TWI500444B - 高溫濾材檢測評估系統 - Google Patents

Description

高溫濾材檢測評估系統

本發明是有關於一種濾材檢測系統。

隨著科技的發展，工業區的密集度也隨之增加。然而，這些工業區中的工廠難以避免地會排放帶有微粒的廢氣，這些廢氣若是未經處理便直接排放，將會造成嚴重的環境污染，並且，廢氣中的微小粉塵更有可能直接進入肺部，甚至是穿過肺泡進入血液，對人體健康造成極大的危害。

因此，這些工廠中多在排氣的煙囪裡加設多層濾材，以將排放的污染降至最低。然而，工廠所排放的廢氣往往帶有極高的溫度，這些濾材是否能在長時間的高溫的使用環境下仍能提供良好的過濾效果，便成為一個重要的課題。

本發明提供了一種高溫濾材檢測評估系統，以模擬工廠煙囪的使用狀況，進而評估濾材在高溫環境下的過濾 能力。

本發明之一實施方式提供了一種高溫濾材檢測評估系統，包含縱向風洞罩體、橫向風洞罩體、濾材載具、粉塵餵入裝置、加熱元件、真空產生器、氣壓源、至少一閥，以及控制單元。縱向風洞罩體具有相對之頂端與底端，以及位於頂端與底端之間的開口。横向風洞罩體包含相對的入風口以及排氣口，入風口連接於開口。濾材載具設置於入風口，用以安置濾材。粉塵餵入裝置設置於縱向風洞罩體之頂端，以提供粉塵進入縱向風洞罩體。加熱元件設置於縱向風洞罩體中。真空產生器連接至横向風洞罩體之排氣口。氣壓源連接至横向風洞罩體之逆洗噴口。閥設置於氣壓源與橫向風洞罩體之間，以控制氣體流量。控制單元控制粉塵餵入裝置、加熱元件、真空產生器與氣壓源。

於本發明之一或多個實施例中，高溫濾材檢測評估系統更包含溫度感測元件，設置於縱向風洞罩體內且鄰近於濾材載具，溫度感測元件之訊號回傳至控制單元。

於本發明之一或多個實施例中，高溫濾材檢測評估系統更包含高效濾網，設置於排氣口與真空產生器之間。

於本發明之一或多個實施例中，高溫濾材檢測評估系統更包含散熱器，設置於排氣口與真空產生器之間。

於本發明之一或多個實施例中，高溫濾材檢測評估系統更包含粉塵回收機構，連接至縱向風洞罩體的底端。

於本發明之一或多個實施例中，粉塵回收機構包含高效濾網、散熱器以及另一真空產生器。

於本發明之一或多個實施例中，高溫濾材檢測評估系統更包含壓差計，用以量測縱向風洞罩體與橫向風洞罩體之間的壓差並回傳至控制單元。

於本發明之一或多個實施例中，高溫濾材檢測評估系統更包含移動機構，連接至横向風洞罩體，使橫向風洞罩體相對於縱向風洞罩體移動。

於本發明之一或多個實施例中，其中粉塵餵入裝置包含漏斗形容器、粉塵分配機構，文氏管以及電子天平。漏斗形容器用以容置粉塵，漏斗形容器具有進料口與出料口。粉塵分配機構設置於出料口下方，以承接由出料口流出的粉塵。文氏管連接粉塵分配機構與縱向風洞罩體。電子天平用以量測粉塵的餵入量。

於本發明之一或多個實施例中，粉塵分配機構包含轉盤以及馬達。轉盤包含用以承接粉塵的環形槽，文氏管的一端連接至環形槽。馬達連接該轉盤，且根據電子天平量測之粉塵的餵入量控制馬達的轉速。

本發明提供了一種高溫濾材檢測評估系統，用以模擬在工廠高溫環境下濾材的使用狀況，除了可以有效且客觀的模擬工廠煙囪中濾材的使用情形之外，更可以程式化地個別控制高溫濾材檢測評估系統中的各部組件，以及根據不同的需求提供如初始性檢測、老化檢測等不同模式。

