2012/07/05
經濟部能源局
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▓撰文：蕭輝煌
中鋼位處高雄市臨海工業區內，鄰近地區工廠林立，因應「區域能源整合」之發展潮流，自1993年起即積極推展以「中鋼公司」為核心的工業區能源供應網。中鋼利用汽電共生系統及廢熱回收等產製的蒸汽，以及氧氣工場產出的各項工業氣體等，與工業區內鄰近工廠互通多餘能源，包括：蒸汽、氧氣、氮氣、氬氣、壓縮空氣及焦爐氣等，將區域能資源做最有效率的整合，同時提高能源使用效率、降低區域內污染排放及溫室氣體減量等目的，有效降低環境衝擊和改善環境品質，堪稱國內區域能源整合的典範。
中鋼公司汽電共生系統
中國鋼鐵公司（以下稱中鋼）屬於一貫作業煉鋼廠，其生產作業特性為自進口原料，經煉鐵、煉鋼、軋鋼至成品包裝輸出，全部在同一廠區內有系統的完成。
中鋼於生產過程中伴隨產出大量的可燃性氣體（焦爐氣、高爐氣、轉爐氣）及高溫廢熱。可燃性氣體中約60％經規劃輸送至其他生產單位優先使用後，所剩燃氣全部由動力工場吸收，做為發電、產汽以及提供高爐煉鐵所需之冷鼓風。
中鋼於創建之初，即應用本身製程特性及能源需求條件，規劃以充分回收利用此等副生燃氣及廢熱的方式，大力推展汽電共生，推動理念包括：
一、充分回收利用自產副生燃氣，降低能源消費，提升能源生產力及產品競爭力。
二、滿足鋼品製程蒸汽需求。
三、提供生產製程所需電力與高爐煉鐵所需的冷鼓風。
四、滿足緊急及自保電力需求，保障全廠於台電因故停電時，不中斷重要設備所需的電力。
五、配合區域能源整合推展，外售蒸汽予臨近工廠，提升公司營運績效與整體能資源使用效率。
六、降低污染，改善環保。
從建廠生產至今，規劃設置的汽電共生設備累計總裝置容量為471,770kW。而上述汽電共生設備平時不僅可供應目前中鋼約57％生產所需的電力，也滿足生產所需的蒸汽和冷鼓風。
當台電公司供電中斷，透過自動解聯卸載系統的運作，重要生產設備所需電力即由以上汽電共生系統供應，減少因斷電所造成生產中斷的損失；同時亦可防止高爐、轉爐、煉焦爐等重要設備的損壞，並減少因停電可能發生污染性氣體外洩的事件。
汽電共生最主要目的係將發電循環之「過熱段」與加熱製程的「飽和段」做最有效率的組合。但因各產業特性有異，以鋼鐵與電子產業為例，其產業特性為熱能需求低，電能需求高，也就是說，鋼鐵與電子產業的熱電比低；反之，如石化、造紙、紡織及染整、製糖等產業的熱能需求高，電能需求低，亦即該等產業的熱電比高。以單一工廠或單一產業而言，很難將熱電做最有效率的組合，因此，有賴不同產業在一定的經濟範圍區域內做整合，才可將熱電做最有效率的組合。
臨海工業區內能源整合
中鋼位處高雄市臨海工業區內，自1993年起即積極推展以「中鋼公司」為核心的工業區能源供應網，目前成功的將工業區內鄰近工廠多餘的能資源整合（詳圖1），工廠與工廠間能資源互通有無。
中鋼因產業特性，電能需求非常高，但熱能需求不高，故汽電共生仍有大量的「飽和段」熱能經由冷卻水塔釋出，除增加冷卻水泵浦的耗電外，亦有大量冷卻水排放損失，若能將「飽和段」熱能經由蒸汽管線將其輸送至臨近有熱能需求的工廠使用，中鋼除可回收該「飽和段」熱能（廢熱）外，亦可同時節省冷卻水泵浦的耗電及冷卻水排放損失。此外，該有熱能需求的工廠則可減少，甚或廢除原有的熱能產出，除可節省原有的燃料及相關能源之消耗外，亦可同時免除工安及環保的困擾，一舉數得。
