台化燃煤汽电共生厂对环境中 PM2.5 影响之研究 成果报告

台化燃煤汽电共生厂对环境中 PM2.5 影响之研究 成果报告

成果报告

 

2018/05/18 

 

壹、前言

空气污染物细悬浮微粒（PM2.5）与健康之关聯，为近年來民众及环保团体所关注议题。为此，本部为因应 PM2.5 议题并掌握各厂排放对区域空气品质之影响，委托宜蘭大学张章堂教授及景丰公司进行产学合作研究。本研究计画已于二Ｏ一七年六月完成，研究成果显示本部燃煤汽电共生厂在既有各项防制设备下，其排放对区域PM2.5 空气品质之影响轻微。兹以本研究案执行重点主要有：

 

一、 研究结果显示，台化公司各厂之燃煤汽电共生厂之排放，对周界测站 PM2.5 浓度影响比例平均值仅Ｏ．二六二%~Ｏ．八五九%，极为轻微。故国内面对改善环境 PM2.5 之困境，管理单位更应以

科学合理之論证为依据，提出更有效之管理策略。在目前迫切之缺电危机困境及民众环境意識高涨的客观情势下，本研究采用方法及研究结果可提供学界、社会大众及各级政府制定政策之參考。

二、 本研究案引用 TEDS 九． Ｏ（最新版二Ｏ一六年十一月公布）， 采用实际检测资料为基础及美国环保署使用之 CMAQ 模拟分析方式，及我国秋冬气候最严苛条件为情境，显示本研究方法論

及条件比国内相关研究更为严谨，故详细全文也与环保署空保处发表之「我国细悬浮微粒管制策略（作者蔡鸿德、郭孟芸）」同时刊载于经济部二Ｏ一七年八月工业污染防治期刊，为产官学界所肯定。

三、 另本研究成果与其他电力业研究之结論，虽然影响比例略有不同，但浓度之影响均低于一%，也为本研究计画客观性之验证。

 

图一 本研究流程图

贰、环境中PM2.5成因与來源分布

环境中 PM2.5 來源并非为单一污染源造成，倘若仅归咎于单一污染源则过度简化问题。环境中 PM2.5 浓度的來源，涵盖人为与自然活动， 包括了地表风蚀、河川扬尘、海水飞沫、餐饮烹饪、金纸及农废燃烧、工业生产活动以及汽机車行驶排放等，如图二所示。

图二 环境中 PM2.5 形成及排放來源

 

 

 

 

 

 

（參考來源：行政院环境保护署网页）

就原生性 PM2.5 排放量结构而言，根据环保署台湾排放量清册资料库（Taiwan Emission Database, TEDS）九． Ｏ版统计，二Ｏ一三年全国 PM2.5 排放量七十七,一百八十二公吨，工业制程（二十一%）与移动污染源（二十四%）相当，其他原生性來源以营建工程、道路扬尘及

 

裸露地等（合计五十五%）为主，如图三所示。全国发电相关制程之原生性 PM2.5 排放量仅占五．二二%，其中属电力业电厂排放占了七成（三． 八五%），非属电力业之汽电共生相关程序（包含锅爐汽电共生程序、锅爐发电、涡輪发电、引擎发电等）则占了近其中三成（一．三七%）。另若以环保署资料，PM2.5 來源属境外输入部分(由中国大陸长程传输) 占二十七%计算，则 TEDS 九． Ｏ电力业占全部贡献仅二．八一%，与TEDS 八．一版所计算电力业二．九%亦已再下降。

 

 

 

图三 台湾原生性 PM2.5 排放量（TEDS 9.0）各污染源占比

 

