導讀摘要
火力發電廠為降低硫氧化物（SO₂）排放，普遍採用煙氣脫硫（FGD, Flue Gas Desulfurization）技術，其中 碳酸鈣（CaCO₃，石灰石） 和 碳酸鈉（Na₂CO₃，純鹼） 扮演關鍵角色，作為吸收劑與化學反應物，去除煙氣中的SO₂。本篇文章將深入探討碳酸鈣與碳酸鈉在FGD系統中的應用，化學反應機制、品質管制標準與工作溫度範圍，並比較氣體分析法與傳統滴定法在碳酸鹽含量測定上的優劣，以評估新技術在電力與環保領域的優勢。
1. 脫硫製程中使用的碳酸鹽類化合物
火力發電廠為了降低燃煤燃燒後排放的 二氧化硫（SO₂），通常會使用 碳酸鈣（CaCO₃）或碳酸鈉（Na₂CO₃，純鹼，石灰石） 進行煙氣脫硫（Flue Gas Desulfurization, FGD）。根據脫硫方式的不同，碳酸鹽的選擇與應用如下：
- 石灰石-石膏濕法（Limestone-Gypsum Wet FGD）
- 使用 碳酸鈣（CaCO₃，石灰石） 作為主要脫硫劑
- o 化學反應：
- 吸收 SO₂：CaCO₃+SO₂+H2O→CaSO₃⋅1/2H2O+CO2
- 氧化生成石膏（CaSO₄·2H₂O）：
CaSO₃⋅1/2H2O+1/2O2+3/2H2O→CaSO4⋅2H2O
- 鈉法脫硫（Sodium-based FGD）
- 使用 碳酸鈉（Na₂CO₃，純鹼） 來吸收 SO₂
- o 化學反應：
1. 吸收 SO₂： Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2
2. 氧化成硫酸鈉（Na₂SO₄）：Na2SO3+1/2O2+H2O→Na2SO4+H2O
2. 脫硫製程工作流程與控制範圍碳酸鹽品質控制範圍
將上述兩個火力電廠常見所使用的煙氣脫硫(Flue Gas Desulfurization, FGD)製程做了重要參數的比較表:
3 氣體分析法與傳統滴定法比較(碳酸鈣(石灰石)/碳酸鈉(純鹼)分析）
碳酸鹽在使用火力發電或使用SRF(再生燃料)進行煙氣脫硫(Flue Gas Desulfurization,FGD)中扮演關鍵角色，影響煙氣排放SOx是否符合環保法規與生產成本。傳統的分析方法(如滴定法)在某些應用場景下具有一定限制，下表為對石灰石與純鹼進行碳酸鹽純度分析上採用氣體監測分析與滴定法的比較說明
4. 氣體分析法在碳酸鹽分析中的優勢
- 分析速度快：氣體分析法能在數分鐘內完成測試，而傳統滴定法可能需要 30 分鐘以上。
- 高精度與自動化：氣體分析法可達 ±0.2% 的準確度，並且可與煙氣在線監測系統（CEMS）整合，提高工業應用效能。
- 可減少人為誤差：滴定法容易因操作人員的技術差異而影響結果，而氣體分析法自動化程度高，數據穩定可靠。
- 更適合高通量測試：火力發電廠的煙氣脫硫需要頻繁監測，氣體監測分析法能夠快速提供即時數據，確保脫硫效率與環保合規性。
5 結論
在火力發電廠的煙氣脫硫（FGD）製程中，碳酸鈣（CaCO₃）與碳酸鈉（Na₂CO₃）為關鍵吸收劑，其品質與純度影響脫硫效率。隨著分析技術發展，氣體監測分析法因其精確度高、操作簡單、環保無污染的優勢，正逐漸取代傳統滴定法，成為碳酸鹽品質檢測的新趨勢。透過更先進的分析方法，電廠可提升煙氣脫硫效率，減少環境污染，並降低運行成本，為綠色能源發展貢獻力量。
