低碳製程技術明細

本技術原理為利用電極表面進行氧化還原，於陰極板將鈣、鎂、鐵等離子沉積後去除，可降低冷卻水塔導電度(或維持，且維持冷卻系統效率進而達到節能減少碳排的效果。系統內之氧化還原反應如圖1所示，設備外觀及構造如圖2、圖3所示，說明如下：
(1)於冷卻水系統中進行水體調節電解，並在反應槽內創建一個具有高pH值的鹼性環境，可中和冷卻水之腐蝕性元素；
(2)碳酸鹽類和暫時性硬度沉積在反應器中，從冷卻水體系統中被消除；
(3)陽極產生的自由基和氯會破壞有機物；
(4)在陰極發生的化學反應如下：

本電解技術的效果與軟化劑不同，一般軟化劑透過將所有鈣和鎂與鈉離子交換來降低水的硬度，而SRCT-LS電解除水垢殺菌消毒系統則確保僅那些有助於暫時硬度的離子如碳酸氫鈣Mg(HCO3)2和碳酸氫鎂Ca(HCO3)2分解並沉積為碳酸鈣和碳酸鎂。暫時硬度是水垢沉積和累積的主要原因，透過消除暫時硬度，有助於防止水垢形成。
SRCT-LS電解除水垢殺菌消毒系統以抗氧化腐蝕之鈦金屬為電解極板材料(或依水質來源選配不同合金或特殊金屬)，而沉積在陰極上的水垢使用獲得專利的自動清潔機制去除(如圖4及圖5所示)，工作原理為陰極週期性旋轉，位於其表面的刀片機械清潔沉積上面的水垢，並將水垢排除至排水管中。本系統可搭配高性能砂濾器，將水體中懸浮固體物SS及水垢於砂濾逆洗時自動排出；若無選配砂濾器則定期以人工方式清除冷卻水塔水盤。
依經驗一般冷凝器趨近溫度(冷媒的冷凝溫度與冷凝器出口溫度差)超過3℃表示熱交換效率不佳，將造成冰水主機效率變差增加運轉用電量，應定期保養進行清洗；若於此時投入運轉SRCT-LS電解除水垢殺菌消毒系統，可將冷凝器銅管、散熱鰭片、冷卻水塔散熱材上及水體中的水垢電解析出，並滑落於冷卻水塔水盤內。約運轉10~12個月左右趨近溫度可降低至1℃以下，且大量水垢電解析出於水盤中，此時可進行第一次清潔保養，後續可視水垢析出情形評估是否進行第二次清潔；水平衡後之週期性保養約一至兩年一次(視水源鈣鎂離子情形而定)。若另於後端加裝砂濾器，水平衡後之週期性保養無須人工清除水盤，水垢可於砂濾逆洗時自動排出。

本系統可搭配砂濾器降低系統水中懸浮固體物SS達到水循環使用，且因水體無須添加化學藥品，故其排水可進行回收再利用(如製程水回收等)。此外，一般冷卻水塔之冷卻水需維持自由氯離子濃度0.5~1.0 mg/l以防藻類、青苔，應用本技術時若水體中氯離子濃度達0.3 mg/l以上，在陽極形成的自由基和其他氧化劑會破壞所有引起微觀和宏觀污染的有機物，對退伍軍人菌等有害健康的細菌以及對系統有害的細菌有抑制生長的作用。本系統滿足了冷卻塔、冷熱閉路水系統、衛生熱水系統、飲用水、工業用水和大型游泳池加氯系統等水調節的所有需求，在大多數情況下，可取代化學藥品在水系統中使用。
SRCT-LS電解除水垢殺菌消毒系統與傳統化學性加藥水處理系統相比有如下特點：
(1)消毒滅菌和冷卻水塔散熱片除水垢的整體解決方案；
(2)自動清潔功能(低保養需求)；
(3)去除冷卻水中之水垢；
(4)抑制退伍軍人菌及其他細菌；
(5)精巧機身智慧運行。