由于 PM2.5 在大气化学反应自然合成，以及生成后不易沈降的特性， 來自境外传输所造成空气品质影响不容小觑。根据环保署统计，來自中国大陸的境外传输对台湾环境中的 PM2.5 贡献比例均超过三十%（吴义林等, 二Ｏ一四年）。换言之，这些來自于邻近的中国大陸、东亚各国与过境船舶所造成之污染，即便针对国内做再多的减排努力，也无助于国境外传输而來的影响，这是在进行特定污染源 PM2.5 贡献评估时，必须考虑之处。因此，排放影响评估所采用之空气品质模式，必须可同时处理原生性 PM2.5 及衍生性 PM2.5 前驱物（硫氧化物、氮氧化物等）排放、扩散及传输行为，模拟结果才足具代表性，而本研究所采

 

用之模式─CMAQ 空气品质模式，除可考量大气中污染物间化学反应、空间网格内的交互作用以及质量守恒等化学反应外，亦为美国国家环境保护局（USEPA）所认可之空气品质模式之一。

參、固定源管道PM2.5排放量推估

一、固定源管道 PM2.5 排放量推估方法

一般燃烧性污染源管道，所排放污染物包含：粒狀污染物（TSP、PM10、PM2.5）、硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、挥发性有机化合物（VOCs）等，如图四所示。管道中所排放之粒狀污染物除 PM2.5 外，还包括了气动粒径大于 PM2.5 之 PM2.5～ 100 微粒，一般通称为 TSP。

目前，国际上未見直接对于 PM2.5 进行限制之管道排放管制标准，而我国对于粒狀污染物之浓度限值、许可证核发、排放量申报及空污费缴纳等各類管制制度，也都是以 TSP 作为标的进行管理， 因此长期以來，国内缺乏大量 PM2.5 检测數据，对于汽电共生机组之PM2.5 实际排放系數与排放量研究，也因此缺乏详实之科学依据。

 

图四 固定污染源排放污染物种類

基于管道 PM2.5 检测技术门槛及采样成本较高，亦无法全国逐根管道进行检测制定排放系數，因此，国际主流之 PM2.5 排放定量方法， 为美国环保署与加州环保局采用之 PM2.5 比例推估法。该方法系指以已知的 TSP 排放量乘以 PM2.5/TSP 比例，计算 PM2.5 排放量，其推估公式为：

PM2.5 排放量＝TSP 排放量 × PM2.5/TSP 比例

 

二、本研究采样方法及采样结果

本研究主要以台化公司彰化厂、嘉义新港厂及宜蘭龍德厂，三厂共计九组燃煤汽电共生锅爐机组，分别位于彰化县彰化市北区、嘉义市西北方之新港乡及宜蘭县龍德工业区，采样期间为二Ｏ一五年十二月至二Ｏ一六年五月。另外，本公司各燃煤汽电共生机组排放管道所

采用之防制设备如图五所示，在此需特别說明者，采样及二Ｏ一五年研究期间，本部超低排放之设备改善尚未完成，现今所有防制效率均已再大幅提升。

 

 

图五 台化各厂区汽电共生机组所采用之污染防制设备

本研究采样结果如表一所示，由于各锅爐设计条件与操作狀况各有不同，故采样检测浓度或有高低，采样结果显示，原生性 PM2.5 排放中，相较于 FPM2.5，CPM 存在相当高比例。以不计 CPM（仅含 FPM2.5）之检测结果中，平均比例为三十六．九九%。而考量检测同时含 FPM 与 CPM 之结果，平均比例为九十七． Ｏ五%。其中，彰化厂 G6 机组 PM2.5（CPM 与 FPM 合计）之检测浓度略高于 TSP 浓度，除可能为该排放管道排放温度较高导致较高浓度 CPM 外，也有可能來自前 CPM 检测方法本身的限制所致。

 

 

表一 本計畫各廠管道 PM2.5 採樣成果

*管道采样同时包括 FPM2.5 及 CPM

 

 

 

 

肆、本研究采最大影响潜势之模拟情境

如前所述，以本研究所采用之 CPM 标准检测方法，已有數篇研究证实其采样方法存在高估疑虑及高不确定性，但较适合之稀释采样法在国内有实务操作困难。但是，在评估国内实际汽电共生排放对环境影响贡献时，以标准方法保守高估排放量之方式进行，不失为较谨慎之作法。

