火力發電的廢氣如何處理？一套不夠裝兩套就好了嗎？ - 泛科學

靜電集塵器（electrostatic precipitator, ESP），是一般大型電廠用來去除微粒的方法，藉由放電電極線產生電暈放電（corona discharge），使空氣分子游離 ... 000文字分享友善列印000Promo化學物語環境生態能源動力火力發電的廢氣如何處理？一套不夠裝兩套就好了嗎？——煤的旅程（三）燃燒後處理篇鳥苷三磷酸(PanSciPromo)・2018/11/22・2800字・閱讀時間約5分鐘・SR值543・八年級＋追蹤文／陳柏宇前面我們討論了火力發電的讓污染減少的燃燒前處理以及燃燒新技術，但是事情還沒完……小時候，不論是大人或是老師，都會告訴我們做事情要做到最後一刻，有始有終。

對於污染物的處理也是一樣，來到最後一關，在火力發電的最後就是燃燒後處理（PostCombustionProcess）上場的時刻啦。

化石燃料在經過鍋爐燃燒後會產生煙道氣（廢氣）。

而煙道氣裡面主要含有以下幾種物質：硫酸鹽（SOX）、硝酸鹽（NOX）、有機揮發物（VOC）以及我們最在意的PM2.5懸浮微粒、重金屬。

現在的火力發電廠要符合空污法規，基本上都必須加裝許多空污的處理設備。

再厲害的燃燒技術，沒有這些設備的污染的排放量還是很嚇人的，加裝脫硫設備的前後比較如下圖。

數據來源：RenewEconomic 。

泛科學重製。

以下針對燃煤與火力電廠標準配備污染物處理流程進行討論！煙道氣從燃燒室出來後，會先經過選擇性催化還原反應（SelectiveCatalyticReduction,SCR）脫去氮氧化物，再經過除塵設備去除大部分懸浮微粒，最後經過排煙脫硫設備（FlueGasDesulfurization,FGD），脫硫後從煙囪排出。

燃煤電廠標準配備污染物處理流程，煙道氣會經過重重關卡才會排出。

第一關：SCR，現出原形吧氮氧化物所謂煙氣脫硝技術或是選擇性催化還原反應（SelectiveCatalyticReduction,SCR）是指在煙道氣中噴入氨氣等還原劑，在金屬或是金屬化合物催化下，將氮氧化物還原成氮氣與水。

這是國際上相對普遍且成熟的做法，整體效率大約為85%~90%以上。

此設備常放在第一站與鍋爐體結合，使煙道氣的溫度還維持在攝氏350~400度的時候，在金屬催化下進行氮氧化物的還原。

氨槽與觸媒單體。

圖片來源：台電網站第二關：除塵設備，微粒都給我不要跑除去微粒的設備主要有兩種，分別是靜電集塵器與濾袋集塵器。

靜電集塵器（electrostaticprecipitator,ESP），是一般大型電廠用來去除微粒的方法，藉由放電電極線產生電暈放電（coronadischarge），使空氣分子游離而形成帶電的空氣離子，空氣離子與微粒摩擦使之帶電，緊接著帶電的微粒在因為異性電相吸，被兩側的帶電擊板收集。

收集板或累積之粉塵微粒需定期由敲擊器震落，由底部之漏斗收集及儲存，蒐集的灰飛可以用作他途，例如溶入建材。

ESP。

圖／FLSMIDTH靜電集塵器通常的使用時機為：除塵效率要求高、具有經濟效益的粉塵回收、高溫廢氣除塵或廢氣及粉塵不具爆炸性。

靜電集塵器與袋式集塵器相類似，對於1µm左右之微粒去除率很高（更小的粒子不易帶電無法吸附），整體來說有99%以上的效率。

台電中火目前預備要將ESP進行升級，預計進一步提升去除效率。

而濾袋集塵器（BagFilterorParticleReducitonSystem,PRS），除污效率就更高了，其原理就跟一般家裡的吸塵器類似。

早期受限於材料特性，對於大型燃煤電廠不太適用；近幾年因於材料（複合材料）的進步，大型燃煤電廠也開始可以選擇以濾袋集塵器做為去除粒狀污染物的設備，林口電廠就是此例。