SRCT-LS電解除水垢殺菌消毒系統技術優勢包括：
(1)自動可靠的整合解決方案系統，可根據現有水質進行配置；
(2)透過循環不斷清潔冷卻系統水體，可將既有水垢電解並於陰極板上析出排除；
(3)自動清潔，去除積垢和水垢；
(4)創建鹼性pH值環境以防止腐蝕；
(5)控制並殺死細菌，防止藻類生長；
(6)無需化學處理和加藥設備，不需要添加劑或消耗品；
(7)較低的運營和維護成本；
(8)可在高達5,000 µs / cm的高導電度下運行而不會形成水垢；
(9)無須因水體導電度提升而頻繁換水，節省多達50%~80%的排污水(視導電度限值設定情形)；
(10)排污水未經加藥水質較單純，後端較易於進行回收再利用(如製程水回收等)；
(11)可另行選配自動排放控制，將電解析出之水垢自動排放，並調節水中SiO2(aq)之濃度，減少SiO₂固體共價析出之情形；
(12)本技術可應用於密閉式水迴路(冰水、熱水系統皆可)及其他水系統之水垢去除及殺菌(如厭氧菌、退伍軍人菌等)，可依需求選擇合適之系統設計、材質及控制程式。

SRCT-LS電解除水垢殺菌消毒系統所需安裝空間可依各別不同之狀況，彈性的選擇不同的安裝方式，在設計規劃時須由專案規劃人員進行專業評估。
設備如安裝於室內機房必須要考慮機械強制通風系統的必要性，以確保電解除垢系統運行時產生的氣體能順利排放至室外。

本設備規劃設計應考慮因素包括：
(1)環境溫度：室溫在40℃以下或室外40℃以下附雨遮以利基本防護；
(2)製程需求：電解除垢設備應用於冷卻水，必須依據水質化驗分析報告、含補給水水質分析報告及冷卻水塔設備運轉控制邏輯以利綜合評估；
(3)本體材質；依水質類別可分為海水、半鹹水、河水、地下水、伏流水、硬水、軟水、製程回收水、自來水、廢水等不同水體，須依來源及需求選配不同合金或特殊金屬，以製造機體、電極組部件及特殊設備機構組合；
(4)輸送泵：可評估既有冷卻水輸送泵之位置及規格能否利用，若無法利用則另設置輸送泵。
限制條件：若業主無法完整提供調查所需之資訊，將無法提供電解除垢設備選型與服務。

案例廠為花蓮門諾醫院，其2,000 RT空調冷卻水塔因結水垢嚴重需更換冷卻水塔散熱材，以改善冷卻水塔的散熱功能；院方經了解SRCT-LS電解除水垢殺菌消毒系統後，評估決定採用本技術設備。
設備運轉10個月後，院方例行保養安排清洗冷卻水塔散熱材時，發現冷卻水塔水盤內沉積約15~20公分的白色水垢，為冷卻水塔散熱材內積層的水垢因電解除垢機運行使水垢電解析出而滑落於水盤內，顯示冷卻系統水體除垢效益明顯。
而空調冰水主機於年度保養時，亦發現冷凝器銅管內的水垢明顯減少；經分析空調系統，改善前冷凝器趨近溫度(冷媒的冷凝溫度與冷凝器出口溫度差)接近3℃，經改善安裝本設備運轉10個月後趨近溫度降低至0.4℃，安裝本設備後冰水主機(冷凍噸450 RT共3台，其銘牌標示效率為0.6 kW/RT)節省耗電約8%，回收年限約為1.5年。投資成本與改善效益如下：
(1)投資費用：約162萬元
(2)完工時間：民國109年
(3)效益評估：
A.節電量：362,401 kwh/年
一般趨近溫度超過3℃需進行清洗，當趨近溫度每增加1℃，因效率損失導致冰水主機運轉用電量將增加約3~5%，本案例以降低2.5℃約可節省耗電8%為計算。此外，本案例設備電解用電量極小，惟因現場既有冷卻水輸送泵無法利用，故加裝1台0.75 kW之輸送泵。
450 RT/台 × 3台 × 0.6 kW/RT × 8,760 hr/年 × 65%(等效滿載運轉率) × 8% - 0.75 kW × 8,760 hr/年 = 362,401 kWh/年
B.節能效益：約109萬元/年(以平均3.0元/kwh計算)
C.節水量：節省約186噸/年排放水
(依減少50%冷卻水塔排放估算，本案例較謹慎，導電度控制於未滿2,000 µs / cm即進行排水)
D.節省化學藥劑量：節省約995 kg/年(依案例廠過去一年使用量估算)
(4)減碳量：約185.2公噸CO2e/年
(以經濟部能源局公告之109年電力排放係數0.502 kg CO2e/kWh計算)
(5)回收年限：約1.5年
(僅計算節電效益之回收年限為1.5年，尚未列入添加化學藥劑之費用及減少50%冷卻水塔排放至廢水系統所節省的廢水處理費)