參考本研究实际采样结果，台化公司之汽电共生锅爐排放管道中FPM 与 CPM 加总之于 TSP 的平均比例九十七． Ｏ五%，亦即有九十七． Ｏ五%之 TSP 皆为 PM2.5，几近一百%。因此，本研究后续假设汽电共生程序管道所排放之粒狀物 TSP 皆为 PM2.5（即 PM2.5/TSP 比例为一），即采最大排放可能排放情境进行模拟。该情境所假设烟道中粒狀污染物皆为 PM2.5，此排放浓度假设应可视为燃煤汽电共生锅爐之粒狀物浓度上限。此外，本研究基于最大影响考量，评估时选用的运转时數不以特定单年操作时數做设定，而以各厂各机组未來最大可能运转时數为评估分析条件，各厂各机组未來实际操作时數都将不超过此一上限。

以最大排放浓度、最大运转时數的条件计算下，本研究三处燃煤

 

汽电共生厂之排放量占所在县市之总排放量其实仍属有限，以新港厂占嘉义县之比例近三%为最大，由此可知，若只单看原生性 PM2.5 排放量，本研究标的之三座燃煤汽电共生厂占所有环境背景排放量并不算高。

本研究方法力求严谨，目的即为在最严苛之条件下，检验台化公司对于周遭环境之最大影响潜势，相关研究设定情境及模式模拟设定如下：

(一)以 FPM 与 CPM 实际采样以验证台化汽电共生机组之 PM2.5/TSP 比例。

(二)各厂假设最大运转时數条件及最大排放浓度排放，估算各厂汽电共生程序 PM2.5 排放量。

(三)使用美国环保署认可之 CMAQ 空气品质模式，可同时处理排放污染源之原生性 PM2.5 及衍生性气胶前驱物对环境 PM2.5 造成的影响。

(四)采用最新 TEDS 9.0 版排放资料库做为环境背景资料库。 (五)针对污染物不易扩散之惡劣气象条件下（十、十一月）进行模

拟。

伍、研究成果及讨論

一、本研究针对汽电共生燃煤锅爐机组，以本部彰化厂、嘉义新港厂及宜蘭龍德厂之汽电共生燃煤锅爐为例，并以全量生产之最大可能排放潜势及惡劣之气候条件，利用美国认可之 CMAQ 模式进行模拟，作为评估各厂原生性 PM2.5 以及衍生性 PM2.5 前驱物（硫氧化物及氮氧化物）排放对于邻近环境 PM2.5 浓度之贡献影响。

二、研究结果显示（详如表二），各厂对周界测站 PM2.5 浓度平均影响比例为Ｏ．二六二%～Ｏ．八五九%，测站最高影响比例为一．一Ｏ二%～一．六Ｏ二%。其中，各厂影响特性不一，如彰化厂以原生性 PM2.5 排放影响为主，嘉义新港厂则以衍生性 PM2.5 前驱物排放影响为主，宜蘭龍德厂则有冬山地区背景浓度较低之情况。故结果显示排放量大小并非与环境影响比例成正比关系，亦即排放影响仍须考量背景浓度、气候传输条件及地理环境而定。

 

三、本部以二Ｏ一五年汽电共生燃煤锅爐机组最严苛条件评估，结果对影响中 PM2.5 影响相当有限；甚者，本部在二Ｏ一六年起刻正推动消除白烟及超低排放改善，实绩证明已可达到天然气之排放标准，影响更为有限。因此，建议目前政府等单位面对 PM2.5 改善之议题，应以科学合理之論证为依据，提出有效之管理策略，始为正办。

表二 台化汽电共生程序对邻近测站 PM2.5 影响指标

（CMAQ 模拟十~十一月）

(台塑企业 台化公司提供，2018/05/08)