TWI734266B - 用於炭化窯設備之冷卻系統 - Google Patents

Abstract

一種用於炭化窯設備之冷卻系統，其中該炭化窯設備係用以進行炭化處理，並透過一煙氣輸送管與該冷卻系統相連接，而該冷卻系統係包含一排煙管及一冷凝器，其中該炭化窯設備所產生的煙氣能夠運送進入該冷凝器內部，而該冷凝器內部係具有數根冷凝管、並透過冷凝液包圍住數根冷凝管，而當煙氣通過數根冷凝管後，每一根冷凝管內側壁面皆因冷凝而形成木頭、竹子、蔬果或是植物體經過炭化所產生之醋液、並滴落用以能夠收集，如此本案將能夠多管同時產生醋液，而與習用炭化窯設備比較之下，本案之技術明顯能夠達到更好的醋液收集效率。

Description

用於炭化窯設備之冷卻系統

本發明是有關一種用於炭化窯設備之冷卻系統，特別是一種能夠提升醋液收集效率之冷卻系統。

木材或竹材係由炭、氫、氧等要主要元素構成之有機材料，在炭化即熱分解之過程中，大部分炭元素殘留細胞壁並經縮合與重排，使得木炭或竹炭中產生具物理吸附作用之奈米級微孔，又由氫與氧重新組成產生具有化學吸附作用之各種官能基。同時在炭化過程中木材或竹材於熱分解所產生之氣體與水蒸氣等煙霧，由煙囪排出後經收集、冷卻與凝結而成茶褐色之木頭、竹子、蔬果或是植物體經過炭化所產生之醋液。

由於現今大多是透過一具有蛇管(螺旋管)的冷凝槽來接收炭化過程中所產生之煙氣，而蛇管周圍會具有冷凝液，因此當煙氣直接穿過蛇管時，會於蛇管內凝結成水滴，最後再收集成醋液。

但這一類冷凝槽內部的蛇管結構之設計，會使得煙氣通過速度很快，再加上冷凝速度一般是跟不上煙氣氣流的流速，這就會導致冷凝產生醋液的效率非常差，進而能夠收集到的醋液也是不成比例，如此低效率的醋液收集，正是目前醋液收集相關業界最為頭痛的問題。

因此，若能夠增加冷凝管的數量與能夠控制煙氣氣流的流速，將 能夠使冷凝產生醋液量變多，並使收集到的醋液也會變多，如此也就能有效解決目前醋液收集相關業界之問題，因此本發明應為一最佳解決方案。

一種用於炭化窯設備之冷卻系統，其中該炭化窯設備係用以進行炭化處理，並透過一煙氣輸送管與該冷卻系統相連接，而該冷卻系統係包含：一排煙管；一冷凝器，係具有：一煙氣連接口，係設置於該冷凝器頂端，而該煙氣連接口係與該煙氣輸送管相連接，用以能夠將該炭化窯設備所產生的煙氣通過該煙氣輸送管及該煙氣連接口運送進入該冷凝器內部；一煙氣導入通道，係與該煙氣連接口相連通，用以能夠將通過該煙氣連接口的煙氣收集於該煙氣導入通道內；一冷凝區，係與該煙氣導入通道相連通，該冷凝區內係具有數根冷凝管，而該冷凝區內係以一冷凝液包圍住數根冷凝管，且數根冷凝管的頂端係與該煙氣導入通道相連通，並於該煙氣導入通道內的煙氣通過該冷凝管後，該冷凝管內側壁面會因冷凝而形成醋液；一煙氣收集區，係與數根冷凝管的底端及該排煙管相連通，其中通過該冷凝管的煙氣，能夠經過該煙氣收集區並由該排煙管排出；一外部氣體逆止區，係與該煙氣收集區相連通，其中該冷凝管內側壁面因冷凝所形成之醋液能夠向下滴落於該煙氣收集區、並再由該煙氣收集區流至該外部氣體逆止區內。

更具體的說，所述冷凝器上更具有一排液口及一入液口，其中該排液口及入液口係皆與該冷凝區相連通，而該冷凝液能夠於該排液口及該入液口之間進出並進行熱交換，用以提高該冷凝區內部之冷凝效率。

