經濟部能源局 ｜委託｜ BUREAU OF ENERGY, MINISTRY OF ECONOMIC AFFAIRS

財團法人台灣綜合研究院 TAIWAN RESEARCH INSTITUTE

天美時工程股份有限公司 Taiwan Electrical and Mechanical Engineering Services

｜共同編印｜

中華民華103年12月

｜委託單位｜經濟部能源局 ｜執行單位｜財團法人台灣綜合研究院

103年12月 Dec. 2014

汽 電 共 生 系 統

節 能 技 術 手 冊

汽電共生系統節能技術手冊

財團法人台灣綜合研究院─編印─

｜委託單位｜經濟部能源局 ｜執行單位｜財團法人台灣綜合研究院

103年12月 Dec. 2014

汽 電 共 生 系 統

節 能 技 術 手 冊

｜委託單位｜經濟部能源局 ｜執行單位｜財團法人台灣綜合研究院

103年12月 Dec. 2014

汽 電 共 生 系 統

節 能 技 術 手 冊

經濟部能源局 ｜委託｜ BUREAU OF ENERGY, MINISTRY OF ECONOMIC AFFAIRS

財團法人台灣綜合研究院 TAIWAN RESEARCH INSTITUTE

天美時工程股份有限公司 Taiwan Electrical and Mechanical Engineering Services

｜共同編印｜

中華民華103年12月

序

汽電共生係指利用燃料或處理廢棄物同時產生有效熱能與電能

之系統，基於整體國家能源需求考量，以及工業生產效率之提升並增

加國際競爭力，近年來國內對於工業生產廠家的自供汽、電效率及成

本日益重視，故經濟部能源委員會於民國 91年訂定「合格汽電共生

系統能源使用效率查驗辦法」，並逕依該辦法查驗「汽電共生廠」之

總熱效率與有效熱能產生率。

「查驗團隊」本著服務社會及產業的精神，除赴廠查驗外，針對

業者的需求，尚提供法規諮詢、技術（包括機、電、節能、環保）等

方面的支援，並作雙向溝通，讓設備使用效率、碳效率有顯著提升，

減輕對產業衝擊，達到國家社會、台電及廠家三贏目標。此外這幾年

另增加服務項目包括；一、對於有意願新設及增設汽電共生廠家進行

輔導。二、對於汽電共生廠安全運轉及可靠率提升之建言。以上初步

成效均獲得廠家支持與好評，最終希望能達成民國 94年全國能源會

議結論中，訂定汽電共生系統裝置容量至 2020年達 1,000萬瓩之目

標。

「汽電共生系統節能手冊」是彙整團隊多年來查驗之心得成果，

希望能作知識經驗傳承，以達到提升能源有效使用之目的。本手冊為

第二修正版，內容雖較完整，惟篇章浩繁，恐尚有疏漏之處，敬祈各

界專家賢達不吝賜教。

回顧「查驗團隊」服務汽電共生系統查驗工作已邁進第 13個年

頭，承蒙能源局各級長官的指導，學界諸位教授協助，台綜院吳院長、

林所長鼎力支持方能有此階段性成果，亦感懷合作夥伴梁志堅先生多

年投入工作之融洽共事情誼；當然最要感謝的是工作團隊，他們任勞

任怨，全心投入才完成任務，茲借此序一角，再申謝忱！

沈文瀾

（曾任台灣電力公司副總經理、台灣機電工程服務社總經理）

i

目 錄

第一章 汽電共生系統簡介 .................................................................... 1

第一節 何謂汽電共生系統 ........................................................... 1

第二節 國內汽電共生系統定位 ................................................... 3

第三節 國內汽電共生系統發展現況與目標 ............................... 4

第四節 汽電共生系統型式說明 ................................................... 8

第五節 熱電比與節能 ................................................................. 17

第二章 汽電共生系統關鍵設備節能作法 .......................................... 20

第一節 鍋爐節能操作要點 .......................................................... 20

第二節 汽輪機節能操作要點 ...................................................... 26

第三節 電氣設備節能操作要點 .................................................. 30

第四節 儀控設備節能操作要點 .................................................. 36

第五節 蒸汽輸送節能操作要點 .................................................. 43

第六節 汽電共生系統性能規範與保安要點 .............................. 48

第三章 汽電共生系統節能管理與案例探討 ...................................... 65

第一節 汽電共生系統節能管理制度 ......................................... 66

第二節 汽電共生廠節能推行參考方案 ..................................... 69

第三節 汽電共生系統節能具體案例研討 ................................. 71

第四章 合格汽電共生系統申請程序與權利義務 ............................ 113

第一節 合格汽電共生系統認定標準 ........................................ 113

第二節 合格汽電共生系統申請流程說明 ................................ 113

第三節 合格汽電共生系統權利與義務事項 ............................ 119

第五章 汽電共生系統相關法規 ........................................................ 120

第一節 汽電共生系統重要法規彙總 ........................................ 120

ii

第二節 汽電共生系統相關獎勵措施 ........................................ 124

參考文獻 ................................................................................................ R-1

附件一 自用發電設備設置許可申請書 ........................................... A-1

附件二 自用發電設備設置工作許可證 ............................................ B-1

附件三 自用發電設備登記證 ........................................................... C-1

附件四 自用發電設備變更登記申請書 ........................................... D-1

附件五 合格汽電共生系統登記／變更登記申請書 ........................ E-1

附件六 合格汽電共生系統登記表 .................................................... F-1

附件七 合格汽電共生系統廢止登記申請書 ................................... G-1

附件八 能源管理法（98.7.8修正公布） ........................................ H-1

附件九 自用發電設備登記規則（103.6.3修正發布） .................... I-1

附件十 汽電共生系統實施辦法（103.12.19修正發布） ............... J-1

iii

圖目錄

圖 1.1 汽電共生系統與傳統發電方式節能比較圖 .............................. 2

圖 1.2 合格汽電共生系統裝置容量成長走勢圖 .................................. 4

圖 1.3 101年我國合格汽電共生系統裝置容量比例（燃料別） ....... 6

圖 1.4 先發電式汽電共生系統 .............................................................. 8

圖 1.5 後發電式汽電共生系統 .............................................................. 9

圖 1.6 背壓式汽電共生系統 ................................................................ 10

圖 1.7 冷凝汽式汽電共生系統 ............................................................ 11

圖 1.8 複循環式汽電共生系統 ............................................................ 12

圖 1.9 柴油引擎汽電共生系統(一) ...................................................... 13

圖 1.10 柴油引擎汽電共生系統(二) ...................................................... 14

圖 1.11 後發電式汽電共生系統(一) ...................................................... 15

圖 1.12 後發電式汽電共生系統(二) ...................................................... 15

圖 1.13 後發電式汽電共生系統(三) ...................................................... 16

圖 1.14 熱電比對應總熱效率曲線 ........................................................ 18

圖 2.1 影響鍋爐系統效率的項目 ........................................................ 20

圖 3.1 過剩空氣比 ................................................................................ 71

圖 3.2 過剩空氣比之排氣熱損失 ........................................................ 72

圖 3.3 鍋爐低一段過熱器增設管排 .................................................... 73

圖 3.4 超純水再生廢水回收改善 (改善前) ........................................ 74

圖 3.5 超純水再生廢水回收改善 (改善後) ........................................ 75

圖 3.6 冷卻水塔旁濾塔採水泵停用改善報告(改善前) ..................... 76

圖 3.7 冷卻水塔旁濾塔採水泵停用改善報告(改善後) ..................... 76

圖 3.8 冷卻水循環泵運轉最適化改善報告(改善前).......................... 77

圖 3.9 冷卻水循環泵運轉最適化改善報告(改善後).......................... 78

圖 3.10 鍋爐脫氧器給水泵節能改善(改善前) ...................................... 79

圖 3.11 鍋爐脫氧器給水泵節能改善(改善後) ...................................... 79

圖 3.12 冷凝水增壓泵效能提升改善(改善前) ...................................... 80

iv

圖 3.13 冷凝水增壓泵效能提升改善(改善後) ...................................... 81

圖 3.14 鍋爐排煙溫度降低，提高效率改善(改善前).......................... 82

圖 3.15 鍋爐排煙溫度降低，提高效率改善(改善後).......................... 82

圖 3.16 空氣預熱器密封片改善 ............................................................ 83

圖 3.17 汽機構造及更新零件位置示意圖(一) ...................................... 84

圖 3.18 汽機構造及更新零件位置示意圖(二) ...................................... 85

圖 3.19 鍋爐一次風車(PAF)葉輪改善示意圖 ....................................... 86

圖 3.20 冷卻水塔風車增設 PMD節能改善 .......................................... 88

圖 3.21 冷卻水塔風車增設 PMD工作原理 .......................................... 88

圖 3.22 水塔風車 PMD安裝前、後設備配置圖 .................................. 89

圖 3.23 負載整合控制器 ........................................................................ 91

圖 3.24 空壓機入口空氣過濾器更新節能改善 .................................... 92

圖 3.25 改善前外氣進氣塔及過濾器 .................................................... 93

圖 3.26 新外氣過濾器 ............................................................................ 93

圖 3.27 鍋爐 SCR系統稀釋空氣採燃氣加熱節能改善 ....................... 94

圖 3.28 排煙脫硝系統増設蒸汽加熱器流程圖 .................................... 95

圖 3.29 排煙脫硝系統増設蒸汽加熱器改善後圖示說明 .................... 95

圖 3.30 靜電集塵器改善前後示意圖 .................................................... 96

圖 3.31 靜電集塵器改善方式之控制差異比較圖 ................................ 97

圖 3.32 所內用電功因改善 .................................................................... 98

圖 3.33 脫氧器泵改善前 ...................................................................... 100

圖 3.34 脫氧器泵改善後 ...................................................................... 100

圖 3.35 重油管路連通節能改善 .......................................................... 102

圖 3.36 汽電共生機組純水補水流程 .................................................. 103

圖 3.37 鍋爐煙氣廢熱回收節能改善方案 .......................................... 105

圖 3.38 相變換熱器工作原理 .............................................................. 107

