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研究生: 陳湘怡
Chen, Siang-Yi
論文名稱: 一貫作業鋼鐵廠之質能平衡與汽電共生分析
Analyses on Mass-Energy Balances and Cogeneration in an Integrated Steel Mill
指導教授: 林大惠
Lin, Ta-Hui
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 118
中文關鍵詞: 經濟分析汽電共生生態工業園區
外文關鍵詞: EIP, economical analysis, cogeneration
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  •   本研究以高雄臨海工業區能源資源整合的概念為出發點,首先針對中鋼公司進行煉鋼製程與整體質能平衡之資料蒐集與分析,以作為區域性能源資源整合之參考依據。中鋼公司為一貫作業鋼鐵廠,簡單說,所謂一貫作業鋼鐵廠就是從原料一直到製成成品的工廠。本研究主要敘述一貫作業前段煉鋼流程,包括煉焦製程、燒結製程、高爐煉鐵製程與轉爐煉鋼製程,其生產設備與質能平衡。
      而後,本研究對於中鋼公司蒐集有關汽電共生實廠之熱電協同運轉相關資料後,並針對實廠所使用之燃煤特性與運轉條件作整理統合後,再進一步進行汽電共生系統熱電協同運作之經濟評估及分析,以作為未來區域性能源資源交換整合之用。一般汽電共生系統採用一座鍋爐搭配一部發電機(一對一系統),而中鋼公司之動力工場屬於多座鍋爐所產蒸汽匯集後分配至各發電機。因此在本研究中提出兩個評估方案,首先針對一對一系統作經濟效益評估,而後,更近一步探討兩座鍋爐產製之蒸汽匯集後分配至兩部發電機(二對二系統),其經濟效益評估與可操作極限分析。研究結果顯示二對二系統,在系統主蒸汽量調配上之變化較一對一系統更多。但因發電機設計限制,二對二系統有其操作極限:當主蒸汽流率總和小,不易超出發電機極限,但可操作範圍亦較小;當主蒸汽流率增加,蒸汽配置變化更廣,卻也因主蒸汽流率總和大,所以受到發電機極限之限制更明顯。
      日後,可將中鋼公司與臨海工業區各研究產業進行能源資源整合,建立國內區域性能源與資源整合完善資料庫與實際經驗,進而未來推行全面性的輔導推廣,以期達到高效率、低污染和高經濟價值之實際表現。

      In the first part of this research, the steel-making process and mass-energy balance data in China Steel Corporation were collected and analyzed so as to provide guidelines for localized mass-energy integration. In the analysis, the concept underlying Kaohsiung Coastal Industrial Park were taken as the starting point. China Steel Corporation is an integrated steel mill, capable of processing raw materials until final products. We focused our attention on the mass-energy flow during coke making, sintering, iron making and steel making.
      The second part of this research was concerned with the economical analysis of the electricity-steam cogeneration in the China Steel Corporation by using the operational characteristics and cost of coal as parameters. Comparison of economical benefit based on electricity-steam ratio and capacity for different cogeneration systems has been done. The operational limit and economical benefit of a conventional one-boiler one-generator system and a two-boiler two-generator system was evaluated and compared. For a two-boiler two-generator system, the routing of main steam flow could be more diverse, but the trend of net income is the same as it is for a one-boiler one-generator system. The limitation to the operation of the two-boiler two-generator system comes from the design limits of the generator. When the combined rate of steam flow of the two boilers is high, it is more likely to be affected by the capacity of the generator.
      The present research results can be utilized in the establishment of a localized mass-energy integrated industrial park to achieve energy conservation and pollution reduction.

    摘要....................................................... Ⅰ 英文摘要................................................... Ⅱ 致謝....................................................... Ⅲ 總目錄..................................................... Ⅳ 表目錄..................................................... Ⅵ 圖目錄..................................................... Ⅶ 一、前言............................................. 1 1-1 國內能源概況.................................. 1 1-2 生態工業園區概論.............................. 4 1-3 區域性能源資源整合實例........................ 6 1-3-1 荷蘭RoCa3電廠........................... 6 1-3-2 丹麥Avedore發電廠......................... 8 1-3-3 丹麥Kalundborg工業共生中心................... 10 1-3-4 高雄臨海工業區........................... 11 1-4 研究目的...................................... 12 二、鋼鐵製程分析..................................... 14 2-1 煉焦生產流程.................................. 14 2-1-1 生產設備................................ 16 2-1-2 質能平衡................................ 17 2-2 燒結生產流程.................................. 19 2-2-1 生產設備................................ 19 2-2-2 質能平衡................................ 21 2-3 高爐生產流程....................................... 21 2-3-1 生產設備..................................... 23 2-3-2 質能平衡................................ 24 2-4 轉爐生產流程....................................... 27 2-4-1 生產設備................................ 27 2-4-2 質能平衡................................ 29 三、製程動力需求..................................... 31 四、汽電共生實廠之煤質分析與運轉性能................... 39 4-1 煤炭物性與燃燒特性............................. 39 4-1-1 煤炭物性...................................... 40 4-1-2 煤炭燃燒特性.................................. 42 4-2 不同煤種之煤質分析............................ 43 4-3 不同煤種之運轉性能............................ 43 4-4 使用新煤種應注意事項........................... 44 五、汽電共生實廠之經濟效益分析方法..................... 46 5-1 運算參數說明.................................. 47 5-2 運算流程說明.................................. 52 5-3 效益評估方案.................................. 53 5-3-1 一對一系統.............................. 53 5-3-2 二對二系統.............................. 54 六、汽電共生實廠之經濟效益分析結果.................... 56 6-1 一對一系統.................................... 56 6-2 二對二系統.................................... 59 七、結論與未來展望................................... 63 八、參考文獻......................................... 67 九、表.............................................. 70 十、圖.............................................. 82

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