更具體的說，所述外部氣體逆止區側面係具有一醋液收集口，以使外部氣體逆止區內收集的醋液能夠由該醋液收集口流出。

更具體的說，所述外部氣體逆止區內部係對應於該醋液收集口之位置係設置有一氣體逆止隔板，用以阻隔外部空氣進入該氣體逆止區內部。

更具體的說，所述外部氣體逆止區係於底部更具有一維修閥口。

更具體的說，所述外部氣體逆止區與該煙氣收集區之連通處更設置有一漏斗型收集區，用以通過該煙氣收集區之醋液更容易流至該外部氣體逆止區內。

更具體的說，所述外部氣體逆止區所收集之醋液係能夠為木頭、竹子、蔬果或是植物體經過炭化所產生之醋液。

更具體的說，所述更包含有一排風機，該排風機係與該排煙管及該煙氣收集區相連通，而該排風機之運作，能夠將該煙氣收集區的煙氣往該排煙管吸出排出。

更具體的說，所述能夠調整該排風機的抽排強度來進行控制該煙氣通過該冷凝管之氣體流速。

1:冷凝器

11:桶身本體

111:煙氣導入通道

112:冷凝區

1121:冷凝區上封板

1122:冷凝區下封板

1123:冷凝管

1124:冷凝液

113:煙氣收集區

114:外部氣體逆止區

1141:氣體逆止隔板

11411:頂面隔檔部

11412:側面隔檔部

1142:醋液收集口

1143:維修閥口

115:排液口

116:入液口

117:排煙內管

1171:管口壓力降壓孔

1172:輕煙氣排出口

118:漏斗型收集區

12:煙氣連接部

121:煙氣連接口

2:炭化窯設備

21:煙氣

3:煙氣輸送管

4:醋液

5:排風機

6:排煙管

[第1圖]係本發明用於炭化窯設備之冷卻系統之立體結構示意圖。

[第2圖]係本發明用於炭化窯設備之冷卻系統之平面結構示意圖。

[第3A圖]係本發明用於炭化窯設備之冷卻系統之第1圖之A-A剖面結構示意圖。

[第3B圖]係本發明用於炭化窯設備之冷卻系統之第1圖之A-A剖面結構示意圖。

[第4A圖]係本發明用於炭化窯設備之冷卻系統之實施示意圖。

[第4B圖]係本發明用於炭化窯設備之冷卻系統之實施示意圖。

有關於本發明其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

本案之冷卻系統能夠接收一炭化窯設備進行炭化處理後所產生的煙氣，而該冷卻系統係至少包含有一冷凝器1、一排煙管及一排風機，如第1~4B圖所示，該冷凝器1係包含有一桶身本體11、一煙氣連接部12(其中桶身本體11與煙氣連接部12能夠為焊固一體的物件)，其中該煙氣連接部12係具有一煙氣連接口121，該煙氣連接口121用以能夠將該炭化窯設備2所產生的煙氣運送進入該冷凝器1內部，其中該炭化窯設備2係能夠為電熱窯或是柴燒窯；而該桶身本體11係具有：

(1)一煙氣導入通道111，係與該煙氣連接口121相連通，用以能夠將通過該煙氣連接口121的煙氣收集於該煙氣導入通道111內；

(2)一冷凝區112，係與該煙氣導入通道111相連通，而該冷凝區112說明如下：(a)如第3A及3B圖所示，該冷凝區112內係具有一冷凝區上封板1121、一冷凝區下封板1122，並於該冷凝區上封板1121與該冷凝區下封板1122之間配置有數根冷凝管1123，且於該冷凝區上封板1121、 該冷凝區下封板1122與該桶身本體11內側壁面能夠形成一冷凝空間，並於冷凝空間內注入冷凝液1124以包圍住數根冷凝管1123；(b)因此當煙氣導入通道111內的煙氣由該冷凝管1123頂端並通過後，該冷凝管1123內側壁面會因冷凝而形成醋液(木頭、竹子、蔬果或是植物體經過炭化所產生之醋液)；(c)另外，該桶身本體11上更具有一排液口115及一入液口116，其中該排液口115及入液口116係皆與該冷凝區112相連通，而該冷凝液能夠於該排液口及該入液口之間進出並進行熱交換，用以提高該冷凝區內部之冷凝效率。