第三關FGD、和硫氧化物說分手最後，我們來到除污設備的最後一道關卡，排煙脫硫設備（FlueGasDesulfurization,FGD）。

台電方面主要採用的是濕式脫硫塔（石灰石膏法），將煙道氣送入塔內，塔中噴灑化學藥劑，讓硫酸鹽與石灰石（碳酸鈣）等鹼性物質作用，形成石膏（硫酸鈣）。

同時由前面步驟「漏網」的懸浮微粒，也可以將懸浮微粒洗入漿液中，這也是這個設備架設在最後端的原因。

生成的石膏可以製成石膏板等其他用途，整體的去除效率大約90~95%。

林口電廠以及麥電則採用海水脫硫法，利用海水的鹼性中和硫氧化物，整體效率也可達95%，相較於石灰石膏法，可避免使用大量淡水以及產生固體廢棄物，但廢水排入海中時必須要受到相當監控，避免污染海洋生態。

因此林口電廠也試著在排放口設置一套海洋牧場養魚，希望借以印證其排放水對海洋生態影響不大。

FGD。

圖片來源：台電網站最後，經過層層關卡的煙道氣最終還是要排入我們的大氣。

以林口電廠為例，煙道氣排出前會經過煙氣連續監測設施，所有的排放數據，電廠都有即時的監控、呈現在調度室的儀表板，並且直接與地方政府資訊連線，為民眾健康把關。

電廠的調度室，可以從右側螢幕看到煙氣連續監測設施的即時數字。

攝影/陳柏宇我們前面談到的這些整套設備都要價不斐，但這些設備都是有效率極限的，所以如何在最合理的情況下控制污染，以及從前頭的處理讓煙道氣本身的污染減少，都是需要考量的。

所以我說，那個二氧化碳呢？講完如何讓煤燒起來乾淨一點後，其實，我們都還沒討論到大魔王，也就是國際間最關心的污染物，二氧化碳。

大家都知道它會使氣候變遷惡化，這邊就要回到真正的「乾淨的炭」（CleanCoal）的意思，一般意指燃燒化石燃料的二氧化碳捕捉與封存（CarbonCaptureandStorage,CCS）。

技術性上為了讓二氧化碳容易捕捉，我們勢必得再提高煙道氣裡的二氧化碳濃度（煙道氣裡多數是氮氣）。

理論上會採用一些技術讓燃燒更有效率；再透過一些能與二氧化碳反應的化學成分或是吸附劑進行捕獲。

不過這些也都是另一個故事了，這邊就讓我偷懶省略一萬字，在使用煤炭仍然主流的趨勢下，國際上也越來越多電廠搭配上相關的新技術。

畢竟未來有減緩二氧化碳排放、碳稅即將開徵的壓力。

但想額外強調一點，化石燃料的使用，即便有再好的科技做搭配，排放二氧化碳仍是無法避免的。

而所有更「乾淨」也都需要付出更多經濟上、或者其他面向的代價。

值得被看見的技術進步隨著便利的電力帶來的繁榮，人們也逐漸要求更高的生活品質；某種程度上，這也是為何空污議題會越來越受到重視的原因。

在電力生產的背後，有許多人在崗位上努力為空氣品質、健康把關。

空污處理技術、電力穩定、能源轉型，這些都是臺灣現在面臨相對複雜的問題，必須要花更多心思理解。

燃煤發電固然帶來了較高的空氣污染，但配合優良的防制技術，仍然可以有效地抑低空污排放，在實務上這些電力也很可能是我們維生所必需的資源，不宜輕易全盤否定。

近幾年台灣的火力電廠，不管是燃煤或是燃氣，在飽受批評的同時，也都開始引入許多改善的方法，每個環節的改善與技術的進步都是淚水與汗水的累積，這些努力也值得被看見；也期許更多的朋友可以透過系列文章，對於電廠除污技術有更多的了解。