100‧‧‧高溫濾材檢測評估系統

110‧‧‧縱向風洞罩體

112‧‧‧頂端

114‧‧‧底端

116‧‧‧開口

120‧‧‧橫向風洞罩體

122‧‧‧入風口

124‧‧‧排氣口

125‧‧‧逆洗噴口

130‧‧‧濾材載具

132‧‧‧濾材

140‧‧‧粉塵餵入裝置

141‧‧‧漏斗形容器

142‧‧‧支架

143‧‧‧文氏管

144‧‧‧粉塵分配機構

145‧‧‧電子天平

146‧‧‧進料口

147‧‧‧出料口

148‧‧‧轉盤

149‧‧‧馬達

150‧‧‧加熱元件

152‧‧‧環形槽

160‧‧‧真空產生器

170‧‧‧氣壓源

180‧‧‧閥

182‧‧‧流量控制器

190‧‧‧控制單元

192‧‧‧壓差計

210‧‧‧溫度感測元件

220‧‧‧高效濾網

230‧‧‧散熱器

240‧‧‧粉塵回收機構

242‧‧‧高效濾網

244‧‧‧真空產生器

246‧‧‧散熱器

248‧‧‧回收筒

250‧‧‧移動機構

第1圖為本發明之高溫濾材檢測評估系統一實施例的示意圖。

第2圖為本發明之高溫濾材檢測評估系統另一實施例的示意圖。

第3圖為本發明之高溫濾材檢測評估系統中的粉塵餵入裝置一實施例的示意圖。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

基於欲了解工廠中的濾材是否能夠在高溫的工作環境下提供良好的過濾功能，本發明便提出了一種高溫濾材檢測評估系統，用以模擬在工廠煙囪中濾材在高溫的工作環境，並了解濾材在此高溫的工作環境下使用一段時間之後的過濾能力。

參照第1圖，其為本發明之高溫濾材檢測評估系統一實施例的示意圖。高溫濾材檢測評估系統100包含有縱向風洞罩體110、橫向風洞罩體120、濾材載具130、粉塵餵入裝置140、加熱元件150、真空產生器160、氣壓源170、至少一個閥180，以及控制單元190。

縱向風洞罩體110與橫向風洞罩體120大致上為相互垂直的配置，其中縱向風洞罩體110的設置方向大致與 重力方向一致，而橫向風洞罩體120的設置方向則是大致平行於地表方向。縱向風洞罩體110具有相對的頂端112以及底端114，縱向風洞罩體110具有位於頂端112以及底端114之間的開口116。橫向風洞罩體120包含相對的入風口122以及排氣口124，入風口122與開口116連接，以連通縱向風洞罩體110以及橫向風洞罩體120。

濾材載具130用以安置濾材132，濾材載具130為設置在橫向風洞罩體120的入風口122處。粉塵餵入裝置140設置於縱向風洞罩體110的頂端112，用以提供粉塵進入縱向風洞罩體110之中。縱向風洞罩體110可用以模擬工廠的煙囪，而粉塵餵入裝置140所提供的粉塵則是用以模擬工廠煙囪的污染微粒。

加熱元件150設置於縱向風洞罩體110之中，用以加熱縱向風洞罩體110中的空氣，例如維持在攝氏200度左右，以模擬工廠煙囪的高溫環境，並提供熱上升的空氣。粉塵餵入裝置140所提供的粉塵在進入縱向風洞罩體110之後，一部份的粉塵會因重力落下，另一部份的粉塵會因為上升的熱氣流在縱向風洞罩體110之中擾動，如此一來，可以更為真實地反應工廠煙囪的環境。

真空產生器160為連接至橫向風洞罩體120的排氣口124，並用以產生負壓使空氣離開橫向風洞罩體120。氣壓源170則是連接至橫向風洞罩體120中的逆洗噴口125，並且提供空氣進入橫向風洞罩體120。藉由真空產生器160以及氣壓源170，可以在一時序中將空氣吸引出橫向風洞罩 體120以及在另一時序中經由逆洗噴口125將空氣送進橫向風洞罩體120中。閥180則是設置在氣壓源170以及橫向風洞罩體120之間，用以控制空氣的流量。

