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燃煤燃氣比較

燃煤與燃氣對空氣污染的影響,可以分「溫室氣體」,以及區域性的「空氣污染物」兩個部分。

溫室氣體的比較

在「溫室氣體」部分,《京都議定書》定義的六種「溫室氣體」:二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、全氟碳化物(PFCs)、氫氟碳化物(HFCs),以及六氟化硫(SF6)。

若純以燃燒百萬Btu(英熱單位,British thermal unit)的天然氣與煤比較,燃氣會產生53.1公斤、燃煤會產生95.3公斤的CO2,燃氣的探排為燃煤的55.7%,不過,在實際發電的過程,由於各種不同機組熱能轉換效率不同,會產生出不同的碳排結果。

燃氣與燃煤電廠,在運作機制上有一個重要的差別,那就是由於天然氣本身是氣態,直接帶動燃氣渦輪發電,可以另行連接一組蒸氣渦輪,構成「複循環」,增加燃燒的效率,從而使每度電的碳排放量降低。

至於燃料為固態的燃煤機組,無法設計複循環系統,只能透過燃料的改善、或提高蒸氣鍋爐內水蒸氣的壓力與溫度,使其溫度超過攝氏580度或主蒸汽壓力28MPa以上(參考參考),此時,鍋爐內溫度或壓力遠高於水的臨界值,提高燃煤的效率,此稱為超超臨界(Ultra-supercritical);此外,在末端也可以利用碳捕捉、封存技術,控制碳排放;若從台灣各電廠的表現比較,2010到2015年,燃氣電廠的每度電的CO2排放,大約是燃煤電廠的46%。

另外,也需注意天然氣在開採、運送、儲存、投料…等過程中,較二氧化碳更為嚴重的溫室氣體甲烷(參考)洩漏的問題(參考:美國加州天然氣洩漏事件),現在運作中的油氣設施,是甲烷排放的最大來源(參考),近年美國由天然氣獲得的能源比例不斷攀升,也造成燃氣在溫室氣體的排放上,逐漸超過燃煤(參考);天然氣已經成為全球暖化的重要課題之一(參考)。

除此之外,為使天然氣易於運輸、儲存,於天然氣田生產之天然氣,需要經淨化後,以超低溫零下162度液化成液化天然氣(Liquefied Natural Gas, LNG)(參考LNG的運輸儲存),如此,也產生天然氣運輸與儲存高耗能的問題。

區域性空氣污染的比較

而如果從區域性的化學物質,如硫氧化物(SOx,如二氧化硫SO2)、氮氧化物(NOx,如二氧化氮NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3);懸浮微粒(PM10)、細懸浮微粒(PM2.5)來看,燃氣所排放的硫氧化物低,二氧化硫也較燃煤少很多(約20%-40%,參考) 。

根據中興大學環工系教授莊秉潔的整理,顯示(如下圖),即便是排硫量最低的「超超臨界」燃煤電廠,實際的表現(燃煤的林口新火力發電廠vs.燃氣的大潭火力發電廠),仍然差距100多倍:

莊秉潔說,更重要的,是一般認為,燃氣機組並不會排放如鉛、鎘、汞、砷這些重金屬、致癌物質,而台灣的重金屬,差不多有一半,是從這些燃煤電廠、汽電共生設備排放出來的(參考)。