參考資料Leanandclean:whymoderncoal-firedpowerplantsarebetterbydesign循環式流體化床鍋爐本文由台灣電力公司委託/廣告，泛科學企劃執行相關標籤：二氧化碳火力發電煙道氣碳捕捉熱門標籤：大麻NASA女科學家量子力學CT值文章難易度剛好太難所有討論 0登入與大家一起討論鳥苷三磷酸(PanSciPromo)126篇文章・ 256位粉絲＋追蹤充滿能量的泛科學品牌合作帳號！相關行銷合作請洽：[email protected]相關文章就是想知道十萬個植物的為什麼！解開植物生長之謎的駭客兼翻譯——蔡宜芳專訪從色彩恆常性的兩個實驗，來理解人類怎麼看見色彩CO2不是廢物！以嶄新材料推進人造光合作用——林麗瓊專訪敞開心胸挑戰未知，發現抗癌關鍵「KLHL20蛋白」——陳瑞華專訪TRENDING熱門討論即時熱門「科學家也需要Art！」持續破解果蠅大腦神經迴路的李奇鴻18小時前不按理出牌的「科學工廠」！賽先生專訪161天前千萬別說《千萬別抬頭》有幫科學說了什麼——《科學月刊》122天前COVID-19爆發初期，與時間賽跑的病毒學家張永振——《疫苗商戰》12天前千萬別說《千萬別抬頭》有幫科學說了什麼——《科學月刊》122天前五則TED演講，讓你看懂「淨零」怎麼做62022/03/31學術研究既燒腦又燒錢，經費從何而來？——《疫苗先鋒》32022/03/30真菌與藻類的共生體，有著「陸上的珊瑚」之稱——地衣22022/03/23010文字分享友善列印010Promo來自台灣植物王國活得科學科學傳播就是想知道十萬個植物的為什麼！解開植物生長之謎的駭客兼翻譯——蔡宜芳專訪鳥苷三磷酸(PanSciPromo)・2022/04/06・3848字・閱讀時間約8分鐘＋追蹤本文由台灣萊雅L’OréalTaiwan為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃，泛科學企劃執行。

2018年「台灣傑出女科學家獎」傑出獎第十一屆傑出獎得主中研院分子生物研究所特聘研究員蔡宜芳，畢業自台灣大學植物系，在美國卡內基美隆大學（CarnegieMellonUniversity,CMU）取得博士，後於加州大學聖地牙哥分校（UniversityofCalifornia,SanDiego,UCSD）進行博士後研究，研究專長為植物分子生物學。

主要從事細胞膜蛋白的功能研究，在硝酸鹽轉運蛋白研究領域有卓越貢獻。

2021年蔡宜芳特聘研究員榮獲美國國家科學院（NationalAcademyofSciences,NAS）外籍院士（internationalmembers）。

如果妳撿到蔡宜芳掉的手機，可能很難立即知道失主是誰，甚至有點摸不著頭緒：因為她手機裡超過80%的照片，都是植物。

為何會選擇植物作為研究領域？身為中研院分子生物研究所特聘研究員，在植物分子生物學領域貢獻卓著的她卻說，這個決定其實「不太科學」，因為起心動念是自己「真的很喜歡植物」。

因為喜歡所以好奇，因為好奇而想要知道更多：許多lovestory都是這樣開始的，而研究領域的開展又何嘗不是一場超浪漫故事呢？也因為一般人都不夠認識植物，聽不懂植物的細語呢喃，更需要蔡宜芳這般熱愛植物的科學家，擔任植物駭客兼翻譯，讓不辨菽麥者也能偷聽花開的聲音。

故事，從一株異變的阿拉伯芥開始說起。

植物對於氮肥的攝取機制與調控方法正是蔡宜芳的研究主題。

圖／劉志恒攝影分子生物學突破：發現植物吸收硝酸鹽的關鍵蛋白CHL1上世紀50年代起的「綠色革命」，大幅提升了糧食生產量，餵飽了激增的地球人口，「氮肥」在其中功不可沒。

