TWI773471B

TWI773471B - 節能集塵系統及其方法

Info

Publication number: TWI773471B
Application number: TW110128414A
Authority: TW
Inventors: 張良琪; 黃胤綸; 鄭兆凱; 鄭儀誠; 王仁舜
Original assignee: 桓達科技股份有限公司
Priority date: 2021-08-02
Filing date: 2021-08-02
Publication date: 2022-08-01
Also published as: TW202306629A

Abstract

一種節能集塵系統，應用於工廠的排廢氣管道，其包括粉塵濃度計、運算閘道器、以及順序控制器。其中，粉塵濃度計量測排廢氣管道(Exhaust Pipe or Chimney)中的粉塵粒子(Total Suspension Particulate)濃度值。運算閘道器接收粉塵濃度值，且用以供作順序控制器輸入端的控制指令。順序控制器依據粉塵濃度值輸入值以及控制指令，以事先定義的方法(Scheme)控制各膜片閥的噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者。本發明更包括一種節能集塵方法。

Description

節能集塵系統及其方法

本發明係有關一種集塵系統及其方法，尤指應用於工廠且可搭配粉塵濃度偵測回授以即時調整運轉負載的一種節能集塵系統及其方法。

國內化工、鋼鐵、水泥與火力電廠伴隨經濟迅速發展而不斷地擴廠，導致國內總體的能源用量以及汙染排放逐年增加，尤其是空氣汙染以及水污染是會直接影響民眾健康。因此政府對於高汙染產業排放量有嚴格的法規與管制措施，尤其是工業廢氣以及粉塵排放管制極為重要，若排放氣體含有硫化物等成分，甚至會導致酸雨，所以在許多工廠會建置脫硫設備以及集塵設備捕捉氣體中的硫化物以及粉塵顆粒，以防止過多的空氣汙染源被排放至大氣中。目前集塵設備主要可分為袋式集塵與靜電集塵兩種方式。其中，袋式集塵是同時使用多個濾袋進行粉塵微粒捕捉，是所有除塵方法中效率最佳，但是濾袋的清洗與維運成本例如電力等相對高昂。而靜電集塵原理是對粉塵粒子進行充電並吸附在集塵板上，相較袋式集塵的方法來說維護與操作成本較低，但是除塵效率較差，並且只能適用於帶電性的微粒子。

然而，集塵也伴隨著空壓機之電能、以及膜片閥切換之電能等的損耗，目前國內多數工廠的集塵系統具有下列常見的幾項困難情境：(一)、許多工廠排放時，無法即時評估排放後對該環境造成的衝擊，導致工廠只能採用24小時不間斷集塵操作，避免違反排放規範受罰，高頻率的操作使得設備容易損耗、並提升電費支出、且增加合法業者成本。(二)、傳統方法即時線上的粒徑分析儀成本昂貴，一般的集塵系統通常不會建置，缺乏重要資訊下，使得集塵系統效率與節能無法控制控制在最佳化的範圍。(三)、集塵系統通常為單獨的子系統運行，未考量與其他系統進行數據傳輸，使得整體公用系統在產銷最佳化的操作上無法實現。例如，其無智能化節能控制，若不肖業者認為日間尖峰用電費率高而使大型工廠於日間停工，等到夜間才開始排放，則容易造成夜間汙染更嚴重。

為此，如何設計出一種節能集塵系統及其方法，特別是解決現有技術需在維持良好除塵效率的情況下，了解工廠內部的運作與外部環境的控制回饋方法，以降低維護成本以及電能損耗的技術問題，乃為本案發明人所研究的重要課題。

本發明之其中一目的在於提供一種節能集塵系統，可以解決現有技術之在維持良好除塵效率的情況下，難以降低維護成本以及電能損耗的技術問題，達到提升除塵效率、降低維護成本以及電能損耗、以及延長系統壽命之目的。

