Power Plant--Experience and Removal Strategies
    3.http://www.ctci.org.tw/public/Attachment/8121910201271.pdf台灣淨煤技術發展現況與展望
    4.http://eadwww.ujn.edu.cn/gyfx/wlkt/dzja/07.pdf

    下載圖示 校內：2015-07-20公開
    校外：2015-07-20公開
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