控制單元190則是與粉塵餵入裝置140、加熱元件150、真空產生器160、氣壓源170以及閥180連接，用以控制粉塵餵入量、縱向風洞罩體110內之空氣的溫度，以及控制空氣進入或是抽出橫向風洞罩體120並透過閥180控制空氣的流量。

高溫濾材檢測評估系統100更包含有壓差計192，用以量測縱向風洞罩體110以及橫向風洞罩體120之間的壓力差，並將壓差訊號回傳至控制單元190。

高溫濾材檢測評估系統100可用以測試濾材132在不同的使用階段下的性能。具體而言，濾材132須通過初始性測量、老化處理、穩定化處理、穩定化處理後濾材性能測試，或是選擇性地針對特定的參數設定進行量測。

當高溫濾材檢測評估系統100應用於濾材132的初始性量測時，包含將濾材132安裝於濾材載具130放在縱向風洞罩體110與橫向風洞罩體120的交界處之後，接著粉塵餵入裝置140開始餵入粉塵，並且真空產生器160持續地將橫向風洞罩體120中的空氣抽出，使得縱向風洞罩體110中被加熱元件150加熱且夾帶粉塵的空氣通過濾材132進入橫向風洞罩體120補充，此時粉塵會被濾材132所攔截。

因此，在經過一段時間之後，粉塵會堆積在濾材 132上結成濾餅，使得空氣難以順利流經濾材132而造成壓損。壓差計192可以量測縱向風洞罩體110與橫向風洞罩體120之間的壓力差，進而得到濾材132兩側的壓損。當壓損達到指定值，例如1000帕(Pa)時進行逆洗動作，即氣壓源170提供脈衝氣流由逆洗噴口125進入橫向風洞罩體120，使得濾材132上粉塵結成的濾餅受反向氣流的衝擊而脫落。前述步驟反覆進行數次，如30次之後，便可以將濾材132從高溫濾材檢測評估系統100中取出量測濾材132的增重。

當高溫濾材檢測評估系統100應用在老化處理時，可以在過濾過程(將空氣從橫向風洞罩體120抽出)中間歇進行逆洗動作(將空氣反向通過濾材132以脫離濾餅)，此頻率可以例如每20秒抽氣後逆洗1秒反覆2500次。

而後，為了使得老化後的濾材132性質更為穩定，可以再一次進行如初始性量測之步驟，而後再量測濾材132的增重。

以上的量測步驟僅用以說明高溫濾材檢測評估系統100的應用，而非用以限制高溫濾材檢測評估系統100的使用方式，本技術領域人員可以依照實際的需求設定高溫濾材檢測評估系統100的檢測步驟。

參照第2圖，其為本發明之高溫濾材檢測評估系統另一實施例的示意圖。本實施例與前一實施例重複的部份將不再贅述。相較於前一實施例，高溫濾材檢測評估系統100更包含有溫度感測元件210，溫度感測元件210為設置 在縱向風洞罩體110之內，並且鄰近於濾材載具130的位置。溫度感測元件210用以量測縱向風洞罩體110內部的空氣溫度，並將訊號回傳至控制單元190，使得控制單元190可以根據溫度感測元件210所回傳的溫度控制加熱元件150的功率。

高溫濾材檢測評估系統100更包含有高效濾網220，高效濾網220設置在排氣口124與真空產生器160之間。高效濾網220的孔徑為小於濾材載具130上之濾材132的孔徑，使得橫向風洞罩體120的空氣中粒徑過小的粉塵可以在穿過濾材132後被高效濾網220所攔截，以避免此些粒徑微小的粉塵直接進入真空產生器160。

同樣地，為了保護真空產生器160不因高溫的空氣損壞，高溫濾材檢測評估系統100更包含有散熱器230，設置於高效濾網220以及真空產生器160之間，使得經由高效濾網220所過濾後的空氣可以先透過散熱器230降溫之後，再通過真空產生器160，以保護真空產生器160不受高溫損毀。散熱器230舉例而言可以為散熱鰭片組，以在高溫的熱空氣通過時與其進行熱交換。