為了達到前述目的，本發明所提出的節能集塵系統應用於工廠的排廢氣管道，排廢氣管道包括至少一濾袋、以及連通各濾袋的至少一膜片閥，且節能集塵系統包括：粉塵濃度計、運算閘道器順序控制器以及雲端平台。其中，粉塵濃度計基於摩擦起電(Triboelectricity)原理，配置於排廢氣管道，且藉由摩擦起電(Frictional Charge)、電荷撞擊探棒(Impinging Charge)或電荷誘導效應(Induced Charge)效應檢測流動於排廢氣管道中的氣體，量測粉塵濃度值。運算閘道器耦接粉塵濃度計，運算閘道器接收粉塵濃度值，且用以供輸入控制指令。順序控制器耦接粉塵濃度計以及運算閘道器，順序控制器依據粉塵濃度值以及控制指令，控制各膜片閥的噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者；順序控制器並具有可擴充子版，連結至少一膜片閥作事先定義的噴氣控制。雲端平台耦接運算閘道器以及於工廠之外的環境資訊源，雲端平台自環境資訊源擷取環境資訊，且輸出環境資訊至運算閘道器。其中，當粉塵濃度值隨時間提高時，順序控制器提高噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者；當粉塵濃度值隨時間降低時，順序控制器降低噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者。

進一步而言，所述之節能集塵系統中，粉塵濃度計包括入口粉塵濃度計以及出口粉塵濃度計，入口粉塵濃度計配置於排廢氣管道的進氣端，出口粉塵濃度計配置於排廢氣管道的出氣端。且粉塵濃度值包括入口粉塵濃度值以及出口粉塵濃度值，入口粉塵濃度值由入口粉塵濃度計產生，且出口粉塵濃度值由出口粉塵濃度計產生。

進一步而言，所述之節能集塵系統中，當入口粉塵濃度值大於出口粉塵濃度值時，順序控制器依據入口粉塵濃度值以及出口粉塵濃度值之間的差值，控制各膜片閥的噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者。其中，當差值隨時間提高時，順序控制器提高噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者；當差值隨時間降低時，順序控制器降低噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者。

進一步而言，所述之節能集塵系統中，當入口粉塵濃度值小於或等於出口粉塵濃度值時，順序控制器判斷至少一濾袋已破損，且輸出警訊。

進一步而言，所述之節能集塵系統中，當濾袋的數量為多數個時，順序控制器更控制各膜片閥的噴氣順序，且噴氣順序包括依奇數排列、依偶數排列、先啟動奇數再啟動偶數、先啟動偶數再啟動奇數、依等間隔排列、以及依等倍數間隔排列的至少一者。

本發明之其中另一目的在於提供一種節能集塵方法，可以解決現有技術之在維持良好除塵效率的情況下，難以降低維護成本以及電能損耗的技術問題，達到提升除塵效率、降低維護成本以及電能損耗、以及延長系統壽命之目的。

為了達到前述目的，本發明所提出的節能集塵方法應用於工廠的排廢氣管道，排廢氣管道包括至少一濾袋、以及連通各濾袋的至少一膜片閥，且節能集塵方法包括下列步驟：藉由摩擦起電效應檢測流動於排廢氣管道中的氣體，量測粉塵濃度值。接收粉塵濃度值且輸入控制指令。依據粉塵濃度值以及控制指令，控制各膜片閥的噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者。其中，當粉塵濃度值隨時間提高時，提高噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者；當粉塵濃度值隨時間降低時，降低噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者。

進一步而言，所述之節能集塵方法中，粉塵濃度值包括入口粉塵濃度值以及出口粉塵濃度值，入口粉塵濃度值由入口粉塵濃度計產生，且出口粉塵濃度值由出口粉塵濃度計產生。入口粉塵濃度計配置於排廢氣管道的進氣端，出口粉塵濃度計配置於排廢氣管道的出氣端。

進一步而言，所述之節能集塵方法中，更包括下列步驟：當入口粉塵濃度值大於出口粉塵濃度值時，依據入口粉塵濃度值以及出口粉塵濃度值之間的差值，控制各膜片閥的噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者。其中，當差值隨時間提高時，提高噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者；當差值隨時間降低時，降低噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者。

進一步而言，所述之節能集塵方法中，更包括下列步驟：當入口粉塵濃度值小於或等於出口粉塵濃度值時，判斷至少一濾袋已破損，且輸出警訊。

進一步而言，所述之節能集塵方法中，更包括下列步驟：當濾袋的數量為多數個時，更控制各膜片閥的噴氣順序，且噴氣順序包括依奇數排列、依偶數排列、先啟動奇數再啟動偶數、先啟動偶數再啟動奇數、依等間隔排列、依等倍數間隔排列以及隨機亂數啟動噴氣的至少一者。