圖 3.39改善前-汽鼓液位由給水控制閥控制 ...................................... 109

圖 3.40 改善後-汽鼓液位由給水泵轉速控制 ..................................... 109

圖 3.41 變速泵浦「流量-揚程」性能曲線 ......................................... 110

v

圖 4.1 自用發電設備申請設置流程 .................................................. 116

圖 4.2 合格汽電共生系統申辦流程 .................................................. 118

vi

表目錄

表 1.1 歷年裝置容量及備用容量率統計表 .......................................... 5

表 1.2 80～101年我國汽電共生系統售電統計 ................................... 5

表 1.3 101年我國合格汽電共生系統裝置統計（區域別） ............... 6

表 1.4 背壓式汽電共生機組之能源平衡 ............................................ 10

表 1.5 抽汽冷凝汽式汽電共生系統之能源平衡 ................................ 11

表 1.6 複循環式汽電共生系統之能源平衡 ........................................ 12

表 1.7 柴油引擎汽電共生機組之能源平衡 ........................................ 13

表 1.8 後發電式汽電共生機組(一)/(二)之能源平衡 .......................... 14

表 1.9 後發電式汽電共生機組(三)之能源平衡 .................................. 16

表 2.1 電功率表..................................................................................... 31

表 2.2 變壓器絕緣油試驗 .................................................................... 57

表 2.3 一般絕緣電阻之判斷參考值 .................................................... 61

表 2.4 特高壓台電變電所接地電阻參考值 ........................................ 61

表 3.1 鍋爐第一段過熱器增設管排節能改善前後效益比較表 ........ 72

表 3.2 鍋爐一次風車葉輪改善前後節電比較表 ................................ 86

表 3.3 水塔風車 PMD增設後風車馬達運轉電流值.......................... 89

表 3.4 水塔風車 PMD增設前、後風車馬達運轉電流比較表 ......... 90

表 3.5 空壓機負載整合控制器增設前、後運轉電流及功率

比較表 ........................................................................................ 91

表 3.6 靜電集塵器改善前後節電比較表 ............................................ 97

表 3.7 所內用電改善功率因數比較表 ................................................ 99

表 3.8 燃煤鍋爐重油泵規格 .............................................................. 101

表 3.9 風車風壓與風量 ...................................................................... 104

表 3.10 鍋爐一次風車更新節能改善效益 ........................................ 104

表 3.11 鍋爐一次風車更新節能改善項目鍋爐 ................................ 106

表 3.12 給水泵增設液壓聯軸器節能改善效益 .................................. 111

表 4.1 申請或變更「自用發電設備登記證」流程 .......................... 114

vii

表 4.2 申請或變更「合格汽電共生系統登記表」流程 .................. 116

表 5.1 汽電共生相關法規彙整表 ...................................................... 120

表 5.2 汽電共生相關獎勵措施彙整表 .............................................. 124

前 言

汽電共生系統係利用燃料或廢棄物燃燒同時產生電力及蒸汽的

設備，具有提升能源使用效率、分散電源及提高電力供應可靠度等效

益。經濟部為解決早期台電電力不足之窘境，自民國 69 年起於「能

源管理法」第 10 條規定每小時生產蒸汽達 100 噸之業者，須設置汽

電共生設備；而總熱效率與有效熱能產出比率達法規基準者，得將餘

電售予綜合電業及享有備用電力費用優惠之權利，但亦須遵守按月申

報能源產出使用資訊與接受效率查驗之義務。

再者，自京都議定都生效後，我國於 94年全國能源會議結論中，

將推動汽電共生系統作為我國節能減碳措施之一，並訂定汽電共生系

統裝置容量至 2020年達 1,000萬瓩之目標。爰此，經濟部能源局特於

97 年成立「合格汽電共生系統輔導設置服務小組」，針對未來擬申請

新設、增設或汰換合格汽電共生機組之業者，提供法規諮詢、技術問

題及環境效益相關層面問題分析及輔導。

有鑑於過去輔導及查驗作業過程中，發現業者對於汽電共生系統

節能技術、申辦合格汽電共生系統程序等相關資訊，具有極大需求；

爰此，經濟部能源局彙整歷年查驗及輔導設置廠商之相關資料，逐步

建立汽電共生節能技術手冊，供有意願設置或已設置汽電共生系統業

者參閱使用，藉以擴大諮詢服務範疇。

本手冊內容包括「汽電共生系統簡介」、「汽電共生系統關鍵設備

節能作法」、「汽電共生系統節能管理與案例探討」、「合格汽電共生系

統申請程序與權利義務」及「汽電共生系統相關法規」，共計個五章

節；期盼「汽電共生系統節能技術手冊」之編製，不僅對受輔導及查

驗之業者提供專業建議，對於其他未受輔導或查驗業者，亦可藉本手

冊取得相關資訊，達到提升廠商能源使用效率之效果。

1

第一章 汽電共生系統型式

目前世界各國皆積極從能源供給面及需求面，尋求節能減碳之措施。

能源供給面中，推動汽電共生系統發展，為達成節能減碳目標之一項重要

政策工具，因而世界各國皆積極發展。

第一節 何謂汽電共生系統

汽電共生系統（Co-generation System），或稱為「熱電聯產系統（Combined

Heat and Power System, CHPs）」，是將同一燃料同時轉換成兩種能量—電能與

熱能（蒸汽）的一種技術，充份地提高了燃料使用效率。產生的電能與熱能

（蒸汽）可供工廠用亦可出售。

汽電共生系統依電能與熱能的產出方式，大致分為兩種。一是燃料投入

鍋爐燃燒後產出的蒸汽熱能，推動汽輪發電機進行發電，並從汽輪機抽汽送

至工廠製程使用，或將燃料直接投入柴油機或氣渦輪機驅動發電機先行發電

後，再將其排出的廢熱與氣缸冷卻系統的高溫排放水，回收使用，此稱「先

發電式汽電共生系統」。另一是將燃料燃燒產出的燃氣熱能先用於製程後，將

餘熱之燃氣投入廢熱回收爐，產出蒸汽推動汽輪發電機來發電，或將上述餘

熱之燃氣直接驅動氣渦輪機用以發電，或將燃料投入鍋爐燃燒後產出的蒸汽

熱能，先用於製程後，再推動汽輪發電機進行發電者稱之為「後發電式汽電

共生系統」。兩種模式其目的同是為了善用能源，不同的只是發電先後次序。

各種汽電共生系統組合型式於第四節有較詳細說明。

傳統的火力發電系統（非超臨界壓力以上之鍋爐)，能源有效使用效率約

為 40％，換言之，有 60％的燃料在發電過程中浪費掉了。就汽電共生系統而

言，因未將燃料熱能全數用於發電，而將排出的熱，一部份轉為工廠製程使

用，可將燃料使用效率提高到 60％以上。整體來看，汽電共生系統充分利用

了發電剩餘的熱能，在等量的電能與熱能產出條件下，汽電共生系統相較於

2

發電與蒸汽分開產生方式，可節省 20％以上的能源，達到節能減碳的功效，

以上詳見圖 1.1 所示。

燃料投入125

燃料投入55

發電機電能50

熱損失60%

鍋爐熱能50

熱損失10%

總燃料投入180

總燃料投入125

熱損失20%

資料來源：本研究繪製。

圖 1.1 汽電共生系統與傳統發電方式節能比較圖

3

第二節 國內汽電共生系統定位

汽電共生系統主要以滿足其自身之生產製程所需熱電而設置，同時為配

合政府節約能源政策，提高能源使用效率，將餘電躉售給綜合電業台電公司。

基於汽電共生系統在台灣電力系統中扮演著基載、中載機組特性，對於台電

公司而言具有減少發購電成本支出之效果。再者，汽電共生系統亦可提高供

電可靠度、促進區域能資源整合、減少業者缺電損失及促進節能減碳之優點。

我國在民國 70~80 年代經濟蓬勃發展，人民對於電力之需求量快速成長，

惟當時台電公司之電源開發計畫因民眾抗爭而受阻，導致台灣電力嚴重短

缺。爰此，經濟部為解決台電電力不足之窘境，自民國 69 年起於「能源管理

法」第 10 條規定每小時生產蒸汽達 100 噸/小時之業者，強制設置汽電共生設

備，並陸續制訂多項法令措施及執行計畫，加速推動我國汽電共生系統發展，

以提高我國電力系統之供電可靠度。

此外，汽電共生系統由於為業者自設，故可就近供應能源。就近供應能

源，除可減少線路損失，亦可就鄰近區域之廠商能源需求，提供其蒸汽或電

力，以促進區域能資源整合。區域能資源整合之優點，在於各業者不必再設

置多個低效率小型鍋爐及重複投資防空污防治設備，而由區域能資源中心設

置高效率之大型鍋爐，再分送各製程需求業者。國內區域能資源整合中心之

案例，可參考中鋼公司於臨海工業區所推動之區域能資源整合計畫。

再者，因台灣初級能源約 98%以上依賴進口供應，因此對於如何有效利

用能源及提高能源使用效率至為重要。目前台電系統火力發電機組效率約為

38%，而合格汽電共生機組之效率基準為 52%，102 年度 95 家合格汽電共生

廠，其總熱效率平均為 65%。由此比較，可知汽電共生系統之設置，可助於

國家推動節約能源。而節約使用能源，不但可減少石化燃料在燃燒時所產生

的各類空氣汙染物，而且達到減少溫室氣體排放之效益。

4

第三節 國內汽電共生系統發展現況與目標

我國為發展汽電共生系統，除 69 年頒布之「能源管理法」，後續亦陸續

修訂「汽電共生系統推廣辦法」等法條，以利推廣汽電共生系統設置。目前

汽電共生系統推廣目標，已從原先追求裝置容量，改為鼓勵燃氣、低碳及共

同設置。

一、國內汽電共生系統發展現況

我國汽電共生系統發展迄今，裝置容量於 102 年統計共 818 萬瓩（含一

般汽電共生系統），占全國總裝置容量 16.1%。其中，102 年合格汽電共生系

統總家數 95 家，總裝置容量 786 萬瓩，占全國電力系統之 16.2%；合格汽電

共生系統餘電售予台電達 97 億度（占台電發購電量之 4.5%）；汽電共生系統

總發電量 356 億度，占全國電力系統總發電量 14.9%。以上詳見圖 1.2、表 1.1

及表 1.2。

資料來源：經濟部能源局（103 年 3 月），能源局統計月報；經濟部能源局（103

年 3 月），汽電共生產銷月報。；本研究彙製。

圖 1.2 合格汽電共生系統裝置容量成長走勢圖

5

表 1.1 歷年裝置容量及備用容量率統計表

單位：萬瓩 民國年 80 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102

全國總裝置

容量 1,977 3,220 3,477 3,557 3,809 4,010 4,173 4,315 4,501 4,582 4,638 4,798 4,888 4,872 4,833 4,886

