觸媒技術實廠應用與環境效益分析

— 資源循環事業群  崑鼎 桃南廠工程師 吳柏毅
— 資源循環事業群  信鼎 桃航廠主任工程師 梁傑權
— 資源循環事業群  信鼎 桃園生質能廠助理總工程師 鄭健龍

隨著全球對永續議題日益重視，廢棄物能資源中心的定位，已從單純的末端處理轉變為能資源回收的核心。在空氣污染的防制上，現代化設備的開發思維除了最大化「污染減排」效能外，更需從降低環境依賴及減少環境衝擊的全方位視角，進行策略布局。

中鼎集團資源循環事業群深耕能資源中心領域30餘年，不僅是全台市占第一的領導廠商，更是唯一提供從上游廢棄物清運、回收再利用、焚化能資源轉換(EfW)，到下游最終處置一條龍服務的業者，並將成功經驗輸出海外。目前，於全台各地共營運11座大型能資源中心，處理量占全台民營能資源中心超過五成，在技術的導入方面，更是最致力將國際先進技術導入能資源中心營運的廠商。

為降低氮氧化物(NOx)排放對環境造成的影響，中鼎集團積極推動「選擇性觸媒還原脫硝系統(SCR)」的應用。本文特別分享 SCR技術的優勢，以及中鼎集團如何將其導入能資源中心的營運中，具體實踐資源循環。

乾式系統轉型 降低環境衝擊

過往，廢棄物能資源中心受限於廢氣處理系統反應溫度較低(普遍低於180°C)，導致觸媒技術難以有效發揮脫硝性能。然而，在淨零排放與節水浪潮的驅動下，廢氣處理工藝已發生顯著變革，系統由傳統需噴水降溫的「半乾式」轉型為不須降溫的「乾式系統」。

這項技術的轉向，使得煙道溫度能穩定維持在觸媒有效反應區間，為觸媒濾袋、陶瓷濾管及觸媒反應塔等先進脫硝技術創造了極佳的應用價值。透過觸媒技術的導入，不僅能大幅削減氮氧化物(NOx)排放以降低對環境的衝擊，更能顯著減少化學藥品(如氨水、尿素)的噴注量，緩解對外部資源的依賴，從而實現資源循環與環境保護的雙贏目標。

從SNCR邁向SCR 落實資源減耗與污染減排

選擇性非觸媒還原系統(Selective Non-Catalytic Reduction, SNCR)系統係在爐內高溫區(約 850-1,100°C)直接噴注尿素或氨水，在不使用觸媒的情況下與氮氧化物(NOx)反應。由於反應效率受限於溫度區間與混合均勻度，通常需透過精準的燃燒控制與噴注過量的化學藥品以維持排放達標。

而選擇性觸媒還原脫硝系統(Selective Catalytic Reduction, SCR)系統，係在廢氣處理流程中導入觸媒(如觸媒濾袋、陶瓷濾管或反應塔)，利用觸媒降低反應所需的活化能。能依照設計的廢氣溫度選擇適當的觸媒進行反應，大幅提升脫硝效率，從而降低化藥使用量。

在降低環境衝擊方面，傳統SNCR系統下，NOx平均排放濃度約為83.1 ppm；升級為SCR系統後，排放濃度可進一步下降至48.4 ppm以下，提升約41.7 %。

在化藥減量方面，SNCR系統氨氮的有效利用率較低，每噸垃圾氨氮使用量達0.38公斤方可達成排放標準；轉用SCR系統後因氨氮的高效使用以及觸媒轉化，每噸垃圾單位氨氮使用量下降至0.1公斤。

在廢氣處理架構由半濕式降溫轉型為乾式系統後，煙道不再需要噴水冷卻，除可節省水資源，更能維持煙氣穩定處於觸媒最佳反應溫度區間，為SCR系統創造良好的操作條件。這樣的製程優化，使NOx去除效率得以顯著提升，同時降低藥品依賴度與設備負荷。