進一步而言，所述之節能集塵方法中，控制指令所採用的控制方法為事先定義的Ramp-Soke或PID的控制手段。

在使用本發明所述之節能集塵系統及其方法時，將所述節能集塵系統配置於工廠的排廢氣管道。首先，啟動配置於排廢氣管道的粉塵濃度計，且使所述粉塵濃度計藉由摩擦起電效應檢測流動於排廢氣管道中的氣體，量測粉塵濃度值。繼而，運算閘道器接收粉塵濃度值，且用以供輸入控制指令。在本發明之實施例中，所述運算閘道器可以是具人機介面與運算功能之閘道器。最後，順序控制器依據粉塵濃度值以及控制指令，控制各膜片閥的噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者，藉以依據排廢氣管道中之氣體所對應的粉塵濃度值，而達到自我調節各膜片閥的噴氣時間以及噴氣頻率之目的。如此一來，即可避免對應各濾袋之所述膜片閥必須持續不斷運行於固定模式(例如為最高運作效率或頻率之模式)之下，可以避免電能損耗以及膜片閥、高壓空氣源等硬體之使用壽命不足之技術問題。此外，本發明所述之節能集塵系統可更包括雲端平台，所述雲端平台自工廠外的環境資訊源擷取環境資訊，且輸出環境資訊至運算閘道器，以供使用者於操作人機介面時，可以依據所述粉塵濃度值以及所述環境資訊，進一步地調整或規劃所欲輸入之控制指令。

為此，本發明所述之節能集塵系統及其方法，可以解決現有技術之在維持良好除塵效率的情況下，難以降低維護成本以及電能損耗的技術問題，達到提升除塵效率、降低維護成本以及電能損耗、以及延長系統壽命之目的。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

10:粉塵濃度計

11:入口粉塵濃度計

12:出口粉塵濃度計

20:運算閘道器

30:順序控制器

40:雲端平台

50:電表

100:排廢氣管道

101:進氣端

102:出氣端

103:集塵斗

110:濾袋

120:膜片閥

130:高壓空氣源

140:電磁閥

S1~S3:步驟

L1~L4:曲線

T1、T2:時間區間

t1~t3:時間點

圖1為本發明節能集塵系統之第一實施例的系統架構圖；圖2為本發明節能集塵系統應用於排廢氣管道的結構示意圖；圖3為本發明節能集塵系統之第二實施例的系統架構圖；圖4為本發明節能集塵系統之使用方法的主要步驟流程圖；圖5為本發明節能集塵系統之粉塵濃度計與膜片閥的關係示意圖；以及圖6為本發明節能集塵系統之多數個膜片閥的噴氣順序示意圖。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本發明說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

須知，本說明書所附圖式繪示之結構、比例、大小、元件數量等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技術之人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。

請參閱圖1至圖3所示，其中，圖1為本發明節能集塵系統之第一實施例的系統架構圖。圖2為本發明節能集塵系統應用於排廢氣管道的結構示意圖。圖3為本發明節能集塵系統之第二實施例的系統架構圖。

在本發明之第一實施例中，所述節能集塵系統應用於工廠的排廢氣管道100，所述排廢氣管道100包括至少一濾袋110、以及連通各濾袋110的至少一膜片閥120。且所述節能集塵系統包括：粉塵濃度計10、運算閘道器20、以及順序控制器30。其中，粉塵濃度計10配置於排廢氣管道100，且藉由摩擦起電效應(triboelectric effect)檢測流動於排廢氣管道100中的氣體，量測粉塵濃度值。其中，所述摩擦起電效應是通過摩擦的方式使得物體帶上電荷。摩擦起電的步驟，是使用兩種不同的物體相互摩擦，使得它們的最外層電子得到足夠的能量發生轉移，摩擦起電後兩物體必帶等量異性電。例如：絲綢摩擦過的玻璃棒分別帶負電荷和正電荷，毛皮摩擦過的橡膠棒則相反。在本發明之所述實施例中，所述粉塵濃度計10用以量測氣流中的固體顆粒，適用於大多數製造行業或工業，例如：飼料、菸草、橡膠、電力、水泥、採礦以及橡膠等。所述粉塵濃度計10量測原理係當粉塵(帶電粒子)與感應探棒接觸撞擊或摩擦時，在感應探棒上會產生電荷，繼而將感應產生的電荷經由感測電路進行放大、分析及處理。所述粉塵濃度計10針對前述電荷的輸出可包括下列三種型式：開關偵測、趨勢偵測以及濃度偵測。其中，開關偵測有獨立的警報輸出，趨勢偵測使用4mA~20mA模擬信號輸出，且濃度偵測之單位可以標定為mg/m³。其中，所述粉塵可包括與PM(particulate matter)相關之PM2.5、PM10或以總懸浮微粒(total suspended particulates,TSP)、空氣污染指標(pollutant standards index,PSI)、空氣品質指標(air quality index,AQI)等作為規範或量測之依據。