台電電廠裝

置容量 1,813 2,703 2,713 2,719 2,706 2,728 2,712 2,864 2,974 3,054 3,101 3,206 3,269 3,276 3,221 3,222

民營電廠裝

置容量 - 120 225 270 461 576 723 723 728 729 737 794 800 802 818 846

合格汽電共

生裝置容量 138 322 464 496 589 646 712 702 716 739 741 746 761 761 762 786

合格系統占

總裝置容量

率(%)

7.0% 10.0% 13.3% 14.0% 15.5% 16.1% 17.1% 16.3% 15.9% 16.1% 16.0% 15.5% 15.6% 15.6% 15.8% 16.1%

台電備用容

量率(%)4.8 12.5 12.6 13.2 16 14.6 20.2 16.3 16.1 16.2 21.1 28.1 23.4 20.6 22.7 17.5

資料來源：經濟部能源局（103 年 3 月），能源局統計月報；經濟部能源局（103

年 3 月），汽電共生產銷月報。；本研究彙製。

表 1.2 88～102 年我國汽電共生系統售電統計 民國年 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102

台電公司淨發購電量

(億度) 1,458.0 1,565.0 1,581.0 1,659.0 1,738.0 1,812.0 1,897.0 1,966.0 2,019.0 2,002.0 1,936.0 2,073.8 2,130.4 2,117.1 2,134.3

汽電共生淨發電量

(億度) 189.1 266.0 284.2 305.1 337.5 378.6 375.7 372.9 387.9 348.2 352.0 356.3 349.1 326.8 356.3

汽電共生自用

(億度) 151.1 184.6 203.2 221.0 234.6 248.6 248.2 254.5 269.5 250.2 238.8 261.2 256.5 254.7 259.3

汽電共生售與台電

(億度) 38.0 81.4 81.0 84.1 102.9 130.0 127.5 118.4 118.2 98.0 113.2 95.0 92.6 72.1 97.0

汽電共生自用電率

(%) 79.9 69.4 71.5 72.5 69.5 65.7 66.1 68.2 69.5 71.9 67.8 73.3 73.5 77.9 72.8

汽電共生售電率(%) 20.1 30.6 28.5 27.5 30.5 34.3 33.9 31.8 30.5 28.1 32.2 26.7 26.5 22.1 27.2

汽電共生售電量占台

電公司發購電量比率

(%)

2.6 5.2 5.1 5.1 5.9 7.2 6.7 6.0 5.9 4.9 5.8 4.6 4.3 3.4 4.5

資料來源：台電公司，各年統計年報。

分析國內各區域合格汽電共生系統之分布情形，依裝置容量多寡排序如

下：南部(69.3%)、北部(15.9%)、中部(13.6%)、及東部(1.2%)，詳見表 1.3。

其中，有關發電燃料占比高低之排序如下：煤炭占 68.8%、燃油占 11.6%、其

他（包括廢氣、廢熱、混燒等燃料)占 10.4%，垃圾（含沼氣、蔗渣)占 8.2%，

天然氣占 1.0%，如圖 1.3 所示。

6

表 1.3 102 年我國合格汽電共生系統裝置統計（區域別）

單位：瓩

區域別 北部 中部 南部 東部 合計

燃料別 裝置 占比 裝置 占比 裝置 占比 裝置 占比 裝置 占比

容量 （%） 容量 （%） 容量 （%） 容量 （%） 容量 （%）

煤炭 779,917 62.62 567,810 52.84 4,053,847 74.50 5,781 6.12 5,407,355 68.83

燃油 239,800 19.25 25,200 2.35 614,480 11.29 30,000 31.74 909,480 11.58

天然氣 500 0.04 21,750 2.02 56,000 1.03 0 0.00 78,250 1.00

垃圾 1 225,253 18.09 135,100 12.57 248,643 4.57 33,650 35.60 642,646 8.18

其它 2 0 0.00 324,700 30.22 468,700 8.61 25,100 26.55 818,500 10.42

合計 1,245,470 100.00 1,074,560 100.00 5,441,670 100.00 94,531 100.00 7,856,231 100.00

區域別

占比 15.85 13.68 69.27 1.20

註：1.垃圾包含沼氣、蔗渣。

2.其它包含焦爐氣、高爐氣、轉爐氣、廢氣、廢熱及混燒。

資料來源：經濟部能源局，103 年 3 月，汽電共生產銷月報。

資料來源：經濟部能源局（103 年 3 月），汽電共生產銷月報。

圖 1.3 102 年我國合格汽電共生系統裝置容量比例（燃料別）

二、國內汽電共生系統發展目標

節能減碳已為目前世界能源發展之趨勢，而我國政府為因應「京都議定

書」生效，於 94 年召開「全國能源會議」，討論我國未來能源發展方向。其

中於議題二「能源政策與能源結構發展方向」中的「能源政策之總體因應策

略」提出，將推廣汽電共生系統視為提高能源使用效率之重要政策工具，並

7

訂定裝置容量目標，於 109 年達 1,000 萬瓩。

近年來，汽電共生系統之角色定位已由「穩定能源供應安全」轉為「同

時兼顧能源供應及節能減碳」，因此政策也不再完全追求增加裝置容量。爰

此，98 年召開之「第三次全國能源會議」，提出之汽電共生推廣政策，除裝置

容量目標，亦強調鼓勵燃氣、低碳及共同設置，以提高能源使用效率。

8

第四節 汽電共生系統型式說明

汽電共生系統依提供製程能源的先後不同，區分為「先發電式汽電共生

系統」與「後發電式汽電共生系統」兩大類。分述如下：

一、先發電式與後發電式汽電共生系統

（一）先發電式汽電共生系統

「先發電式汽電共生系統」又稱為「頂部循環汽電共生系統（topping

cycle）」。基本上該系統產生的初級能源蒸汽或燃氣先用以發電，發電之過

程中同時抽汽送至製程工廠或將燃氣餘熱回收產出蒸汽，以提供製程使用。

先發電式汽電共生系統機組可略分為背壓式汽輪發電機組、抽汽/冷凝式汽輪

發電機組、單循環氣渦輪發電機組、複循環氣渦輪機組、柴油引擎機組等，

此種形式之汽電共生系統較適用於一般較低溫蒸汽之工業製程工廠使用。先

發電式汽電共生系統簡圖如圖 1.4 示意說明。

資料來源：本研究繪製。

圖 1.4 先發電式汽電共生系統

（二）後發電式汽電共生系統

「後發電式汽電共生系統」又稱「底部循環汽電共生系統（bottoming

9

cycle）」，其簡要示意圖如圖 1.5 所示。

在後發電式汽電共生系統中，初級能源蒸汽或燃氣先滿足製程熱能需

求，再將排出之餘熱供發電之用，此種型式汽電共生系統適用於需要高溫蒸

汽之製程工廠，例如玻璃製造廠、水泥廠、冶金（煉鋼）工廠、化工廠等。

資料來源：本研究繪製。

圖 1.5 後發電式汽電共生系統

二、汽電共生系統組合及能源平衡

依能源局發布之「合格汽電共生系統查驗原則」，汽電共生系統主要可區

分為下列型態，其能源平衡模式亦分述如後。

（一）先發電式汽電共生系統

1.背壓式汽電共生系統

背壓式汽電共生系統之組成如圖 1.6 所示，燃料投入鍋爐產出之蒸汽，

除經汽輪機發電，亦從汽輪機抽汽至製程，以供應特定壓力與溫度之蒸汽。

發電汽水循環沒有冷凝器之設備，系統之總熱效率約為 82%~90%，有效熱

能比率約為 61%，詳如表 1.4 所示。

10

表 1.4 背壓式汽電共生機組之能源平衡 項 目 比 例

鍋爐損失 8~12%

汽輪機及發電機損失 2~6%

電力輸出 35~32%

蒸汽熱能輸出 55~50%

總投入燃料 100%

資料來源：本研究繪製。

圖 1.6 背壓式汽電共生系統

2.冷凝式汽電共生系統

冷凝式汽電共生系統之組成如圖 1.7 所示，燃料投入鍋爐產出之蒸汽，

除經汽輪機發電，亦從汽輪機抽汽至製程，以供應特定壓力與溫度之蒸汽。

發電汽水循環經冷凝器之設備，系統之總熱效率約為 53%~75%，有效熱能

比率約為 43%~53%，詳如表 1.5 所示。

11

表 1.5 冷凝汽式汽電共生系統之能源平衡 項 目 比 例

鍋爐損失 8~12%

汽輪機及發電機損失 3~5%

冷凝器熱損 14~33%

電力輸出 35~30%

蒸汽熱能輸出 40~23%

總投入燃料 100%

資料來源:本研究整理。

資料來源：本研究繪製。

圖 1.7 冷凝式汽電共生系統

12

3.複循環式汽電共生系統

複循環式汽電共生系統之組成如圖 1.8 所示，燃料投入氣渦輪機進行

發電，高溫排氣投入廢熱回收鍋爐以產出蒸汽，蒸汽再經汽輪機發電，同

時從汽輪機抽汽至製程，以供應特定壓力與溫度之蒸汽。發電汽水循環經

冷凝器之設備，系統之總熱效率約為 52%~72%，有效熱能比率約為

33%~35%，詳如表 1.6 所示。

表 1.6 複循環式汽電共生系統之能源平衡 項 目 比 例

排氣損失 10~20%

燃氣渦輪(汽輪機)及發電機損失 8~13%

冷凝器熱損 10~15%

電力輸出 47~35%

蒸汽熱能輸出 25~17%

總投入燃料 100%

資料來源:本研究整理。

資料來源：本研究繪製。

圖 1.8 複循環式汽電共生系統

13

4.柴油引擎式汽電共生系統

柴油引擎式汽電共生系統之組成如圖 1.9 與圖 1.10 所示，其系統內燃

料先投入柴油發電機進行發電，排氣餘熱投入廢熱回收鍋爐產出之蒸汽，

及利用水套、潤滑油中間冷卻器冷卻水，將其經熱交換器，產出之熱水，

用於供應製程所需。系統之總熱效率約為 53%~75%，有效熱能比率約為

36%~46%，詳如表 1.7 所示。

表 1.7 柴油引擎汽電共生機組之能源平衡 項 目 比 例

排氣損失 10~14%

發電機損失 5~8%

熱回收設備損失 10~25%

電力輸出 40~33%

蒸汽(熱水)熱能輸出 35~20%

總投入燃料 100%

資料來源:本研究整理。

資料來源：本研究繪製。

圖 1.9 柴油引擎汽電共生系統(一)