它對植物開花結果至關重要，然而植物透過什麼機制攝取氮肥？如何調控才能更有效地吸收？蔡宜芳研究的正是其中的分子機制。

氮，是生物存活的重要元素；從推動光合作用的葉綠素、各種代謝反應的酵素，到與遺傳相關的核酸中，都有氮的存在。

但對植物來說，要取得氮元素卻出乎意料地困難；大氣的組成中近五分之四為氮氣，但是除了藉由少數有固氮能力的微生物以外，植物只能使用在土壤中非常少量的氮源，吸收的型態有「氨鹽」與「硝酸鹽」，其中又以硝酸鹽為主。

但是，硝酸鹽是帶電離子，無法自行通過脂質構成的細胞膜，那到底植物如何利用硝酸鹽呢？為了解開這個長年來的謎題，蔡宜芳將目光投向一棵無法正常吸收硝酸鹽的阿拉伯芥突變株，並利用當時最新發展出來的分子生物技術，試圖找到出關鍵基因。

蔡宜芳表示，這個無法正常吸收硝酸鹽的突變株，在她約10歲時就被荷蘭研究者發現，這麼多年來在傳統技術底下被研究得相當透徹；卻直到她開始進行博士後研究，伴隨植物分子生物相關技術發展，才有方法找到關鍵的轉運蛋白。

這樣的研究自然充滿了挑戰，因為新技術還不穩固，就連實驗室老闆都曾勸她放棄。

不願投降的她，決定一邊持續研究氮代謝，一邊到其他研究室學細胞膜研究的新技術，1994年，蔡宜芳從美國回到台灣，持續研究進一步發現，位在植物細胞膜上的CHL1硝酸鹽轉運蛋白，除了作為硝酸鹽的「搬運工」，還有其他異想不到的功能。

在你我的印象當中，植物是被動的吸收養分：但其實當土壤中的的硝酸鹽變化時，植物會主動改變硝酸鹽的運作模式，這就是蔡宜芳團隊在2003年的重大發現。

運作模式的改變正來自於CHL1蛋白的磷酸化轉換，因此CHL1蛋白也具備作為「傳令兵」的功能。

透過CHL1，植物便能感應周圍的硝酸鹽濃度，幫助植物調控基因表現，以便能更有效率地利用硝酸鹽。

掌握硝酸鹽吸收的調控，在農業領域十分有發展潛力，蔡宜芳的研究進一步轉向，對接實際應用，期盼為農業的永續未來提供新解方。

除了CHL1硝酸鹽轉運蛋白的機制外，她也針對阿拉伯芥如何吸收與輸送硝酸鹽到不同組織的分子機制展開探索。

近期更研究探討是否能以育種或基因調控的方式，增進植物吸收硝酸鹽的效率。

由於硝酸鹽非常容易在環境中流失，因此多數的氮肥施放到田間後，植物也往往吸收不了；如果可以改善植物的吸收效率，就能減少施肥的浪費，連帶減少製造氮肥耗用的能源，也讓農作物長得更好。

好消息是，透過基因調控，蔡宜芳團隊已經在阿拉伯芥、菸草及水稻上實驗成功，並取得相關專利，期待未來將授權給生物科技公司進行下一步。

培養科學研究必備品：好奇心、科學思辯與毅力蔡宜芳從事研究的初衷是因為對植物的喜愛與好奇心，對她來說和植物有關的十萬個為什麼，猶如始終永遠拼不完的大型拼圖，從小時候就在蔡宜芳的心中佔據了重要位子，於是她「追根究柢」（如字面上意義），想靠自己解開植物現象背後的秘密。

人們對自己不了解又無法回嘴的植物充滿了誤解，往往覺得植物跟動物一點也不同，然而在蔡宜芳看來絕非如此，她表示，已經有研究發現，當我們這些動物咬下蔬菜的瞬間，植物裡頭負責傳導的的鈣離子就會產生變化。