進一步而言，所述粉塵濃度計10的安裝限制為其感應探棒必須被安裝在與粉塵流動方向呈90度角度的位置，且與風扇、過濾器或彎管的距離至少為管道直徑的3倍至4倍之間，以避免受到不穩定之渦流、或堆積之粉塵所影響。所述感應探棒的長度至少為管道直徑的1/3至2/3之間。在本發明之第一實施例中，所述粉塵濃度計10包括入口粉塵濃度計11以及出口粉塵濃度計12(如圖2所示)。其中，入口粉塵濃度計11配置於排廢氣管道100的進氣端101，出口粉塵濃度計12配置於排廢氣管道100的出氣端102。且前述粉塵濃度值包括入口粉塵濃度值以及出口粉塵濃度值，入口粉塵濃度值由入口粉塵濃度計11產生，且出口粉塵濃度值由出口粉塵濃度計12產生。在本發明之所述第一實施例中，所述粉塵濃度值可以是入口粉塵濃度值、出口粉塵濃度值、入口粉塵濃度值以及出口粉塵濃度值之總和、或入口粉塵濃度值以及出口粉塵濃度值之差值。其中，排廢氣管道100底部可更包括集塵斗103，所述集塵斗103用以蒐集自濾袋110脫落的粉塵。

運算閘道器20耦接粉塵濃度計10，運算閘道器20接收粉塵濃度值，且用以供使用者輸入控制指令。在本發明之所述第一實施例中，所述運算閘道器20可相容且整合工業應用上常見的通訊協定如Modbus RTU/TCP、OPC DA/UA等，並以MQTT broker服務做為應用程式共用的資料交換。本發明所述運算閘道器20包括嵌入式或無風扇電腦的閘道器(gateway)通訊模組，前述通訊模組具備同時整合多個通訊協定資料並傳送至如圖3所示之雲端平台40之能力。運算閘道器20被配置先透過Modbus向粉塵濃度計10、電表50收集資料，經過運算閘道器20計算後將數據與結果資訊以Web API或MQTTs方式將資料傳送至雲端平台40上，此外當雲端平台40所收集之有關於環境空汙濃度預測數值也會透過Web API或MQTTs方式將資料傳輸至運算閘道器20，進行進一步的節能操作。所述運算閘道器20之通訊模組的細部框架可包括Modbus、BACnet、OPC UA等整合式服務，且透過RJ-45或RS-485通訊埠可以連結前端採用這些通訊協定的儀表、設備和系統等工廠端來源，另透過RJ45通訊埠可以連結到後端的系統或雲端，所蒐集的整合後數據資料藉由MQTT broker接受外部的訂閱和操作，讓使用者可以隨時取得這些運轉數據和能效資料的檔案。其中，所述運算閘道器20之通訊模組的配置設定，可透過一個組態設定工具軟體，提供具圖形化之圖形使用者介面(graphical user interface,GUI)的人機介面設定方式，並可直接將配置完的設定檔案透過組態工具下載至運算閘道器20或順序控制器30內進行更新以及使用。