14

資料來源：本研究繪製。

圖 1.10 柴油引擎汽電共生系統(二)

(二)後發電汽電共生系統

1.燃料投入燃燒後其燃氣熱能先供製程使用或製程流體反應熱，排熱再利用

廢熱鍋爐產出蒸汽發電，詳細熱能產出與利用如圖 1.11與圖 1.12及表 1.8。

表 1.8 後發電式汽電共生機組(一)/(二)之能源平衡 項 目 比 例

燃料投入 100%

排氣損失 20~30%

冷凝損失 15~25%

電力輸出 25~20%

蒸汽熱能輸出 40~25%

資料來源:本研究整理。

15

資料來源：本研究繪製。

圖 1.11 後發電式汽電共生系統(一)

資料來源：本研究繪製。

圖 1.12 後發電式汽電共生系統(二)

16

2.燃料投入鍋爐產生蒸汽先供製程使用，製程化學反應放熱流體推動廢熱氣

輪機發電，詳細熱能產出與利用如圖 1.13 及表 1.9。

表 1.9 後發電式汽電共生機組(三)之能源平衡 項 目 比 例

燃料/輔助燃料/製程放熱熱能投入 100%

鍋爐損失 8~10%

廢熱排放損失 15~25%

發電機損失 3~5%

熱回收設備損失 10~15%

電力輸出 17~12%

蒸汽(熱水)熱能輸出 47~33%

資料來源：本研究繪製。

圖 1.13 後發電式汽電共生系統(三)

17

第五節 熱電比與節能

調整熱電比最適化，可減少燃料消耗量，且可達到節約能源與降低空氣

污染之雙重目標。

一、熱電比

熱電比（Heat-Power Ratio, HPR）或稱為電熱比（Power-Heat Ratio, PHR），

係指每日不同時段下汽電共生系統廠所產出之有效熱能（Effective Heat）與有

效電能（Effective Power）間比例。有效熱能是以製程蒸汽為主；有效電能則

是淨發電量（Net Power Generation）電能，汽電共生系統廠發電機所產出之

毛發電量扣除發電輔機之廠用電量，稱為淨發電量。

理想汽電共生系統運轉操作原理，以熱力學中的朗肯循環（Rankine

Cycle），同時根據質量守衡定律（Conservation of Mass）、熱力學第二定律

以及熱力性質（飽和/過熱蒸汽）表等，決定汽電共生系統各狀態的熱力特性，

為求取供應與需求端間之平衡模式，必須瞭解熱能與電力之需求比例，做為

選擇汽電共生系統廠機組之依據。

二、熱電比與節能

隨著產業製程特性，需用之熱能與電能不同，熱電比會不同，汽電共生

系統廠機組之型式會有所變動，必須仔細選擇整個汽電共生系統廠機組型

式，建立最佳之操作運轉模式，方能達到熱能與電能兩者相互匹配，獲得最

適當之熱電比。

汽電共生系統廠機組同時產出熱能與電能，比一般分別獨立裝設機組產

出熱能、電能，更有效率，具節能減碳之效果。調整熱電比最適化，可減少

燃料消耗量，且可達到節約能源與降低空氣污染之雙重目標。根據國外文獻

指出，節能率（Fuel Energy Savings Ratio, FESR）與熱電比之關係，以蒸汽渦

輪機組之汽電共生系統，調整在適當的熱電比例下，可比一般熱能與電能分

18

別產出之傳統動力機組，減少 15％之燃料消耗量；若以柴油引擎系統而言，

更可降低約 25％之燃料消耗量。

三、熱電比與總熱效率之關聯

依照「汽電共生系統實施辦法」有兩大指標作為評定合格汽電共生系統

的基準，有效熱能比需大於 20%；總熱效率需大於 52%。汽電共生系統廠適

合同時需要使用蒸汽與用電的場所或區域，整體能源使用效率高於傳統的發

電廠。

台灣位於較低緯度的亞熱帶國家，整年氣候溫熱，熱量需求較不迫切，

不若高緯度地區國家，四季分明且冬季較寒冷，熱量需求很多。再者高緯度

的國家熱量的需求較多且大都供應一般民生用，在需求上的變化受到外在氣

候影響，負載變動較和緩且可依照歷史氣象資料作預測。這有別於我國汽電

共生系統廠所產製的蒸汽大都用於工業製程上，且負載變化受到產業市場的

需求而改變，變化的幅度較大且不易預測。

因此在汽電共生系統廠的運用上有別於歐美系統，在系統操作上，提高

有效熱能可以提升系統的總熱效率，假設條件以 PVC 產業為例，汽電共生系

統廠鍋爐額定蒸發量 100 Ton/hr，發電機裝置容量 30,000 kW，鍋爐效率

90%，固定鍋爐在額定產汽量(忽略 補給水量)條件下，不同的熱電比對應總

熱效率的曲線如圖 1.14 所示。各汽電廠的營運特性及熱電比可以參考此方式

繪出，依此選擇最佳總熱效率的操作模式。

19

合格標準

42.721

39.106

35.501

31.906

28.321

24.74622.593

21.181

17.625

14.080

10.545

7.020

3.505

0.000

46.346

49.981

53.626

57.281

2.784

.045

.306.

567.8

29.08

10.3

511.6

112

.871

4.13

14.8

815

.39

16.6

517.

92

22.9

6

21.7

0

20.4

4

19.1

82.75

3.43

32.97

36.18

39.41

42.65

45.91

49.18

52.46

55.75

59.06

62.39

65.72

69.07

72.43

75.81

79.19

82.60

86.01

9.43

4.301.52

1.38

1.060.79

0.55

0.34

0.16

0.00

7.065.46

20.63

13.282.20

1.75

53.74

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25 30 32 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

製程蒸汽量 Ton/h

有效

熱能

(1

06*k

ca

l/h

r) , 有

效電

能 (

10

6*k

ca

l/h

r )