(3)一煙氣收集區113，係與該冷凝管1123相連通，其中該煙氣收集區113有穿透一排煙內管117朝外，而該排煙內管117朝向該外部氣體逆止區114係具有數個管口壓力降壓孔1171(該管口壓力降壓孔1171主要用途為減低排煙內管管口壓力，用以避免醋液因抽排力度過大而被吸出)，且該排煙內管117朝外有一輕煙氣排出口1172，其中該輕煙氣排出口1172與一排煙管6(如第4A圖所示)相連通，因此通過該冷凝管1123底端的煙氣，能夠經過該煙氣收集區113並由該排煙管6排出。

(4)一外部氣體逆止區114，係與該煙氣收集區113相連通，而該外部氣體逆止區114說明如下：(a)該外部氣體逆止區114與該煙氣收集區113之連通處更設置有一漏斗型收集區118，用以使向下滴落於該煙氣收集區113之醋液更容易流至該外部氣體逆止區114內；(b)該外部氣體逆止區114具有一醋液收集口1142，以使外部氣體逆止 區114內收集的醋液能夠由該醋液收集口1142流出，另外該外部氣體逆止區114係於底部更具有一維修閥口1143；(c)該外部氣體逆止區114內部係對應於該醋液收集口之位置係設置有一氣體逆止隔板1141，該氣體逆止隔板1141之斷面係呈L型，其中該氣體逆止隔板1141係具有：(c1)頂面隔檔部11411，其中該頂面隔檔部11411係固定於該漏斗型收集區118的邊緣處；(c2)側面隔檔部11412，能夠由該頂面隔檔部11411端緣處垂直向下延伸到外部氣體逆止區114內部，且該側面隔檔部11412之底緣之位準會比該醋液收集口1142之位置要更低，也就是說該醋液收集口之設置位置會高於該側面隔檔部11412之底緣；(c3)由於該頂面隔檔部11411及該側面隔檔部11412能夠形成L型的阻擋片體，因此如第4B圖所示，當該醋液流至該外部氣體逆止區114內、且水平線高於該醋液收集口1142後，醋液4將會自然流出，然而醋液收集口1142與外部空氣是相連的，當該排風機5運作時，無法避免會使得醋液收集口1142的外部空氣也會被抽往內，這時，頂面隔檔部11411及該側面隔檔部11412則能達到阻隔效果，用以避免外部空氣被抽往煙氣收集區113，若是外部空氣一直由外往內注入，將有可能破壞內部壓力，甚至有可能會影響醋液之純度。

如第4圖所示，當該炭化窯設備2因進行炭化處理而產生的煙氣21後，能夠透過一煙氣輸送管3與該煙氣連接口121相連通，以將該煙氣21輸送進 入該煙氣導入通道111內，之後，煙氣21會再進入所有的冷凝管1123，並透過該冷凝區112之冷卻，以使該冷凝管1123內側壁面上會生成因冷凝而形成醋液4，而該醋液4能夠向下滴落於該煙氣收集區113、並再由該煙氣收集區113流至該外部氣體逆止區114內；而當該排風機5運作時，將能夠使該煙氣收集區113的煙氣21往該排煙管6吸出並往該排煙管6排出，而當調整該排風機5的抽排強度時，將能夠控制該煙氣21通過該冷凝管1123之氣體流速(氣體流速越慢、液體收集會更多)，如此也將能夠產生更多的醋液4，而本案具有多個冷凝管1123能夠同時產生醋液4，也是本案能夠提高醋液收集率之重要關鍵。

因此，由於使用傳統具有蛇管(螺旋管)的冷凝槽，大約僅能收集到約15%以下的醋液，但若是使用本案的冷卻系統，其醋液收集率將能夠到能夠超過30~50%，這樣的功效是非常明顯的。

另外，本案亦能夠加速冷凝液的流動與熱交換，如此將能夠使冷凝區維持穩定的冷度，故冷凝效率也能夠保持穩定，而醋液的產生也會穩定增加，若是能夠使用冷凝效率更高的冷凝液，也必然能夠增加醋液的生成效率。

