臺灣博碩士論文加值系統

能源一直以來是國際間非常重視的議題之一，而台灣地狹人稠，資源不足，每年約有98%的能源仰賴進口，在全球倡導再生能源的情形下，台灣的能源轉型是相當重要的。台灣位處於亞熱帶，四面環海，擁有相當富饒之農畜產品，因此台灣發展生質能源具有相當良好的環境，而以農業廢棄物發展再生能源之最大困境在於農業廢棄物初始狀態密度低下，體積相當蓬鬆，造成運輸及儲存相當不便，因此本文將以農業剩廢資材再處理設備現地作業為研究主軸，將農業廢棄物現地化處理為等級五之固態廢棄物衍生燃料(RDF-5)，期望達到降低運輸成本及增加儲存便利性等需求。
根據美國ASTM對RDF-5之定義為將廢棄物經由破碎、乾燥、分選、擠壓成形等製程所製造出之生質燃料，而RDF-5之特點為燃料尺寸、大小均一、含水率低、提高熱值、不易自燃及容易運輸儲存，因此達到提升運輸及儲存的便利性；研究中所使用之現地化再處理設備包含破碎機、乾燥機、造棒機及自走式發電機，並將所有設備裝置於20呎貨櫃內，待貨櫃運輸至農田邊，便可現地化處理農業剩廢資材。而為了充分了解農業廢棄物之特性，研究中將對收集到之各式農業廢棄物進行熱值量測、三成分分析及造棒後密度量測等物性檢測，以利於了解各式農業廢棄物應用於生質燃料的特性；於研究中顯示出農業廢棄物之熱值皆於4000kcal⁄kg左右；灰分值亦低於10%以下，且以木屑為最低，可直接換算於鍋爐燃燒後之底灰產量；成品密度約再0.6g⁄〖cm〗^3 ，以蔗渣為例，密度比原料狀態提升了7.5倍之多，可大幅減少運載之能量損耗。
現地化再處理設備之能源效率依各式設備單位時間的處理量來看，效率皆有97%以上，且基於造棒機之產能回推至烘乾機及破碎機進而計算前處理設備之能源效率亦有92%，惟自走式發電機之能源效率僅有19%；其中前處理設備之損耗能源占比最高為乾燥機，其次為破碎機，因乾燥機及破碎機需花費較長時間進行前處理動作，導致自走式發電機亦長時間運轉，相對的拉低整體能源效率，但以運輸方面來看，現地處理後之運輸費用節省了約10倍左右。

The focus of this research is how to integrate reprocessing devices for agricultural waste to make them work on site. So we transform agricultural waste into RDF-5, and hope that can reduce transportation costs and increase storage convenience.
In this research, the on-site reprocessing devices includes shredder, dryer, compact machine and mobile generator, because it’s difficult to obtain electricity near the farmland so we use the mobile generator to supply electric.
In order to understand the characteristic of various of agricultural waste that we collect, we test the physical properties like calorific value, proximate analysis and density after forming.
And the main purpose of this system is reducing the energy loss during transportation of the raw of agricultural waste. Therefore, it’s necessary to calculate the energy efficiency of each device in this system by the ratio of power loss of mobile generator to calorific value of agricultural waste.

摘要………i
Abstract………ii
誌謝………iv
目錄………v
表目錄………vii
圖目錄………viii
符號說明………x
第一章 緒論………1
1.1 前言………1
1.2 研究目的與方法………2
1.3 論文架構………2
第二章 文獻回顧………3
2.1 能源發展現況與展望………3
2.2 生質物與生質能源………4
2.2.1 生質燃料………5
2.2.2 農業廢棄物………6
2.3 固態廢棄物衍生燃料(RDF)………8
2.3.1 固化成形技術………9
第三章 系統架構與實驗方法………10
3.1 整合再處理設備於現地作業系統………10
3.1.1 破碎機………11
3.1.2 乾燥機………12
3.1.3 活塞往復式造棒機………14
3.1.4 自走式發電機………15
3.2 系統操作流程及裝置注意事項………17
3.2.1 系統裝置注意事項………17
3.2.2 系統操作流程………18
3.3 農業廢棄物物性檢測及系統能源效率估算方法………19
3.3.1 熱值量測實驗………19
3.3.2 三成分分析量測實驗………22
3.3.3 造棒後密度量測實驗………23
3.3.4 能源效益估算………24
第四章 實驗結果………27
4.1 農業廢棄物熱值量測結果………27
4.2 農業廢棄物三成分分析結果………31
4.3 造棒後密度量測結果………32
4.4 再處理設備現地作業系統能源效益分析………34
4.4.1 再處理設備耗電量………34
4.4.2 自走式發電機能源轉換效益………35
4.4.4 蔗渣經破碎及乾燥後造棒之整體能源效益………36
4.4.5 蔗渣經破碎後造棒之整體能源效益………37
第五章 結果與討論………39
5.1 結論………39
5.2 未來展望………41
參考文獻………42
英文論文大鋼(Extended Abstract)………44

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