-20

0

20

40

60

80

熱電

比 , 總

熱效

率

合格標準

有效熱能

有效電能

熱電比

總熱效率

資料來源：本研究繪製。

圖 1.14 熱電比對應總熱效率曲線

由圖 1.14 可知當汽電共生系統廠最低發電量供維持汽電廠發電設備輔機

需用的廠用電，其他的熱能全部投入製程使用，其總熱效率最高。

在我國因氣候條件及產業特性不同，當製程用汽量減少時，則鍋爐產製

蒸汽量亦隨之減少，發電量亦遞減，但若低壓低溫之蒸汽或熱水能有充分利

用，才會提升總熱效率。

汽電共生系統廠其發電輔機附屬設備之廠用電量，依機組容量大小與製

程的差異性不同，其廠用電量約占毛發電量 10% ~ 15%左右。減低廠用電量

相對也會提高總熱效率。近年由於科技進步，在馬達、泵浦、風車等轉動元

件有更多控制技術及器材可應用，在既有運轉條件不變下，增設變頻器、液

壓聯軸器等設備，除了可增加系統的靈活操作，更可減少廠內用電量，提升

整廠效率。

20

第二章 汽電共生系統關鍵設備節能作法

汽電共生系統的主要構成大致可歸納為鍋爐、蒸汽輸配、汽機發電、輔

機電氣、儀控及化學(水處理與環保)等六個部分，本章將針對相關部分之節能

操作要點彙整如下各節。

第一節 鍋爐節能操作要點

一、影響鍋爐效率的因素

以經濟成本為考量來要求高效率運轉，已經不能僅僅針對鍋爐，對整體

系統運作也應是關注的對象，換言之，在高價燃料時代，可折舊的鍋爐設備

最初投資固定成本，在成本面相對上將不比長期運轉上的燃料變動遞升成本

來得重要。因此欲達到高效益之目標，在選購鍋爐系統設備方面須能符合高

效率的需求外，對日後系統運轉操作條件及相關技術因素，也應該適當的調

整精進。影響鍋爐系統效率的相關作業項目，茲列舉於下圖 2.1。至於各行業

別所使用蒸汽的特殊環境，差異很大，對鍋爐整體系統如何提升其運轉上效

率的細節，必須個案探討修正調整，以獲效率最大化。

資料來源：本研究整理。

圖 2.1 影響鍋爐系統效率的項目

21

二、影響鍋爐效率各因素之分析探討

(一) 煙囪溫度

燃料燃燒產生之熱能被鍋爐的爐牆水管有效充分吸收，然後再由過熱

器及再熱器吸熱後，進入後爐之煙氣餘熱，由省煤器吸熱升溫飼水，燃燒

空氣由空氣加熱器(AH)吸熱升溫。煙道氣經爐後端此兩套設備來吸收餘

熱，最後由煙囪排放。煙囪排煙溫度愈高，熱量損失愈大，鍋爐效率愈低。

排煙溫度高低之熱損失是鍋爐效率影響因素最大之項目，占比高達 7~10%。

(二) 燃料規格（含水量）

燃料含水份及其氫成份，因燃燒後釋放熱能外，另將形成水份，水份

蒸發吸收燃燒熱無法利用，屬於顯熱損失，因此水份愈多，鍋爐效率愈低，

燃料含水量以燃煤表面水份及固有水份之高低，影響最大。

(三) 過剩空氣

為確保各類燃料於爐膛內完全燃燒，需適量送入過剩空氣，若過剩空

氣量不足時，將形成不完全燃燒而造成黑煙(未燃燒)及過多一氧化碳，不

僅造成環保問題，因燃料熱值未完全釋出而降低鍋爐效率。

但當爐膛送入過多過剩空氣時，反而將吸收燃燒熱，故過剩空氣過多

時，煙囪排氣廢熱損失相對增加，而使鍋爐效率愈低。所以過剩空氣之控

制極為重要（燃油時約 10~15%、燃煤時約 15~20%）。以完全燃燒為前提，

愈低愈好，可由檢測排煙含氧量作參考依據。

(四) 大氣溫度及濕度

燃燒需要空氣，大氣溫度越高，對鍋爐效率越好，其差異 10℃影響 0.5%

鍋爐效率。大氣中濕度及含水份愈高，則愈不利鍋爐效率，屬於環境條件，

非人為可控制之項目。

22

(五) 輻射及對流損失

鍋爐爐壁、空氣預熱器、省煤器及蒸汽管路等保溫做得好，將減少爐

體熱輻射及對流熱量損失。此外，爐體表面積愈大，熱損失影響亦愈大。

(六) 鍋爐廢熱損失

1.煙道氣排放熱損失

當鍋爐的爐牆管、過熱器、再熱器、省煤器及空氣預熱器外部積灰越

多，則設備熱吸收越差。如此一來將導致排放之煙氣溫度升高，降低鍋爐

效率。因此，在不造成煙氣溫度低於其酸露點所帶來的腐蝕風險下，應盡

量降低排氣溫度藉以減少無謂損失。

2.鍋爐水連續排放

鍋爐內蒸汽蒸發導致爐水中二氧化矽(SiO2)濃度增加，運轉中須隨時

作適當的排放，使控制在一定的範圍內。調節爐水水質則依鍋爐操作壓

力不同而異，一般壓力愈高，爐水的水質控制愈嚴謹；因濃度達到超限

及在高壓、高溫之效應下，易使爐管內壁結垢，不僅影響熱傳導吸收及

結垢過厚時，容易引起過熱而破管損害鍋爐，需停機焊補破管或換管檢

修，降低其操作壽命及影響運轉可靠。

爐水的沖排放量需以水質的分析數據為基礎，配合加藥處理系統所

設定的控制參數作適當排放。但若控制失準而不當排放，則因為爐水為

高溫高壓飽和熱水，過量排放，補給水率提高，除了增加爐水處理成本

外，亦影響機組運轉效率，所以應儘可能減少排放量，減少水耗及熱能

耗損，另須裝置適當的餘熱回收設備如閃化槽，以節約能源。

低壓鍋爐採軟水作鍋爐補充水，其連續排放量約 3~6%，視冷凝水回

收量而定。高壓鍋爐則採超純水為爐水補充水，其連續沖放量約

23

0.5~1.5%。連續排放是鍋爐水的顯熱損失。

三、各項影響鍋爐效率的可控制因素與其量化值

影響鍋爐運轉及負載效率高低的主要因素包括燃燒熱損、爐壁熱損、洩

水熱損、煙道漏氣熱損、煙囪排氣熱損等。若以 0.5%含硫燃料油之蒸汽鍋爐

為例（燃煤鍋爐情況相似，不另論述），說明如下：

(一) 調整燃料霧化條件（油槍霧化功能）

飛灰未燃碳降 1.0%，鍋爐效率升 0.8%～1.0%。

(二) 調整空氣比（過剩空氣量之控制）

煙道排氣含氧降 1.0%，鍋爐效率升 0.4%～0.6%。

(三) 穩定汽水鼓水位（正常水位±0）

變動範圍小於 5.0%，鍋爐效率升 0.1%～0.2%。

(四) 控制爐水連續沖放量（蒸發濃縮矽土濃度之控制）

沖放水量降 1.0%，鍋爐效率升 0.1%～0.2%。

(五) 加強檢修爐體保溫（含省煤器、空氣預熱器及蒸汽管路之保溫材等）

爐壁溫度降 10℃，鍋爐效率升 0.3%～0.5%。

(六) 阻隔強風或冷氣流（鍋爐本體、屋內式、屋外式、或半屋內式爐體環境）

爐壁風速降 1m/s，鍋爐效率升 0.3%～0.4%。

(七) 降低廢熱回收裝置排汽溫度（閃化槽、除氣器及逸汽廢熱回收）

排汽溫度降 10℃，鍋爐效率升 0.5%～0.6%。

(八) 增加冷凝水給水溫度（低壓及高壓各段給水加熱器功能）

給水溫度升 10℃，鍋爐效率升 1.0%～1.2%。

(九) 多台鍋爐併聯分配

24

視個別鍋爐容量及特性對整廠總效率之影響程度，來調配各座鍋爐負載

高低，以有效提升總效率。

四、鍋爐節能的作法

(一) 減少煙氣熱損失

機組運轉過程，未被鍋爐設備有效吸收的燃燒熱，會隨煙氣經由煙囪排

放至大氣，如排煙溫度愈高，熱損失就愈大，鍋爐效率亦愈低。因此如何降

低煙氣排放溫度又不致造成鍋爐腐蝕，是節能的重要考量課題。

《作法要領》：

1. 鍋爐輻射區爐膛水牆管及對流區(RH、ECO、GAH)的爐管管壁，須經

常保持最佳吸熱情況。減少結垢及減少積灰為要務。

2. 注意鍋爐不能有後爐區燃燒現象。

3. 省煤器及空氣預熱器熱交換元件避免堆積灰塵堵塞及防止腐蝕。燃料

含硫份 1%，管壁及加熱片溫度不得低於 110℃，含硫份 0.5%，管壁

及加熱片溫度不得低於 80℃。

4. 空氣預熱器空氣側與燃氣側的進出口差壓不能太高，觀察其堵塞之程

度。若空氣預熱器進出口差壓或出口燃氣溫度異常過高，不得已仍須

停機清洗。

5. 空氣預熱器吹灰系統須保持正常有效吹灰，按期吹灰，以維持清潔度。

6. 大修時清理爐管與熱交換元件的積灰及腐蝕檢查，必要時應作爐管更

換與熱交換元件的局部或整層抽換。

7. 定期作空氣預熱器洩漏率量測，建立空氣預熱器性能資料。

8. 省煤器管壁熱交換鰭片保持清潔，不能有積灰堵塞，否則差壓會加大

25

而影響其熱交換效率下降，造成給水溫度降低。

9. 省煤器及空氣預熱器堵塞嚴重時，將使送風機(FDF)及引風機(IDF)負荷

加大，增加廠用電耗損並降低鍋爐效率。

(二) 降低鍋爐燃氣流量

《作法要領》：

1. 配合煤灰中所測試之未燃碳含量，修正調整燃燒用過剩空氣量，即採

省煤器出口低O2量運轉模式，以完全燃燒並減少CO之形成量來控制。

2. 以固體燃料煤炭而言，過剩空氣量運轉控制在 15~20%之間，即省煤

器出口 O2含量控制在 2.8~3.5%之間，液體燃料控制在 2.0~3.0%之間，

氣體燃料天然氣控制在 1~1.9%之間。

(三) 過熱蒸汽及再熱蒸汽溫度控制於額定值運轉，盡量減少噴水降溫之方式

運轉

《作法要領》：

1. 噴水減溫器控制閥須能靈活準確控制，且不能有洩漏。

2. 水牆管主要為輻射傳熱，過熱器則有輻射及對流傳熱、再熱器主要以

對流傳熱。其管排須維持清潔，故其吹灰器應依管排吹灰程序，按時

操作。值班人員要注意各區域設備不同水溫，蒸汽溫度依設計吹灰程

序軟體操作、檢視，作適當調配修正。

3. 燃用煤質若有變化，則各排層的燃燒器須視燃燒情況做必要之調整，

或燃燒器的俯仰角度也須配合調整。或有燃氣再循環風扇的鍋爐，再

依其負載高低可調整其循環燃氣量，以資因應。

4. 考慮以變壓模式運轉，保持主蒸汽額定壓力及溫度，講求最佳化之運

26

轉。

5. 大修時應徹底清除過、再熱器管排之積渣、積灰及水牆管排之結垢

物，以保持各部位之清潔度，使其發揮最高之熱吸收及熱交換效果。

(四) 降低飛灰中未燃碳量

《作法要領》：

1. 不產生粉煤機內爆燃情況下，以煤炭揮發物高低機動調配，提高粉煤

機出口的粉煤溫度。即以揮發物成分高低，調度粉煤溫度之修正操作。

2. 粉煤機磨煤細度檢測，以進入燃燒器前的粉煤細度為通過 200 mesh

達到 80%以上。

3. 煤碳的研磨係數不可低於設計值太多。另選購煤源時，煤質相關數據

都應列入考量因素。

4. 維持各燃燒器機構正常，功能良好，燃燒火燄分布平均 ，以符合完

全燃燒狀態。

