Page 33 - Vol.45
P. 33

佳，尤其是PM 2.5 。去除PM 2.5 的主要方式有過濾和靜電集塵兩               粒(<1 m)的去除效率。
                種。EP的初設成本較高，且有安全性的考量，但後續的保養                            在實場測試部分，有人以Wet-EP來處理焚化爐燃燒的後
                                                                                                      [03]
                成本則較更換濾材來的低，且EP對PM 2.5 的去除效率可達90%                  的廢氣，結果顯示微粒之去除效率可達97.5％ 。由此可知，
                以上。雖然EP對PM 2.5 的去除效率高但卻無法處理酸鹼氣體，                   Wet-EP對細微粒及奈米微粒都有極高的去除效率，若用於處
                而WLSC則相反。為了能夠同時處理酸鹼氣體及PM 2.5 ，本團隊                  理HT-SPM排放的PM 2.5 是一種經濟有效的處理方式。然而這些
                嘗試將WLSC與EP結合，導入溼式靜電集塵技術(Wet-EP)，同                  研究及測試僅探討了如何以Wet-EP去除PM 2.5 ，但未針對排氣
                時也克服傳統乾式EP及安全性的問題，並應用在處理HT-SPM                     中的酸鹼氣體進一步處理。故此，以Wet-EP處理PM 2.5 的同時
                清洗機台排放的廢氣。                                         也能夠有效的去除酸鹼氣體為本團隊的目標。最簡單的方式就
                                                                   是將WLSC及EP結合，然而在設計及操作條件的控制卻相當困
                2.  文獻回顧                                           難，還另需考量安全性的問題。
                    本廠由HT-SPM排放的硫酸銨微粒的粒徑皆小於2.5 m                   2.3  EP理論與效率模式
                (PM 2.5 )，因此袋式集塵器及靜電集塵器為最有效的去除方式。
                                                                       因Wet-EP主要是由EP結構上的改良而來，其理論收集模
                然而，袋式集塵器的壓損會隨著風量及微粒負荷量的增加而變
                                                                   式分為兩個部分，第一部分為微粒的充電效率，第二部分為微
                大，除了需定期更換濾材外，當壓損增加時風車加載所帶來的
                                                                   粒的收集效率。本文參考文獻中的的靜電集塵器收集效率模式
                能耗也不容小覷。相較之下，靜電集塵器可操作在高風量的環
                                                                       [04]
                                                                   計算 。其中微粒的電移動度(Zp)扮演了相當重要的角色，Zp
                境下，因此考慮到操作風量及微粒負荷的問題，對HT-SPM排
                                                                   越大代表微粒越容易被收集，其計算方式如式1 :
                放的廢氣而言，靜電集塵器為最佳可行性技術。
                2.1  靜電集塵器(EP)                                                                                                             (1)
                    靜電集塵可去除所有能帶電的固體粉塵及液體霧滴，並
                                                                                                           -19
                                                                       其中，n p =微粒的總帶電量；e=基本電荷1.6X10 C； =
                且可處理較大的廢氣量與粉塵量，一般設計良好的靜電集塵
                                                                   空氣黏滯係數(kg/m-s)；D p =微粒粒徑(m)。
                器，除塵效率皆可達95%以上。EP主要由放電電極與收集板
                兩部分組成，當施加在放電電極之電壓達到臨界電壓(critical
                                                                   3.  研究方法
                voltage)時，周圍的氣體將會離子化，並產生高濃度的自由電
                荷，此現象稱為「電暈放電(corona discharge)」。                   3.1  Wet-EP之設計與結構
                    儘管EP對微粒具有極佳的處理效率，且已廣泛的被使用
                                                                       因HT-SPM製程會使用到H 2 SO 4 、H 2 O 2 、NH 4 OH、D-HF
                於業界，但仍有些需要克服的問題。例如 : 當累積在收集板表
                                                                   及IPA等化學品，因此在排氣中會產生硫酸、氨氣、IPA及
                面的微粒負荷量增加時會導致EP的收集效率降低。為了解決
                                                                   PM 2.5 。而為了處理IPA，目前都是以Salix5000處理HT-SPM產
                此問題，最有效的方式就是在收集板的表面增加水流，在微粒
                                                                   生的酸鹼氣體，再藉由沸石轉輪系統去除IPA，然而這樣的方
                達到一定的負荷量後以水洗的方式清洗集塵板，如此一來就可
                                                                   式卻無法處理PM 2.5 。根據硫酸銨微粒的特性，未被處理的硫
                以避免上述的狀況發生，這種方式亦稱為「濕式靜電集塵」技
                                                                   酸銨PM 2.5 經過Salix5000後的高濕度環境會形成液滴，進而再
                術(wet electrostatic precipitator, Wet-EP)。Wet-EP除了能夠減
                                                                   釋放出H 2 SO 4 及NH 3 氣體，導致煙道的排放量上升。另外當這
                少效率下降的問題外，也有研究發現，增加氣膠流中的濕度能
                                                                   些微粒因後段風管的相對溼度降低，會再次結晶並且導致沸石
                                                   [02]
                夠降低微粒電阻係數，使EP的收集效率增加 。因此後續便
                                                                   轉輪的蜂巢式結構被阻塞，使得有效吸附面積變小，進而影
                有更多研究投入Wet-EP的研發，並將其商業化。
                                                                   響VOC的去除效率。針對此問題，本團隊與廠商合作依據需
                2.2  濕式靜電集塵器(Wet-EP)                               求設計的Wet-EP如 圖1所示(model : ECO-83-H, Chiyo Co., Ltd,
                                                                   Hsinchu, Taiwan)。此Wet-EP為雙塔式的結構，操作風量為
                    Wet-EP清洗集塵板的方式包含噴霧法及水氣凝結法兩
                                                                   5000CMH，前段為水洗單元用於去除酸鹼氣體；後段為除塵
                種。噴霧法即在集塵器上方或下方噴入水霧，在集塵板表面形
                                                                   單元用於處理PM 2.5 。當氣流進入Wet-EP後，會先經過含有填
                成一道水膜來去除累積的微粒，也是最常見的方式。一般而
                                                                   充物的填充層，以灑水的方式將下方填充物潤溼。當酸鹼氣體
                言，電暈放電時的電流越高，充電區的離子濃度也越高，微粒
                                                                   經過此段後，將氣態中高濃度的酸鹼氣體分子傳輸到液相中，
                的收集效率也越好。但當操作電流高至某一程度時，容易產生
                                                                   再藉由循環灑水及補充新鮮水的功能來維持效率，此設計與原
                閃火現象，因此電壓與電流的平衡也是EP的重要設計參數之
                                                                   理和一般的WLSC相同。值得注意的是，水霧的作用會導致前
                一。另外也有研究指出，當電壓電流控制得宜時，在水霧進入
                                                                   段水洗單元有部分微粒凝核成長。氣流進入後段除塵單元前會
                Wet-EP後，藉由電暈放電使液滴帶電後會大幅提高次微米微


                                                                                             FACILITY JOURNAL        03  2022  31
   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38