本發明所提供之用於炭化窯設備之冷卻系統，與其他習用技術相互比較時，其優點如下：

(1)本發明能夠增加冷凝管的數量與能夠控制煙氣氣流的流速，以使冷凝產生醋液量變多，並使收集到的醋液也會變多，如此也就能有效解決目前醋液收集相關業界之問題。

(2)本發明能夠應用於任何種類的電熱窯、柴燒窯或是燃氣窯使用，用以能夠冷凝以產生並收集不同種類的醋液。

本發明已透過上述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此一技術領域具有通常知識者，在瞭解本發明前述的技術特徵及實施例，並在不脫離本發明之精神和範圍內，不可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之請求項所界定者為準。

1	冷凝器
11	桶身本體
114	外部氣體逆止區
1172	輕煙氣排出口
12	煙氣連接部
121	煙氣連接口

Claims (7)

1. 一種用於炭化窯設備之冷卻系統，其中該炭化窯設備係用以進行炭化處理，並透過一煙氣輸送管與該冷卻系統相連接，而該冷卻系統係包含：一排煙管；一冷凝器，係具有：一煙氣連接口，係設置於該冷凝器頂端，而該煙氣連接口係與該煙氣輸送管相連接，用以能夠將該炭化窯設備所產生的煙氣通過該煙氣輸送管及該煙氣連接口運送進入該冷凝器內部；一煙氣導入通道，係與該煙氣連接口相連通，用以能夠將通過該煙氣連接口的煙氣收集於該煙氣導入通道內；一冷凝區，係與該煙氣導入通道相連通，該冷凝區內係具有數根冷凝管，而該冷凝區內係以一冷凝液包圍住該些冷凝管，且該些冷凝管的頂端係與該煙氣導入通道相連通，並於該煙氣導入通道內的煙氣通過該冷凝管後，該冷凝管內側壁面會因冷凝而形成醋液；一煙氣收集區，係與該些冷凝管的底端及該排煙管相連通，其中通過該冷凝管的煙氣，能夠經過該煙氣收集區並由該排煙管排出；一外部氣體逆止區，係與該煙氣收集區相連通，其中該冷凝管內側壁面因冷凝所形成之醋液能夠向下滴落於該煙氣收集區、並再由該煙氣收集區流至該外部氣體逆止區內，其中該外部氣體逆止區側面係具有一醋液收集口，以使外部氣體逆止區內收集的醋液能夠由該醋液收集口流出，而該外部氣體逆止區內部係對應於該醋液收集口之位置係設置有一氣體逆止隔板，用以阻隔外部空氣進入該氣體逆止區內部，其中該氣體逆止隔板一端係能夠深入該外部 氣體逆止區內部、且該醋液收集口之位置高度係高於該氣體逆止隔板一端之底緣。
2. 如請求項1所述之用於炭化窯設備之冷卻系統，其中該冷凝器上更具有一排液口及一入液口，其中該排液口及入液口係皆與該冷凝區相連通，而該冷凝液能夠於該排液口及該入液口之間進出並進行熱交換，用以提高該冷凝區內部之冷凝效率。
3. 如請求項1所述之用於炭化窯設備之冷卻系統，其中該外部氣體逆止區係於底部更具有一維修閥口。
4. 如請求項1所述之用於炭化窯設備之冷卻系統，其中該外部氣體逆止區與該煙氣收集區之連通處更設置有一漏斗型收集區，用以通過該煙氣收集區之醋液更容易流至該外部氣體逆止區內。
5. 如請求項1所述之用於炭化窯設備之冷卻系統，其中該外部氣體逆止區所收集之醋液係能夠為木頭、竹子、蔬果或是植物體經過炭化所產生之醋液。
6. 如請求項1所述之用於炭化窯設備之冷卻系統，其中更包含有一排風機，該排風機係與該排煙管及該煙氣收集區相連通，而該排風機之運作，能夠將該煙氣收集區的煙氣往該排煙管吸出排出。
7. 如請求項6所述之用於炭化窯設備之冷卻系統，其中能夠調整該排風機的抽排強度來進行控制該煙氣通過該冷凝管之氣體流速。

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