一貫作業煉鋼廠除有大量電能與少量熱能（蒸汽）需求外，對工業氣體（氧、氮、氬）的需求量也相當大，因此，中鋼目前亦自建擁有全臺最大的氧氣工場。氧氣工場一般可同時產出氧氣、氮氣、氬氣，惟鋼鐵生產製程對氧氣的需求遠大於氮氣、氬氣，故氧氣為主產品，氮氣、氬氣為副產品，除氬氣尚可充分利用外，氮氣一般均無法充分回收利用，只有排放一途。
整合作法與遭遇困境
既有工業區在初設時大多未能預先規劃能資整合之通路，故建構「公用流料通路」及「通路布設障礙」的排除，一直是推動整合必須考量的最優先項目，也是投入最多人力、物力的工作。若工業區於開發時，即展開區域能資源整合的「規劃設計」，可極小化整合成本，效果也最好。
此外，提供客戶足夠的經濟誘因，例如：公用流料價格低於客戶自行產製成本；公用流料品質必須符合客戶要求；公用流料能長期合作穩定供應，而非短時期；公用流料供應穩定性及可靠度必須取得客戶的認同；簽訂供應合約，明訂雙方權責，例如新增投資的費用分攤、責任分界點等；促使客戶充分認知整合之工安環保等無形效益，以蒸汽為例，客戶停用鍋爐後，從此不再為工檢及操作執照、申報空污等環保問題困擾，騰出土地可再利用等。
中鋼在推動區域能源整合工作上，雖然過程遭遇不少困境，例如客戶參與之意願與議約、談判，尤其是通路布設障礙排除這項也遭遇許多難題，例如蒸汽採穿越馬路之地下涵洞設計、跨越公用道路或溝渠之管架橋、支付借道費用等，幸好均能逐步排除困難，完成公用流料通路布設。
推展成果與節能減碳
中鋼為臨海工業區能資源整合中心，長期投入能資源鏈結已累積顯著成效，使得整體能源鏈結的工廠業績逐年成長。
而在節能減碳方面，以2011年外售蒸汽236.5萬公噸為例，在節約能源成效上，約相當於18.2萬公秉低硫燃料油，換算成空污及溫室氣體外部減量效果，約減少硫氧化物1,728公噸、氮氧化物1,199公噸、粒狀污染物170公噸、二氧化碳54.2萬公噸。
工業區能資源整合＋生態
因應溫室氣體減量趨勢，政府部門自2009年起辦理「工業區能資源整合推動計畫」，預計以4年時間，推動工業區能資源整合與生態結合，促成各工業區互相利用區內工廠的能資源及副產物為原料或能源，達到降低生產成本、污染及溫室氣體排放減量的目的，不但可以解決環保問題，同時也提升產業的綠色競爭力。（作者任職於中國鋼鐵公司）
將廢棄物整合，再利用
區域能源整合概念，未來的希望
廢棄物可以視為資源，也可以是能源的一部分，例如：木材加工廠產出的木屑，可以成為鍋爐燃燒所需的燃料；燃氣渦輪機排出的高溫廢氣，可以經由熱回收鍋爐產生製程所需蒸汽，甚至發電。上述各個亟待解決的課題並非各自獨立，而是有相當的關聯性，也就是說，課題間需要整合以尋求最佳化；整合應用範圍可以包括：最佳技術之整合、能源利用之整合、能源與環境之整合、以及資源應用之整合等。
這些整合應用的成果可以反映在高效率、低污染和高經濟價值的實際表現。此一整合應用（或整合經濟）的概念和做法應該是未來臺灣產業發展的希望，也是政府政策和民間產業需要審慎評估規劃的方向。
中鋼公司規劃設置的汽電共生設備累計總裝置容量為471,770kW。而汽電共生設備平時不僅可供應目前中鋼約57％生產所需的電力，也滿足生產所需的蒸汽和冷鼓風。
關鍵字：區域能源整合,汽電共生系統,區域熱電整合,廢熱回收