電熱 燃氣 燃油 生質燃料蒸汽鍋爐怎麼選?

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工廠開始規劃蒸汽鍋爐時,需要多少蒸汽看起來是一個很直接的問題,但實際到了現場,影響設備選擇的條件會多很多。成衣廠可能主要在整燙與後整理時段集中用汽,紡織加工廠則可能長時間維持較大的蒸汽需求。即使兩間工廠需要的蒸汽量接近,最後適合的設備與能源配置也可能不同。

很多差異其實來自鍋爐周邊。廠內電力夠不夠、天然氣是否容易取得、燃料要不要儲存在廠內、煙道與設備空間怎麼安排,以及日後由誰操作、怎麼維護,都會影響設備裝好之後的使用狀況。這些項目也可能帶來額外成本,光比較鍋爐價格或型錄上的效率不一定看得出來。

所以在比較電熱、燃氣、燃油、生質燃料或燃煤之前,可以先回到工廠本身,看蒸汽實際用在哪裡、一天使用多久、尖峰時需要多少,再往下看現場有哪些能源與廠務條件可以配合。

先從工廠實際的用汽狀況開始

不同製程需要的蒸汽本來就不一樣。

成衣廠多半使用在整燙、壓燙與後整理;紡織加工如果包含預縮、染整或其他熱加工製程,用汽量與連續運轉時間通常會更高。商業洗衣、食品加工、飯店、醫院等場所,也各有不同的使用方式。

除了平均蒸汽量,尖峰用汽也要一起看。同一時間有多台設備開始使用蒸汽,實際負載可能比一天平均下來的數字高很多。有些工廠平常負載不大,但生產集中在特定時段,這時供汽能不能跟上就會比較重要。

蒸汽量、工作壓力、每天使用時間與尖峰需求先整理清楚,接下來再看工廠現有的電力、天然氣、燃料取得方式與安裝空間,設備選擇通常就會清楚很多。

同樣是產生蒸汽 周邊需要準備的條件差很多

電、天然氣、燃油、生質燃料與煤都可以用來產生工業蒸汽,但換一種能源,周邊需要搭配的設備與管理方式也會跟著改變。

能源方式 常見的評估情況 現場需要確認
電熱式 空間有限、不希望現場有燃燒、蒸汽需求相對可控 電力容量、電價、每天運轉時間
燃氣式 天然氣或 LPG 供應穩定,且需要較持續供汽 燃氣供應、安全設備、煙道與燃料成本
燃油式 天然氣不方便,但廠內可以自行管理燃料 儲油槽、消防、排放與燃燒器維護
生質燃料 當地有穩定燃料來源,而且有足夠場地 燃料品質、儲存、送料、灰燼與排放
燃煤式 既有大型系統或特定大蒸汽量需求 燃料管理、灰燼、排放控制與長期法規

設備效率與能源價格當然需要比較,不過真正運轉之後,鍋爐平常的負載、每天開多久、水質與維護狀況也會慢慢反映在成本上。不同能源需要增加的周邊設備差異也不小,像是電力增容、燃氣配管、儲油槽或燃料儲存空間,在前期評估時就可以一起算進去。