第二節 汽輪機節能操作要點

汽輪機之規畫，如製程蒸汽有使用到其末端排汽需求時，則應選用背壓

式汽輪機，而必須經由冷凝器凝結成復水時，其排汽壓力以不高於 0.100atm

為原則，且汽輪機依進氣壓力高低分高、中、低壓，其熱效率各有差異，而

其熱循環效率以不低於 46%為原則。

一、冷凝式汽輪機節能作法

(一) 充足的冷卻海水量或冷卻水塔循環冷卻水量，以確保汽輪機真空度符合

正常值。

《作法要領》：以海水冷卻設計為例。

27

1. 平時運轉，注意取水道前之固定及旋轉攔污柵其狀況及功能，均確保

正常。定期清洗，以保持清潔，防止淤積垃圾及海生物繁衍而堵塞，

使取水量減少。

2. 備用海水循環泵出口閥須全關，以防止分流。

3. 冷凝器出口海水閥保持最佳開度，以確保冷凝器及海水冷卻管群充分

浸水水位，有最高熱交換效果，始能獲得最好之真空度。

4. 大修時清除兩種攔污柵所積存之淤積物及海生物等。

5. 平時或大修時清通冷凝器熱交換管。若有逆洗裝置，須適時多加利

用，必要時也可施行藥劑浸泡藥洗，以清除管內壁之結垢，提升清潔

度及熱交換效果。

(二) 正常的汽機格蘭汽封壓力

《作法要領》：

1. 汽封用控制閥開度不可偏離設計值，回授信號須正常。

2. 高壓段與低壓端汽封環，大修時檢點確保汽封功能良好，務使正壓段

不漏汽，負壓段不吸氣。

(三) 真空抽汽系統性能良好

《作法要領》：

1. 系統的冷卻水量須充足。

2. 抽汽泵維持正常抽汽動力，葉片良好，馬達動力正常。

(四) 負壓系統不漏入空氣

《作法要領》：

28

1. 檢查負壓管路及管閥不吸入空氣。

2. 設法查核冷凝器殼體是否破漏，不吸入空氣。

3. 水位計不破裂，調節正常水位。

4. 負壓管路膨脹接頭不破裂，不吸入空氣。

二、維持最高溫(即最末只)飼水加熱器之出口飼水溫度運轉於正常值

《作法要領》：

1. 給水加熱器加熱用的各段汽機抽汽量，須保持正常值。另分流供應製

程蒸汽之流量，兩者之調配，應兼顧適量性，以獲得穩定平衡。

2. 飼水流量控制適當（注意飼水旁通閥）。

3. 加熱器水室的導流板不能破漏或倒塌。

4. 熱交換管內、管外都要清潔，不積水垢、髒物，使熱交換達最佳效果。

三、汽輪機採滑壓模式運轉

《作法要領》：須與汽輪機廠商詳加研討評估。必要時可以適時實施，唯

需要慎重操作，熟練為上。

四、維持飼水加熱器正常功能

《作法要領》：

1. 加熱器水位(Drain Pot Level)維持正常水位。

2. 塞管率（即破管而悶塞之管數量）不能太多，而使熱交換性能下降，

而且給水流速過高亦有不良效果。

3. 加熱器內能排除未冷凝氣體。

29

4. 抽汽之飽和蒸汽溫度與飼水出口溫度之相減值(TTD 值)不能偏離設計

值(負值)太遠。

5. 加熱器洩水溫度與飼水進口溫度的相減值(DCA 值)不能高於設計值。

6. 飼水出口溫度經熱交換後，高於進口溫度，兩者溫差須符合設計值範

圍內。

五、冷凝式汽輪機的冷卻水塔節能作法

《作法要領》：

1. 密閉循環式冷卻水塔之填充材，採用聚丙烯(PP)材質，以媒接方式組合

成優良的填充塊。

2. 檢查冷卻系統之循環水泵及冷卻水管路是否正常，冷卻水水槽的水位控

制是否正確：

(1) 循環水泵入出水管不能高於水槽正常水位線以上。

(2) 循環水泵應裝於低於水槽水位線以下。

(3) 兩台以上冷卻水塔，若僅共用一台循環水泵時，各座水槽之間須配連

通管，而連通管大小須配合循環水量多寡之管徑，以免影響各水槽之

水位平衡穩定。

(4) 冷卻水塔並聯使用時，每台冷卻水塔通到循環水泵的磨擦損失應相

同。

3. 冷卻水塔風扇馬達的啟停，須視冷凝器冷凝水溫度變化做調節控制，以

最佳的節能效益設計，並減少環境噪音。

4. 冷卻水塔應選擇安裝於通風良好位置，四周有足夠且無障礙的寧靜空

間，避免安裝區域有腐蝕性或污染性氣體產生，或廠房附近有熱源產生

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的地方。

5. 為維持塔體清潔，須定期人工清洗或必要時輔以藥劑清洗。

6. 風扇入口空氣濾網須保持乾淨，定期更換新品。

7. 嚴格控制下列冷卻水水質，定期檢測水質，確保維持於正常值範圍內，

防止冷卻水系統有腐蝕性水質形成。

(1)水中溶解氧濃度是否正常。

(2)水溫變化是否正常。

(3)二氧化碳含量是否正常。

(4)PH 值(7~8 範圍內) 是否正常。

(5)溶解固體是否正常。

(6)懸浮固體是否正常。

8. 冷水水塔風扇的葉片角度須配合實際狀況適當調整，以求最佳散熱效

果。

9. 應密切注意冷卻水塔冷水溫度、熱水溫度、循環水量及熱負荷(被冷卻

設備)之間的數值變化，調適運轉冷卻風扇馬達及冷卻水塔循環泵浦之

功能正常。

第三節 電氣設備節能操作要點

由於鍋爐與汽輪機之效率決定汽電系統之毛廠發電效率，故在擬訂請購

規範時務必周全規劃，探討正確方案，一旦定案，安裝啟用，長期運轉深受

影響。汽電共生系統日後長期之營運績效，其製程蒸汽為關鍵主體外，其廠

內用電量影響淨廠發電效率，即系統之總熱效率之高低，將決定營運成果。

31

淨廠發電效率之優劣與廠內輔機用電佔比多寡直接關聯，而重要主機設

備如汽輪機、鍋爐之附屬設備用電量越大，廠用電率就越高，兩者呈正比。

故汽電廠整廠之規畫設計定型後，即決定了汽電共生系統之總熱效率。

在汽電共生系統，馬達驅動設備用電量占廠內用電量幾乎達 100%，而廠

用電率介於 12~15%之間，如何節電對汽電共生系統也是重要之課題。

一、 節電的基本概念

(一) 電力計算標準是以電功率，電功率與電壓及電流之關係以表列如下表:

表 2.1 電功率表 功率別 單位 單相 三相 附註

實功率 kW P1=V× I× CosӨ P3= 用戶計費

虛功率 kVAR Q1=V× I× SinӨ Q3=

總功率 kVA S1=V× I S3= 電力公司供應

說明

1. 電力公司所供應的電功率為總功率。

2. 消費者所付的電費是以實功率乘以時間計算

提高電力設備的工作效率，即可降低電費支出

資料來源:本研究整理。

(二) 提高功率因數的簡便方法與其對實功率的可能影響，進一步探討，以期

有效節能

1. 安裝電容器，以提高功率因數，目的在改善電感性阻抗之線路負荷

情況，其安裝方法有並聯或串聯，依設備使用特性而作決定。

2. 安裝變頻器，以調控馬達速度，而降低實功率的消耗，亦即可控制

所驅動風機或泵浦之旋轉速度達到節能之目的。

3. 安裝矽控半導體控制器，可有效節省電力外更可以設計具有柔性啟停、過

載保護、過高和過低電壓保護等多功能之馬達控制器。對三相馬達更可提

供缺相保護。對大型空壓機特殊用途做不同特性之設計。

(三) 馬達負載率與馬達效率、功率因數之改善

32

一般馬達之最高效率點常設計在 75~100%額定負載之範圍。當馬達驅

動負載過低，影響效率及功率因數，造成經濟效益降低。若馬達過載

時，對馬達造成危害。因此選用不合適的電動機尺寸容量，將導致較

高之運轉成本。所以在設計規劃階段或目前使用之馬達，要瞭解運轉

成本前，需先清楚知道馬達的負載率，負載率為輸入功率占額定滿載

輸入功率的比例。

感應馬達之效率與負載率及功率因數有密切關係，實際負載率之計

算，於生產工廠現場最便捷與最常採用之方法為：

(四) 輸入功率量測法：

Pi＝輸入之三相功率(kW)

V＝三相均方根線電壓平均值(V)

I ＝三相均方根線電流平均值(I)

PF＝輸入電源之功率因數(CosӨ)

(五) 負載率計算法：

負載率(%)＝

Load＝負載率(%)

Pi＝運轉時之三相功率(kW)

Pir＝額定之滿載輸入功率(kW)

(六) 馬達效率(ηm )概算法：

ηm＝

即輸入電功率與輸出機械功率之間差值，就是馬達內部損失。

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(七) 馬達效率與節能

高效率馬達與標準馬達，兩者效率差異即代表能源的節省。其所節省

之功率，概略演算式如下：

kWs＝節省之電能(kW)

HP＝馬達輸出馬力(HP)

EB＝一般馬達之滿載效率(%)

EA＝高效馬達之滿載效率(%)

但因馬達一般並非固定運轉在滿載之工作點，其效率會因負載不同而

相對的有變動，當考慮實際負載率(L)，其節省能源(功率)可如下公式

計算之。

註：所節省之功率 × 運轉時數＝kWh (度)

即可換算成每月或全年份節省之電力度數

(八) 引風機、送風機及給水泵等轉動設備，若其設計採用常年處於定速運行

狀態，而實際運轉將難因應不同運轉負荷，來調節其流量之大小。另因

設計時，各轉動設備為因應不同運轉條件，以保守態度而預留 15~20%

餘裕，致使平時滿載出力運轉，尤其是離峰大幅度降載時，大部份電力

將耗損於出口風扇機、風門及泵浦控制閥的節流損失及壓力落差損失

上，造成長期運轉為數可觀之電力浪費。

離心式風扇機之轉動設備，依相似定律耗電量與流量成正比、與壓力

平方成正比、與轉速三次方成正比。

汽電共生系統宜針對鍋爐引風機、送風機、海水冷卻水泵、冷卻水塔

冷卻水風扇、公用流體輸送泵、鍋爐給水泵、鍋爐脫氧泵及冷凝水泵

34

作逐項檢討，尋求改善空間，從各類風扇及泵浦之設計，選用其型別

及控制方式，以效率最佳為優先之考慮重點，因其對淨廠效率之影響

重大深遠。

二、 提升各種轉動設備效率

(一) 燃燒空氣送風機(FORCED DRAFT FAN，FDF)

燃燒空氣送風機之設計值一般均偏大，風量超額 20%，靜壓超額

20~30%。控制模式以機械結構檔板作風量調節控制，電力浪費，風

損極大，未能有效節能。尤其是在離峰降載操作僅有 70%出力。風扇

若由離心式改為軸流式，而送風機驅動馬達由定速型改用變頻式或液

壓聯軸器變速控制，則可大幅節能。

(二) 煙道氣引風機(INDUCED FAN，IDF)