「大家都覺得植物不會動不會叫，但其實植物是有感知的。

」蔡宜芳表示，植物其實都知道，只是用我們不懂的方式在表達，要靠研究才能一句一句地破解植物的密語。

圖／劉志恒攝影當然研究也不能自己埋頭苦幹，交流非常重要。

蔡宜芳擔任植物學期刊《PlantPhysiology》編輯多年，但回憶起剛建立獨立實驗室的階段，面對那麼多來自審稿人的刁鑽問題，當時的自己也難免生氣。

一旦轉換身份成為審稿人，被審的經驗也讓她更明白審查論文時該注意的重點，一來一往的思辨與答辯，反而讓她覺得很好玩。

「我自己有個突破，是因為被質疑的時候很生氣，可是不能光氣，也要想辦法解決。

就在生氣的時候，想出來的方法，最後變成我們實驗室很新的工具。

」而她也認為自己在替《Nature》等重要期刊審稿時，認真地給出言之有物的評論，幫她累積了領域內的信譽，才讓期刊編輯的位置找到了她。

蔡宜芳曾擔任植物學期刊《PlantPhysiology》編輯。

圖/《PlantPhysiology》網頁截圖像投稿審稿這般來回思辨的訓練，對科學家的養成非常重要，然而蔡宜芳觀察，科學思辨在台灣教育裡比較缺乏。

她舉例，在美國課堂上，老師會要學生先讀一篇論文，接下來整堂課則要學生批評論文有什麼問題。

「我們在台灣被訓練的人，都會把paper當作傳世經書在讀，讀懂它就覺得很開心了——要去批評它，我們真的沒有習慣。

」蔡宜芳坦言那過程對她來說曾經非常痛苦，但會痛就代表該變。

她就此改變了思路：面對知識，蔡宜芳要求自己不僅要讀懂，還要有餘力批評它，說出對、錯在哪裡。

蔡宜芳認為，科學就是得永遠抱持著質疑的態度，在不疑處有疑，才能找到真正的答案。

「在我自己的實驗室裡面，我也一直在逼學生要去思考」。

蔡宜芳在實驗室中，會不斷要求學生思考、批判。

圖／劉志恒攝影而除了好奇心及思辨能力之外，蔡宜芳認為「毅力」也是科學家在科學界持續前進的重要特質。

經驗告訴她，在科學研究中遇見失敗比遇見成功的次數多太多了，革命十次稀鬆平常，如何二十次甚至三十次之後還能繼續往前走？那絕對需要強大的毅力來抗壓才行。

說到壓力，身為科學界的女性，蔡宜芳認為，自己的成長環境中，性別造成的影響並不大，以她所在的中研院分生所為例，研究人員性別比例很平均。

但若深入細究，「無意識偏見」（unconsciousbias）仍難以避免。

她以自己帶過的學生為例，生科領域在大學時期男女比例大約是各半，但隨著碩士、博士一路往上，男性的比例逐漸多於女性。

因為許多女學生在面臨職涯選擇的時候，往往會被迫以家庭或是男性伴侶的事業為優先，這種狀況回過頭來又讓部分老師覺得「教育女生有時會是浪費」，成為惡性循環。

榮獲過許多科學成就獎項的她，時常是唯一獲獎的女性，而就在接受採訪不久前，她又獲頒一個獎項，直到頒獎當天的照片寄回到所上，「一片黑西裝裡面，就我穿黃色！」她笑道。

所上第五屆台灣女科學家傑出獎得主鍾邦柱老師看到照片時，也對她苦笑說：「哎，革命尚未成功，同志仍需努力。

」「先不要去想會有這個東西，做該做的事情。

真正不平的時候，不要安靜不講。

」儘管環境仍待改變，蔡宜芳建議女科學人自己先跨出一步，就如同她自己一路走來的態度。

一株莫名異變的阿拉伯芥，遇上一位不放棄的科學家兼植物迷，造就了改變農業、甚至是整體生態未來的契機。

如果妳的手機也跟蔡宜芳一樣，裝的幾乎全是自己感興趣、想研究的東西的照片，請別質疑自己是不是怪怪的，或許妳也將靠著研究，改變世界，這是我能想到最浪漫的事了。

台灣傑出女科學家獎邁入第15年，台灣萊雅鼓勵女性追求科學夢想，讓科學領域能兩性均衡參與和貢獻。

想成為科學家嗎？妳絕對可以！傑出學姊們在這裡跟妳說：YES!：https://towis.loreal.com.tw/Video.php本文由台灣萊雅L’OréalTaiwan為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃，泛科學企劃執行。

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