順序控制器30耦接粉塵濃度計10以及運算閘道器20，順序控制器30依據粉塵濃度值以及控制指令，控制各膜片閥120的噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者。在本發明之所述第一實施例中，所述順序控制器30可以是桓達科技股份有限公司設計之AEX6控制模組，所述AEX6專為袋濾式集塵器設計，由微處理器、邏輯分析和控制電路組成，且可控制對應輸出10個接點、20個接點或甚至另搭配擴充板可達620個接點。其中，每一個接點可對應控制其中一個膜片閥120以控制其噴氣，達到清洗且收集濾袋110上粉塵之目的。順序控制器30可更包括LED顯示板(圖中未示)以指示目前噴氣位置(例如圖5的port1~port10之任一者)、噴氣時間、噴氣頻率以及間隔時間等。其中，當粉塵濃度值隨時間提高時，順序控制器30提高噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者。當粉塵濃度值隨時間降低時，順序控制器30降低噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者，亦可隨機亂數啟動噴氣。進一步而言，所述順序控制器30可採用Ramp-Soak、PID等其他控制手段來控制各膜片閥120。進一步而言，所述噴氣時間可以是指啟動噴氣的時間點(例如圖5的時間點t1、t2或t3)、或者是指持續噴氣的週期(例如圖5的時間週期T1或T2)。而相對地，所述噴氣頻率可以是所述時間周期之倒數。

如圖3所示，為本發明之第二實施例，本發明之第二實施例與前述第一實施例大致相同，惟所述節能集塵系統更包括雲端平台40以及電表50，且所述排廢氣管道100更包括高壓空氣源130以及電磁閥140。其中，所述雲端平台40可以為工業物聯網雲端平台(industrial internet of things cloud platform,IIOTC)，所述雲端平台40耦接運算閘道器20以及於工廠之外的環境資訊源(例如氣象站、移動式氣象探測車或氣象衛星等)。雲端平台40自環境資訊源擷取環境資訊，且輸出環境資訊至運算閘道器20，以供使用者透過人機介面進行互動。所述電表50則耦接運算閘道器20，用以紀錄例如包括粉塵濃度計10、順序控制器30、膜片閥120以及高壓空氣源130等之整體電能損耗。所述高壓空氣源130以及電磁閥140均耦接順序控制器30，其中，高壓空氣源130為空氣槌(series air hammer)或空氣震盪器(series pneumatic vibrator)，用以產生高壓空氣。電磁閥140則用以控制高壓空氣源130輸出所述高壓空氣的頻率與時間。

請參閱圖4所示，為本發明節能集塵系統之使用方法的主要步驟流程圖。相關之元件符號如前所述，在此不再贅述。本發明之節能集塵方法包括下列步驟：首先，粉塵濃度計10藉由摩擦起電效應檢測流動於排廢氣管道100中的氣體，量測粉塵濃度值(步驟S1)。繼而，運算閘道器20接收粉塵濃度值，且用以供使用者輸入控制指令。所述控制指令可包括預先設定之噴氣順序(步驟S2)。最後，順序控制器30依據粉塵濃度值以及控制指令，控制各膜片閥120的噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者(步驟S3)。進一步而言，所述方法可更包括雲端平台40輸出環境資訊至運算閘道器20，以及所述電表50紀錄例如包括粉塵濃度計10、順序控制器30、膜片閥120以及高壓空氣源130等之整體電能損耗。

請參閱圖5所示，為本發明節能集塵系統之粉塵濃度計10與膜片閥120的關係示意圖。相關之元件符號如前所述，在此不再贅述。一般袋濾式集塵系統的粉塵積厚會直接影響濾袋110的過濾效率。例如當積厚過厚時，則需要更多的能源(例如更高氣壓)以進行清洗，因此清洗頻率與強度變得相當重要。對於本發明所述粉塵濃度計10而言，由於其採用摩擦起電效應檢測流動於排廢氣管道100中的氣體，故當粉塵濃度值越高時，所檢出的電流值(mA)則越高。如圖5所示的(a)即對應入口粉塵濃度計11產生之電流值曲線L1，且(b)對應出口粉塵濃度計12產生之電流值曲線L2。此外，如圖5所示的(c)則顯示現有技術之一般模式(Normal)與本發明所述順序控制器30所控制之噴氣時間/頻率曲線L3之差異，可以看出本發明的曲線L3相較於Normal以下有更少的積分面積，可使本發明更具節約電能損耗之裨益。而(d)顯示的是基於(c)中本發明所述順序控制器30之策略加上Ramp-Soak方法之後的噴氣時間/頻率曲線L4，可以更緩和地提升或降低噴氣時間/頻率，可降低對於膜片閥120因快速切換所致的壽命損耗，且可以更進一步地降低膜片閥120運作所需之電能損耗。