鍋爐煙道氣因需克服排煙脫硝設備(SCR/NOX)、省煤器(ECO/TSP)、

靜電集塵器(EP/TSP & Opacity)、排煙脫硫設備(FGD/SOX)、空氣預熱

器(APH)等壓損，需有煙道引風機(IDF)輔助抽氣。煙道引風機設計

值，時常風量超額 30~40%，靜壓超額 30%。控制模式以機械結構檔

板作風量調節控制，電力浪費，風損極大，未能有效節能。尤其是在

降載(離峰)操作僅有 70%出力，風扇若由離心式改為軸流式，而引風

機驅動馬達由定型改用變頻式或液壓聯軸器變速控制，則可大幅節

能。

(三) 風車設計

一般風車設計時，其風量會考慮加大，而靜壓亦會增加提高宽裕度，

以備不時之需。但這樣超額設計，形成過大的風車設備，相對增加能

耗。長期運轉其熱能損失極大，故設計上應力求最適運轉需求，方能

符合節能，並以實用、靈活性為主要目標。

35

三、 廠內輔機用電節能作法

(一) 減低馬達或泵浦負載。

《作法要領》：

1. 改善風扇風門或泵浦出口控制閥的控制方式，減少節流損失。

2. 減少不正常的再循環流量，不論是氣體或液/汽體都相同，及再循環

之正確調節，是節省能源項目之一。因過量將多耗電力，若異常低

量，將危害設備。

3. 風扇風門節流過度，增加馬達出力。

4. 控制閥開度過小，流量不足，長期節流控制，因為前後壓差大，增

加閥座磨耗吹蝕危害。

(二) 改善馬達、泵浦效能。

《作法要領》：

1. 既有馬達線圈重繞或增加繞組，採用高效率之馬達或高速馬達。

2. 採用低阻轉電流馬達(Block Current)、低轉矩(Torque)的馬達或軟性

慢速啟動馬達，馬達效率可達 93%以上。

3. 採用液壓聯軸器▫常需變動負載之機組，其大型風扇及大型泵浦，

應予優先採用。

4. 採用軸流式風扇，配合 Inlet guide vane control，Variable blade pitch

control。

5. 採用變頻式馬達▫運轉經常需要變化負載時，使用變頻式馬達，對

節能有顯著之效益；若為全時皆滿載運轉時，則發揮不出節能之效

果。

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(三) 轉動機械運轉模式管理

《作法要領》：

1. 分析運轉資料，研討各輸送介質，如循環水泵、輸煤皮帶機等，有

否減量的空間，於離峰低載時，減低轉動機械的運轉負荷。

2. 調度各型轉動機械的最適當運轉數量，如多台風扇或多台泵浦，於

低載時減停運轉台數，可減少電力浪費。以機動靈活性調節輔機之

運轉方式，應依不同需求作管控。

(四) 裝設進相電容器

《作法要領》：

1. 落後的功率因數將導致不必要之損失，即造成整體馬達供電系統

之效率降低。而對過低的功率因數，台電公司不給予優惠。

2. 一般採用同步馬達或者加裝進相電容器的方式來修正功因。工業

界普遍較會採用後者，以提高功率因素。

3. 進相電容器可以提供相角領先的電流去修正落後的功因。唯其安

裝位置應儘量選於多台馬達的共同連接端點，或者配電中心以及

饋線分支。亦即用在有需要修正功率因數的負載群。

第四節 儀控設備節能操作要點

汽電共生機組重要設備一般可分為鍋爐、汽輪機、電氣、儀控及化學處

理等五大部分，儀控設備則橫跨於其他四個部份，而依數量及含蓋層面，主

要在鍋爐，幾乎占有 70%。首先依其系統功能略作簡介如下：

一、控制系統規模與效果

(一) 由分散式控制系統（DCS，Distributed Control System）及資料擷取及處

37

理系統（DAS，Data Acquisition System），兼併合稱為 DCDAS。但一

般僅簡稱為 DCS。

(二) 可程式邏輯控制器(PLC ，Programmable Logic Controller)是數位式動作

之電子設備，它使用可程式記憶體儲存指令、執行如邏輯、順序、計時、

計數與演算等功能，並透過數位或類比輸入/輸出模組，控制各式各樣

的機械或工作程序。

(三) 科技進步 PLC 與 DCS 之功能已可互輔，雖無很明顯界限，但仍以 DCS

通稱之，因為 PLC 通常可接入 DCS 而整併為一系統。設計上兩者是：

PLC─可執行傳統的高階控制演算邏輯

DCS─可提供循序操作之控制功能

(四) 電腦軟硬體與通訊網路科技之發展，分散式控制系統其在工業上之應用

範圍非常廣泛。典型應用有下列 6 類：

1. 發電廠、輸配變與變電系統控制

2. 水處理系統

3. 環境監控系統

4. 冶金煉製及化學工廠

5. 製藥及食品工廠

6. 交通管控系統

(五) 監督控制與資訊擷取系統 (SCADA ，Supervisory Control and Data

Acquisition System)是一種較大規模的 DCS，主要應用工業界有電力系

統、給水系統、石油、化工等領域。SCADA 在新機組汽電共生系統所

執行的功能與基本特色有下列 8 類：

1. 系統圖形操作介面

2. 系統狀態動態模擬

3. 即時與歷史資料

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4. 運轉資料趨勢曲線顯示

5. 警報處理系統

6. 資料擷取與記錄

7. 資料分析

8. 報表輸出列印

(六) 汽電共系統鍋爐儀控設備之介紹

1. 燃料與空氣及煙氣系統

飼煤機負荷調節系統(Coal Feeder)

一次風量調節系統(Primary Air Flow)

二次風量調節系統(Secondary Air Flow)

爐膛負壓調節系統(Furnace Draft / IDF)

2. 水、汽循環與補給系統

汽水鼓水位調節系統(Drum Level / FW Flow)

除氧器水位調節系統(Deaerator Level)

除氧器壓力調節系統(Deaerator Pressure)

凝汽器水位調節系統(Condenser Level)

軸封壓力調節系統(Gland Pressure)

蒸汽溫度調節系統(Steam Temperture)

3. 其中最為關鍵及重要的鍋爐控制系統，共有四個系統：

(1) 主汽壓力控制系統─通稱為主控器。

由燃料流量為主，空氣流量為副，以維持主蒸汽壓力的穩定，而

空氣量充足，符合完全燃燒為條件。

(2) 汽水鼓水位控制系統─依據三元控制設計，即汽水鼓水位為主，

另二元為主蒸汽流量及給水流量為副。

以給水量與供汽量的動態平衡維持爐水位穩定。若失穩後果如

下：

39

過高時─會破壞汽水分離裝置的正常工作，而導致蒸汽帶水增

多，嚴重時將使過熱器管壁和汽機葉片結垢，且後者亦易受

水分衝擊而產生危害。

過低時─則會破壞水迴圈，導致水牆管過熱而破裂

(3) 主蒸汽(過熱蒸汽)與再熱蒸汽控制系統─分 MS(SH)及 RH 二項

（小機組無 RH 設備），其蒸汽溫度過高過低之影響如下：

過高時─汽機將在惡劣環境下運轉，可能縮短材料使用壽命。

過低時─汽機達不到額定的運轉效率。

主蒸汽和再熱蒸汽溫度採用噴水減溫器或有燃燒器仰俯角調整

方式控制。噴水量儘量少或免用為佳，否則影響效率及控制閥閥

座吹蝕之情形。

(4) 爐心風壓控制系統─若為正壓式爐膛，僅送風機配合燃料量以調

整送風量而無引風機之設計。若為負壓式爐膛，該爐膛負壓則交

由引風機控制。

一般負壓之偵測點採取兩點，以其平均值進行相關數據演算處理

之。為了防範偵測點偶而會積灰失準，運轉時常須倒吹偵測點之

積灰，以維持清潔，使控制可靠。

二、順序控制系統（SCS， Sequence Control System）

運轉人員可經由控制室的顯示器及鍵盤對有關設備進行操作，同時

全系統的運轉狀態也可由各別子功能畫面上顯示，其有關設備之動態條

件/狀態/資訊，供運轉人員指導掌控。對同一設備、開/關指令，因有相

互閉鎖，不致同時發出。

根據系統運作方式，順序控制系統(SCS)依各類輔機單位的功能

組。由每一子功能執行某一特定功能，以實現全系統成組合操作和程式

群，並兼具聯鎖保護功能。汽電共生機組重要之子功能組如下：

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(一) 引風機─主燃料跳脫(MFT)動作，同時自動關閉後序相關風機。

(二) 鍋爐高壓、一次、二次風機如流體化床之鍋爐(CFB)─其自動連鎖

電路會啟閉，以確保互動安全條件成立。

(三) 給水泵子功能組─泵浦潤滑油壓，低載最低流量回流等項目之保安

連鎖。

(四) 凝結水泵子功能組─依凝結水母管壓力低於設定值時，自動啟動備

用台。

(五) 油系統子功能組─當潤滑油壓低值時，自動先啟用交流油泵，出現

超低值時，再自動啟用直流油泵。二道防線，以確保潤滑油安全

可靠。

三、爐膛保護系統(FSSS)

(一) 爐膛安全監控：對機組運轉重要參數和狀態進行監控。

(二) 鍋爐之聯鎖裝置：對鍋爐輔機的順序動作，以及當引風機或送風

機跳脫時，一連串之順序聯動。

(三) 主燃料跳脫(MFT)動作條件

1. 主燃料跳脫(Main Fuel Trip)動作之安全保護條件有：

送風機高壓風無效（FDF 出口壓力過低）

爐膛壓力過高(負壓變正壓時)

汽水鼓水位：高高(如+100mm)、低低(如-80mm)

引風機均跳脫

一次風機均跳脫，或者一次風量小於最低值。

手動主燃料跳脫(MFT) (緊急狀況下，而聯鎖疑似失靈時，由

操作人員應緊急處置按下)

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2. 主燃料跳脫(MFT)動作

切斷主燃料

關閉減溫噴水電動閥

指出首次跳脫原因點

(四) 燃燒器點火油槍及燃燒（點/滅）監控管理盤

全爐各燃燒器點火油槍動作狀態

燃燒器使用/停用狀態

操作兼顯示（有實體盤或/及電腦盤）

四、節能與保安操作要領

儀控設備，有如人體頭腦及手腳，執行操作控制及保安聯鎖等特性

功能，其性能正常、動作靈敏、關係到系統之節能成效，非常密切。分

項如下：

(一) 電腦軟硬體（如人腦）部份

採取雙熱機備份(Hot Standby Redundant)之設計，並須定期測

試，確保其功能運作正常

架構在分散式控制系統上的各支系統，運用最佳化技術、類神

經網路、模糊設備邏輯控制為基礎建構之各專家系統，應定期

測試其功能維持正常。

操作平台人機介面，其顯示/操作/趨勢/偵錯等等功能之定期測

試。

鍋爐燃燒控制最佳化，相關重要參數之修訂更新，符合實況以

達到提升機組效率之目的。

(二) 終端控制裝置(Final Control Element)