不同觸媒技術系統於實廠的應用的考量

目前在實廠應用上的觸媒技術可分為觸媒濾袋、陶瓷觸媒濾管、SCR反應塔等三種類型，以下分別介紹其特色。

1.觸媒濾袋(Catalytic Filter Bag, CFB):
觸媒濾袋的核心優勢，在於可直接整合既有袋式集塵器系統，在同一設備中同時完成除塵、脫硝與戴奧辛去除功能。對於空間受限的既有廠區而言，無須大幅擴充設備體積即可提升排放效能，是老廠升級改造的重要選項。加上濾袋更換相對迅速，有助於縮短停機時間，提升系統維運彈性。

然而，其應用條件亦相對嚴格。為避免觸媒毒化，系統對硫氧化物（SOx）濃度與操作溫度範圍均有明確限制，製程條件必須穩定控制。此外，由於觸媒濾袋單價顯著高於傳統濾袋，對籠架結構精度、表面處理品質以及濾袋縫線強度的要求更為嚴格，若支撐結構或清灰機制設計不當，不僅可能影響濾布壽命，也將直接提高更換成本。

2.陶瓷觸媒濾管(Ceramic Catalytic Filter Tube, CCFT):
陶瓷觸媒濾管以多孔陶瓷為基材，內含觸媒成分，具備耐高溫特性，可同時進行除塵、脫硝與戴奧辛處理，適用於較高溫製程環境。其結構強度高，可直接安裝於既有多孔板上，無需額外支撐架，有助於降低因機械摩擦造成的損傷風險。相較於觸媒濾袋，陶瓷濾管對操作溫度的控制要求略為寬鬆，在部分製程條件下具備較佳的操作彈性。

然而，其應用門檻亦相對較高。首先，陶瓷濾管不具可撓性，單支長度通常僅能達約3公尺，相較於一般焚化廠常見的5至6公尺濾袋，需重新設計集塵器結構，設備體積與空間需求均隨之增加，整體設置成本較高。此外，陶瓷材質具有蓄熱特性，若發生損壞，須待系統降溫後方可更換，維修時間與人力投入均較大。同時，陶瓷材料對震動較為敏感，在高震動或頻繁啟停的環境下，須特別評估其長期耐久性與結構穩定性。

整體而言，陶瓷觸媒濾管適用於高溫製程與整體改建規模較大的場域，但在空間規劃與設備投資上需進行更完整的系統性評估。

3.SCR反應塔(SCR Reactor Tower):
SCR反應塔採獨立觸媒反應器設計，透過氨(或尿素分解後之氨)與NOx於觸媒表面進行選擇性還原反應，為目前應用最成熟、去除效率最高的脫硝技術之一，實廠運轉穩定。

為避免粉塵與酸性氣體造成觸媒毒化或阻塞，焚化廠的SCR系統通常設置於袋式集塵器後端，使進入反應器之煙氣已完成除塵處理，有助於延長觸媒壽命並提升長期穩定性。相較於整合型濾材技術，SCR需獨立設置反應塔與觸媒層，設備體積與空間需求較高，對既有廠區而言須審慎評估配置條件。

此外，系統增加一段反應器後，整體壓損亦會上升，對誘引風機效能與能耗管理需一併考量。在成本結構上，SCR雖然初期投資較高，但一般系統多採備用層(spare layer)設計，觸媒可分批更換並進行再生處理，有助於延長整體使用壽命並降低一次性停機風險。相較之下，其觸媒更換成本較低，長期維運費用具可預測性，整體生命週期成本具競爭力。

整體而言，SCR屬於高效率、長期穩定導向的解決方案，在法規趨嚴與減排深度提升的背景下，其技術成熟度與經濟性優勢逐漸顯露。

創造多贏局面 為地球永續做好把關

觸媒脫硝技術透過觸媒高效率將氮氧化物(NOx)轉化，可有效降低空氣污染、酸雨形成與細懸浮微粒(PM2.5)前驅物生成，對改善空氣品質與保護人體健康具有關鍵作用；同時，在永續發展趨勢下，該技術不僅協助產業符合法規與ESG要求，也促進高效率燃燒與污染控制整合，提升能源利用效率，促成多贏局面。然而，其永續價值仍取決於藥劑使用優化、觸媒壽命管理與能源消耗控制。

中鼎集團資源循環事業群長期投入SCR技術的研究與應用，透過系統性設計與智慧化操作，可協助客戶在污染減量、經濟效益與環境保護責任之間取得最佳平衡，實踐「地球永續的把關者」ESG願景。