電熱式鍋爐要先看現場電力能不能配合

電熱式蒸汽鍋爐不需要在現場燃燒燃料,因此少了儲油槽、燃燒器,也沒有鍋爐本身的燃燒排煙。對空間有限,或煙道不容易安排的廠房來說,設備配置會相對單純。

成衣整燙、商業洗衣、飯店以及一些蒸汽需求比較固定的場所,都可能使用這類設備。日常操作也不需要處理燃料進料、儲存或送料,管理方式和燃油或固體燃料系統不太一樣。

不過電熱式鍋爐需要的蒸汽量越大,對廠內電力容量的要求也會跟著提高。原有電力不足時,增容的工程與成本要一起放進設備投資裡面考慮。

每天使用多久也會影響後續成本。一天只有部分時段用汽,和長時間維持較高負載,電費所占的比重會不同。

排放方面,電熱式鍋爐在使用現場沒有燃燒排放,但如果要看整體能源排放,還是和當地電力來源有關。

對本身已有足夠電力,而且比較在意安裝空間與現場環境的工廠來說,電熱式會是一種相對容易配置與管理的蒸汽方式。

天然氣供應穩定 燃氣式的管理會單純很多

工廠所在地如果已經有穩定的天然氣管線,或 LPG 供應成熟,而且每天需要較長時間使用蒸汽,燃氣式鍋爐通常會列入評估。

天然氣透過既有管線供應時,不需要像燃油或固體燃料一樣,在廠區準備大量燃料儲存空間。天然氣燃燒時的直接二氧化碳排放,一般也低於燃油與燃煤。

但設備周邊仍然要處理燃氣配管、燃燒安全、煙道與當地相關規範。如果是使用 LPG,依照供應方式不同,也可能需要另外規劃儲存與安全設備。

使用時間拉長之後,燃料價格對成本的影響也會更明顯。長時間連續供汽的工廠,和每天只使用幾個小時的工廠,計算方式自然不會完全一樣。

所以對已經有成熟燃氣條件,而且蒸汽需求相對穩定的工廠來說,燃氣式通常比較容易和現有廠務系統配合。

沒有天然氣管線時 燃油仍然是一些工廠的選擇

有些工業區天然氣供應並不方便,但工廠可以自行準備與管理燃料,這時燃油式鍋爐仍然有實際使用空間。

燃油可以存放在廠內,工廠能依照生產需求安排庫存,不需要依賴天然氣管線。對能源基礎設施比較有限的地區,或原本就已經使用燃油系統的工廠來說,這一點仍然重要。

相對地,燃料相關的管理會增加。儲油槽、消防、燃料安全與燃燒器保養都要納入日常設備管理,燃油本身也有直接燃燒排放。油價變動時,蒸汽成本也會比較直接受到影響。

既有設備條件也會改變評估結果。工廠如果本來就有儲油槽、配管與操作經驗,更換一台燃油鍋爐,和完全重新建置一套燃油系統,是兩種不同的投資情況。

如果是新建系統,除了眼前能不能取得燃料,也可以把未來排放要求,以及日後是否可能更換能源一起放進規劃。

生質鍋爐不能只看設備 燃料來源同樣重要

生質鍋爐可以使用木質顆粒、木屑、農業剩餘物或其他適合的生質燃料,不過這類設備很大一部分的使用條件,其實取決於工廠附近能取得什麼燃料。

燃料來源穩定只是第一步。品質要符合設備使用需求,廠內也需要有地方存放,並安排送料與燃燒後的灰燼處理。燃料如果需要從很遠的地方運送過來,運輸成本與整體環境影響也會跟著增加。

工廠附近本來就有穩定生質燃料來源,而且廠區有足夠空間與人員管理的情況下,生質鍋爐可以增加能源選擇,也能降低對部分化石燃料的依賴。

不過不能單純看到「生質燃料」就直接把整套系統視為零碳或低環境影響。燃料來源、加工、運輸、燃燒狀況與空污管理,都會影響最後的結果。

和用電或管線天然氣相比,生質燃料會多出一段實體燃料的管理流程。所以這類設備通常比較適合本身就有燃料與場地條件的工廠,而不是為了換一種能源,再另外建立一整套複雜的燃料物流。

燃煤比較常出現在原本就有大型系統的工廠

燃煤鍋爐可以支援大量、長時間而且連續的蒸汽需求,因此部分原本就具備相關設備的大型工業環境,目前仍然會使用。

這些工廠在考慮設備時,和新建一套蒸汽系統的出發點不太一樣。廠內可能已經有燃料儲存、送料、灰燼處理設備,也有熟悉系統的操作人員,這些既有條件都會影響是否繼續使用或汰換設備的成本。

另一方面,燃煤需要處理的環境管理項目也比較多,包括碳排放、灰燼、懸浮微粒以及相關空污控制,設備與日常管理的負擔都會提高。

隨著不同地區的環境法規,以及客戶對供應鏈減碳資訊的要求增加,這些因素也會影響燃煤設備長期使用的評估。

所以現在談燃煤鍋爐,更多時候是在討論既有大型系統要怎麼延續或調整,而不是一般新建工廠在五種能源之間做同樣程度的比較。

鍋爐價格之外 還有整套蒸汽系統的成本

把不同能源放在一起比較之後,會發現設備本體只是其中一部分。

電熱式可能需要電力增容;燃氣式可能需要重新配管、安全設備與煙道;燃油需要儲油槽與消防配置;生質燃料及燃煤還要安排燃料儲存、送料、灰燼與排放設備。

設備開始使用之後,水處理、排污、清潔、定期保養、零件、操作人員與設備停機,也會慢慢累積成實際的蒸汽成本。

蒸汽產生之後的輸送也一樣。管線保溫做得不好或有漏汽,能源會在送到設備以前就先損失一部分。現場條件允許的話,冷凝水回收或其他可利用的熱回收,也可以一起放進整體系統評估。

另外,持續記錄實際用電量或燃料消耗,通常會比只看設備型錄上的熱效率,更容易看出鍋爐在工廠實際負載下的使用狀況。

對設備採購來說,看到這一層之後,「設備買多少錢」和「蒸汽長期用多少錢」的差別就會比較清楚。

製程不同 選設備時在意的事情也會不同

成衣整燙線和紡織加工廠,本來就不會用完全一樣的條件來選鍋爐。

成衣廠如果主要使用在整燙與後整理,可能會比較在意設備空間、操作安排,以及生產尖峰時蒸汽供應能不能跟上。紡織加工如果是長時間大量用汽,容量、能源成本與連續運轉條件的重要性就會提高。

食品加工、商業洗衣、飯店、醫院或教育設施,則還會有各自的安全、環境、維護與使用條件。

甚至同樣是成衣廠,只要工廠規模、班次或每日運轉時間不同,最後適合的設備也可能不一樣。

所以在比較鍋爐時,還是要讓設備跟著實際製程與生產方式走,而不是看到同產業其他工廠使用哪一種能源,就直接使用相同的配置。

最後還是要看工廠的實際條件

歐西瑪的工業蒸汽鍋爐包含電熱式、燃氣式、燃油式、生質燃料及燃煤等不同配置,可依工廠的蒸汽需求與現場能源條件進行評估。

設備怎麼配置,可以先從幾個實際資料開始整理:蒸汽用在哪個製程、需要多少蒸汽量與工作壓力、每天使用多久、尖峰需求大概在什麼時段,以及廠內目前有哪些能源與安裝條件。

電力容量充足,而且現場空間有限的工廠,可以從電熱式開始評估;已經有穩定天然氣供應,而且每天需要較長時間供汽的工廠,燃氣式會比較容易和現有廠務配合。燃油適合能夠自行管理燃料的場地,生質燃料則和當地燃料來源、儲存、送料與灰燼管理有很大關係。燃煤目前更多出現在已經具有相關基礎設施的大型工業環境。

不同工廠最後得到不同答案很正常。鍋爐除了要能提供生產需要的蒸汽,也要能配合廠內原本的能源供應、空間、設備與日常管理方式。

把這些條件在設備選擇前一起整理清楚,通常比先決定要使用哪一種能源,再回頭調整整個廠房來配合設備,來得更實際。

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