控制閥是所有流程工作媒體之大小調節控制之裝備，大修時須

42

徹底檢查研磨閥座良好，完全止漏、開度正確、定位器訊號轉

換(如 0-25mA,DC/3-15 Psi)動作準確。

風門開度調整器(Drive Unit/Regulator)其定位器之檢查校正，似

同上述方法。

(三) 最初偵/檢測定元件(Primary Element)

壓力計：有傳統圓型表計，有訊號轉換型。

溫度計：有傳統的偵測元件型，另有電阻型 RTD 元件及熱電

偶型最常用有 K, J ,E 三類。

流量計：各型各式，依廠家規範保養。

液位計：各型各式，依廠家規範保養。

(四) 訊號轉換器(Invertor / Convertor)

訊號轉換器是儀控系統納入電腦化後，擔任最重要訊號轉換。無

論是偵測進入電腦系統或由電腦經演算後形成控制指令，以司控

終端控制裝置，皆借由此轉換器來完成任務，轉換過程之比例準

確性極為重要，應依廠家規範作定期校調工作。

(五) 鍋爐控制節能與保安項目舉例如下：

主控器：鍋爐主蒸汽壓力維持穩定及完全燃燒之關鍵控制設

備。

汽水鼓水位：是給水量及主蒸汽量平衡及水位穩定，鍋爐汽機

安全之關鍵。

爐膛負壓控制：鍋爐燃燒/燃料及空氣煙氣系統維持平衡條件安

全系統。

凝結水及給水系統：是冷凝器/除氧器及凝結水泵/給水泵平衡

安全保證。

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第五節 蒸汽輸送節能操作要點

一、 蒸汽輸送分配架構

製程蒸汽是煉油、石化、造紙、紡織、水泥、鋼鐵業等產業共同需求，

其需求量有多寡之分而已，並依溫度、壓力等級，可分為數段之蒸汽別。火

力電廠及汽電共生系統，蒸汽更是不可或缺最重要的作功媒質。在製程蒸汽

使用時釋放其潛熱後，其剩餘廢熱屬於顯熱，存在的冷凝水裡大約尚有 20%

餘熱，在節約能源上亦扮演相當重要的角色。

為探討汽電共生系統總熱效能之提升對策，首先就蒸汽生產過程各部系

統所組成之設備略作介紹。

蒸汽及冷凝水產生及作功循環系統，具體來說依其特性應可分為蒸汽產

生系統、蒸汽分配及輸送系統、蒸汽使用端系統、冷凝水回收與補給水收集

系統及蒸汽冷凝水分流等五大類。

(一) 蒸汽產生系統

蒸汽產生系統亦即鍋爐或熱回收系統，包含飼水系統飼水泵、鍋爐本

體、汽水鼓、水牆管、空氣預熱器、省煤器、過熱器及再熱器、燃料系統、

磨煤機、一次送風機、煙道氣排放及爐水洩放、送風機、引風機、煙囪等。

亦可分爐與鍋兩部份：爐為燃料及燃燒系統，空氣與煙道氣部分。鍋則為

汽水鼓、水牆管、過熱器、再熱器，亦即為給水及蒸汽系統。

(二) 蒸汽分配及輸送系統

蒸汽分配及輸送系統主要是將鍋爐產生的蒸汽送至汽輪機經膨脹作功

而用來發電，汽輪機作功階段，途中再依不同等級（壓力、溫度）抽汽，

部份送至給水加熱器內部使用，另外依生產工廠製程需要輸送至製程蒸汽

使用端。由於使用端對溫度、壓力需求有所差異，若汽輪機、發電機因歲

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修或故障停機之時段，則鍋爐蒸汽僅有固定出口壓力，因此權宜之計，採

以逐級降壓減溫方式，依實際使用需求作適當分配，以符合製程工廠穩定

品質之蒸汽。

(三) 製程蒸汽使用端系統：指非發電用汽輪機之蒸汽

生產工廠對製程蒸汽使用之用途種類很多，例如：製程加熱、機器驅

動、中和化學反應、或碳氫化合物之分餾等製程，而常見之設備有汽輪機、

壓縮機、熱交換器、分餾器、乾燥器、分離器、反應槽等。

製程蒸汽使用端也就是最終蒸汽消耗者，依各類產業不同，常用之蒸

汽設備及用途不同，主要可區分為直接使用注入式及間接使用加熱式二類。

直接注入者如蒸汽霧化、燃燒塔除煙、脫氣塔除雜質，甚或熱水浴等

使用。這類直接使用者，因直接參與反應伴隨製程混合或直接排放，而無

法回收其冷凝水。

間接使用者利用熱交換器吸收蒸汽潛熱，無直接接觸或混合，故其冷

凝水則透過適當方式收集，可加以回收，經檢測處理品質合格後注入系統，

作為補給水之一，重複循環利用。對水資源之節省而言，此為重要的環節，

宜充分發揮運用。

(四) 冷凝水回收與補給水收及系統

冷凝水回收系統即收集所有製程工廠間接熱交換反應之蒸汽使用端的

冷凝水，應作適當餘熱回收，以減少閃沸蒸汽排放熱損失，以達最大能源

節約效益。冷凝水回收最大潛在危險即為製程系統洩漏所造成的污染，應

予以分離作適當監測及控管，必要時經淨化純化或加藥處理，以確保飼水

水質純度可靠及避免污染所造成系統相關設備損害。

一般而言，純火力發電系統，冷凝水回收是指蒸汽經汽輪機膨脹作功，

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最末端之排汽，由冷凝器冷凝並經各級加熱器加熱，最後回流鍋爐之循環

系統而言。此型對提高鍋爐效率最顯著，且回收水量最大，其回收報酬率

最高的方式。不僅熱量回收較大，且水資源撙節及純水或超純水處理化學

藥品皆可相對節約。

至於汽電共生系統冷凝水從製程蒸汽使用後而回收，需考量製程系統

之可能污染。輕微污染可藉由活性碳過濾及加藥等方式處理。污染嚴重則

應排棄，不可回收注入系統，並找出污染源盡速修復。

蒸汽自鍋爐產生之後，由主幹管輸送至汽輪機驅動發電機發電，另分

配製程蒸汽到各使用者。當製程蒸汽所需求溫度或壓力不同時，分配系統

即依各不同壓力、溫度需求。但一般整廠操作運轉僅考量選用最高壓的鍋

爐，而無法裝置不同壓力多座鍋爐。如此不僅初設投資成本增加，長期之

操作成本及維護成本皆不具經濟效益。因此在建廠設計時，即需針對全廠

各級蒸汽條件及使用者所需負荷量，詳細規劃並評估計算蒸汽流量及熱能

平衡表及圖面，核算質量平衡及熱量平衡，然後依熱電比需求來決定汽電

共生系統之鍋爐容量大小。此一熱量平衡圖及熱量計算表，由於產能的擴

充或求更有效節能措施及設備改善變動等因素，皆會影響整廠發電量及蒸

汽熱能產量產出平衡。若其熱電比已有所變化，應立即檢討，修訂補正，

以符合實際狀況。因此可以說只要有鍋爐及汽輪發電機，就應有蒸汽系統

熱平衡圖表，以供運轉人員平時運轉操作之參考，並利品管人員定期作核

算追蹤機組效率之依據。

如煉油及石化工廠，其蒸汽壓力(溫度)需求一般有高、中、低等甚或

更多，超高及超低的壓力需求。如此一來在蒸汽各梯級之分配系統上就更

為重要。汽輪機膨脹作功中，即依壓力梯級分別抽汽供製程使用，不能單

以高壓端分級降壓來供各段低壓端使用。因此必須透過全廠熱能平衡及冷

凝水分流回收量及補給水量多寡以資搭配，來作最適化設計，以達能耗最

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節約而總效率最高的目的。

(五) 蒸汽冷凝水分流

生產工廠內使用不同等級壓力之製程蒸汽，由汽機抽汽直接使用為

佳，而從汽電共生系統共用鍋爐降壓取用，其蒸汽減壓本是不得已之措施，

故一般製程均必得配合汽輪機抽汽供應不同壓力之蒸汽，當然有些是當初

設計規劃因疏忽而無法完全匹配善盡其用的；相對的，在各級蒸汽使用後，

其潛熱被製程使用端吸收後之冷凝水（回收水）則有必要盡可能回收利用。

蒸汽使用後之冷凝水分流收集回收並非新觀念，但真正落實及正常操作者

並不多見，基於樽節水資源，有必要在此重申其效益性，促請業者注意，

並重新評估整廠發電兼製程蒸汽使用全系統之平衡條件，以達到熱電比最

適化及總熱效率最高之目標。

生產工廠使用製程蒸汽分高、中、低壓，有的更增加超高壓及超低壓；

壓力等級分類並無一定，端視各廠使用實際需要自行分類，有的 20K 在甲

廠算高壓，但在乙廠只算中壓。汽電廠或公用鍋爐供應蒸汽 60K 以上者，

其相關設備及管件設計超過 900 psi（約 63.4K)者皆屬高壓系統範圍。在 150

psi（約 10.6K)及 2K 以下使用壓力者，皆屬低壓。鍋爐主蒸汽送汽輪機發

電外，依各級壓力抽汽，分送製程工廠使用。另外重點應將製程蒸汽之冷

凝水，有效回收並減少二次再生(閃沸)蒸汽的餘熱流失。

當各級製程蒸汽釋放出潛熱之後即形成冷凝水，事實上此冷凝水之溫

度及壓力仍相當接近其飽和狀況之壓力及溫度，差別僅在於此熱交換器之

壓損，亦即在祛水器之前冷凝水之壓力及溫度幾乎仍維持飽和條件(一般熱

交換器蒸汽側之壓損很小，幾乎可忽略不計)。重要的是祛水器下游冷凝水

收集管線之設計以及祛水器本身功能良劣及差壓的選擇。由於冷凝水仍有

相當溫度的顯熱可資利用，其壓力愈高顯熱熱焓值（溫度）愈高。冷凝水

一流經祛水器之節流孔即造成減壓形成相態變化，就有閃沸再生蒸汽產

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生，閃沸蒸汽的多少取決於冷凝水收集管線系統之背壓，背壓愈小，再生

閃沸蒸汽量愈大，其逸汽餘熱回收