高溫濾材檢測評估系統100更包含有粉塵回收機構240，連接至縱向風洞罩體110的底端114，橫向風洞罩體120位於粉塵餵入裝置140以及粉塵回收機構240之間。粉塵回收機構240包含有高效濾網242、真空產生器244以及散熱器246。高效濾網242、真空產生器244以及散熱器246的作用與前述類似，惟真空產生器244產生的負壓 弱於連接至橫向風洞罩體120的負壓。粉塵回收機構240更包含有設置在縱向風洞罩體110之底端114的回收筒248。

粉塵餵入裝置140所提供的粉塵會因重力落下並且受到縱向風洞罩體110內熱氣流的擾動。此時，一部分的粉塵會受往橫向風洞罩體120移動的氣流牽引而堆積在濾材132上，另一部分的粉塵則是落入回收筒248或是被高效濾網242攔截。

粉塵餵入裝置140的粉塵餵入量是可以透過程式控制的，而粉塵回收機構240中之真空產生器244的功率也是可以透過程式控制，因此，高溫濾材檢測評估系統100便可以透過調整粉塵餵入裝置140的粉塵餵入量以及粉塵回收機構240來控制縱向風洞罩體110中的粉塵濃度。

而為了更為方便的安裝或是取出濾材載具130，高溫濾材檢測評估系統100更包含有移動機構250，移動機構250連接至橫向風洞罩體120，使得橫向風洞罩體120可以相對於縱向風洞罩體110移動，以露出橫向風洞罩體120的入風口122。移動機構250舉例而言可以包含汽缸、或是軌道機構等。

高溫濾材檢測評估系統100更包含有壓力計196，用以量測進入逆洗噴口125之氣流的壓力，壓力計196之訊號為傳送至控制單元190中，使得控制單元190可以藉此調整氣壓源170流量。高溫濾材檢測評估系統100在氣體流道的多個位置設置有閥180以及流量控制器182，其所 量測到的訊號亦傳送至控制單元190，藉以控制氣體的流量。

參照第3圖，其為本發明之高溫濾材檢測評估系統100中的粉塵餵入裝置140一實施例的示意圖。粉塵餵入裝置140包含有漏斗形容器141、支架142、文氏管143、粉塵分配機構144，以及電子天平145。支架142為用以固定電子天平145，以及將文氏管143定位於預定高度。支架142之材料可以為塑膠、金屬或是木頭。

漏斗形容器141具有上寬下窄的形狀，其包含有進料口146以及出料口147，其中進料口146具有較大的口徑，出料口147具有較窄的口徑。粉塵從進料口146進入漏斗形容器141而存放在漏斗形容器141中。當開始進行測試時，粉塵從出料口146流出至粉塵分配機構144上。

粉塵分配機構144包含有轉盤148以及馬達149。轉盤148上具有環形槽152，環形槽152用以承接從漏斗形容器141所流出的粉塵。馬達149連接轉盤148，使得轉盤148相對於漏斗形容器141轉動，文氏管143接環形槽152以及縱向風洞罩體110(見第1、2圖)。

請同時參照第1圖與第3圖，氣壓源170產生氣流流動而通過文氏管143的出口端。文氏管143可以透過氣流實現粉塵的傳送，其可以透過內部口徑的不同以及出口端與入口端的壓力差，使得粉塵從文氏管143的入口端傳送至出口端，而後被氣壓源170所產生的氣流帶入縱向風洞罩體110中。

漏斗形容器141、文氏管143以及粉塵分配機構144為架設在電子天平145上，電子天平145則是藉由支架142固定在預定的高度，使文氏管143連接至縱向風洞罩體110的頂端112。

電子天平145為量測粉塵、漏斗形容器141、文氏管143以及粉塵分配機構144整體的重量，並且將數據回傳至控制單元190中。粉塵為批次地放入漏斗形容器141中，當粉塵漸漸地經由文氏管143進入風洞罩體後，電子天平145便可以量測到重量的變化，而得知粉塵的餵入量。本實施例中，粉塵的餵入量可以藉由馬達149轉速控制。更具體地說，當馬達149轉速提高時，轉盤148的轉速亦隨之提升，轉盤148上環形槽152中的粉塵通過文氏管143的速率亦隨之增加，進而增加文氏管143可傳送的粉塵量；相對地，若是降低馬達149的轉速，則轉盤148的轉速亦隨之降低，轉盤148上環形槽152中粉塵通過文氏管143的速率亦隨之降低，進而減少文氏管143可傳送的粉塵量。

換言之，在粉塵餵入裝置140中，粉塵的餵入量可以從電子天平145所量測到的數值變化得知，並且，控制單元190可以藉由回傳的重量變化控制馬達149的轉速，以自動化地控制粉塵的餵入量。

從以上實施例可以得知，本發明提供了一種高溫濾材檢測評估系統，用以模擬在工廠高溫環境下濾材的使用狀況，除了可以有效且客觀的模擬工廠煙囪中濾材的使用情形之外，更可以程式化地個別控制高溫濾材檢測評估系 統中的各部組件，以及根據不同的需求提供如初始性檢測、老化檢測等不同模式。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧高溫濾材檢測評估系統

110‧‧‧縱向風洞罩體

112‧‧‧頂端

114‧‧‧底端

116‧‧‧開口

120‧‧‧橫向風洞罩體

122‧‧‧入風口

124‧‧‧排氣口

125‧‧‧逆洗噴口

130‧‧‧濾材載具

132‧‧‧濾材

140‧‧‧粉塵餵入裝置

150‧‧‧加熱元件

160‧‧‧真空產生器

170‧‧‧氣壓源

180‧‧‧閥

190‧‧‧控制單元

192‧‧‧壓差計

Claims (10)

1. 一種高溫濾材檢測評估系統，包含：一縱向風洞罩體，具有相對之一頂端與一底端，以及位於該頂端與該底端之間的一開口；一横向風洞罩體，包含相對的一入風口以及一排氣口，該入風口連接於該開口；一濾材載具，設置於該入風口，用以安置一濾材；一粉塵餵入裝置，設置於該縱向風洞罩體之該頂端，以提供粉塵進入該縱向風洞罩體；一加熱元件，設置於該縱向風洞罩體中；一真空產生器，連接至該横向風洞罩體之該排氣口；一氣壓源，連接至該横向風洞罩體之一逆洗噴口；至少一閥，設置於該氣壓源與該橫向風洞罩體之間；以及一控制單元，控制該粉塵餵入裝置、該加熱元件、該真空產生器與該氣壓源。
2. 如請求項1所述之高溫濾材檢測評估系統，更包含一溫度感測元件，設置於該縱向風洞罩體內且鄰近於該濾材載具，該溫度感測元件之訊號回傳至該控制單元。
3. 如請求項1所述之高溫濾材檢測評估系統，更包含一高效濾網，設置於該排氣口與該真空產生器之間。
4. 如請求項1所述之高溫濾材檢測評估系統，更包含一散熱器，設置於該排氣口與該真空產生器之間。
5. 如請求項1所述之高溫濾材檢測評估系統，更包含一粉塵回收機構，連接至該縱向風洞罩體的該底端。
6. 如請求項5所述之高溫濾材檢測評估系統，其中該粉塵回收機構包含一高效濾網、一散熱器以及另一真空產生器。
7. 如請求項1所述之高溫濾材檢測評估系統，更包含一壓差計，用以量測該縱向風洞罩體與該橫向風洞罩體之間的壓差並回傳至該控制單元。
8. 如請求項1所述之高溫濾材檢測評估系統，更包含一移動機構，連接至該横向風洞罩體，使該橫向風洞罩體相對於該縱向風洞罩體移動。
9. 如請求項1所述之高溫濾材檢測評估系統，其中該粉塵餵入裝置包含：一漏斗形容器，用以容置粉塵，該漏斗形容器具有一進料口與一出料口；一粉塵分配機構，設置於該出料口下方，以承接由該出料口流出的粉塵； 一文氏管，連接該粉塵分配機構與該縱向風洞罩體；以及一電子天平，用以量測粉塵之餵入量。
10. 如請求項9所述之高溫濾材檢測評估系統，其中該粉塵分配機構包含：一轉盤，包含用以承接粉塵的一環形槽，該文氏管的一端連接至該環形槽；以及一馬達，連接該轉盤，且根據該電子天平量測之粉塵的餵入量控制該馬達的轉速。