進一步而言，當入口粉塵濃度值小於出口粉塵濃度值時(如圖5之時間區間T1)、或當該入口粉塵濃度值等於該出口粉塵濃度值時(如圖5之時間區間T2)，順序控制器30判斷至少一濾袋110已破損，其令所有膜片閥120停止運作，且輸出警訊。當入口粉塵濃度值大於出口粉塵濃度值時，順序控制器30依據入口粉塵濃度值以及出口粉塵濃度值之間的差值，控制各膜片閥120的噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者。其中，當差值隨時間提高時(如圖5之時間點t1)，順序控制器30提高噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者。當差值隨時間降低時(如圖5之時間點t2、t3)，順序控制器30降低噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者。

請參閱圖6所示，為本發明節能集塵系統之多數個膜片閥120的噴氣順序示意圖。在本發明所述之節能集塵系統中，當該濾袋110的數量為多數個時(例如圖6所示之Port1~Port10)，順序控制器30更可輸出脈波以控制各膜片閥120的噴氣順序，且所述噴氣順序包括依奇數排列、依偶數排列、先啟動奇數再啟動偶數、先啟動偶數再啟動奇數、依等間隔排列、依等倍數間隔排列以及隨機亂數啟動噴氣的至少一者。進一步而言，如圖6所示的(I)即為依等間隔排列，其中脈波高準位代表ON，脈波低準位代表OFF。如圖6所示的(II)由上往下排列為先啟動奇數再啟動偶數。如圖6所示的(III)由上往下排列為先啟動奇數再啟動偶數，且一併搭配依等間隔排列再繼續另一輪的先啟動奇數再啟動偶數。然而，前述內容與其對應之圖式僅是示例性說明，本發明的保護範圍不應受該些條件所限制。

進一步而言，本發明所述運算閘道器20或雲端平台40可更包括集塵效率分析以及節能分析。所述集塵效率係指在含有粉塵氣體進入到集塵器，除上相同時間下集塵器捕捉的粉塵量之比例，通常用百分比表示。η=Gc/Gi x 100%。其中η為集塵效率，Gc為被捕捉的粉塵量(單位kg)，Gi為進入集塵器的粉塵量(單位kg)。所述節能分析係本發明將以整體系統的電力使用等來評估改善前、後之能源使用降低比例進行節能評估。可使用公式ε=(E-Ec)/E x 100%。其中ε為節能效率，E為原本系統能源使用量，Ec為優化策略控制下能源使用量。

在使用本發明所述之節能集塵系統及其方法時，將所述節能集塵系統配置於工廠的排廢氣管道100。首先，啟動配置於排廢氣管道100的粉塵濃度計10，且使所述粉塵濃度計10藉由摩擦起電效應檢測流動於排廢氣管道100中的氣體，量測粉塵濃度值。繼而，運算閘道器20接收粉塵濃度值，且用以供輸入控制指令。在本發明之實施例中，所述運算閘道器20可以是具人機介面與運算功能之閘道器。最後，順序控制器30依據粉塵濃度值以及控制指令，控制各膜片閥120的噴氣時間、以及噴氣頻率的至少一者，藉以依據排廢氣管道100中之氣體所對應的粉塵濃度值，而達到自我調節各膜片閥120的噴氣時間以及噴氣頻率之目的。如此一來，即可避免對應各濾袋110之所述膜片閥120必須持續不斷運行於固定模式(例如為最高運作效率或頻率之模式)之下，可以避免電能損耗以及膜片閥120、高壓空氣源130等硬體之使用壽命不足之技術問題。此外，本發明所述之節能集塵系統可更包括雲端平台40，所述雲端平台40自工廠外的環境資訊源擷取環境資訊，且輸出環境資訊至運算閘道器20，以供使用者於操作人機介面時，可以依據所述粉塵濃度值以及所述環境資訊，進一步地調整或規劃所欲輸入之控制指令。

以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包括於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

10:粉塵濃度計

20:運算閘道器

30:順序控制器

100:排廢氣管道

120:膜片閥

Claims

一種節能集塵系統，應用於工廠的一排廢氣管道，該排廢氣管道包括至少一濾袋、以及連通各該濾袋的至少一膜片閥，且該節能集塵系統包括：一粉塵濃度計，配置於該排廢氣管道，且藉由摩擦起電效應檢測流動於該排廢氣管道中的氣體，量測一粉塵濃度值；一運算閘道器，耦接該粉塵濃度計，該運算閘道器接收該粉塵濃度值，且用以供輸入一控制指令；一順序控制器，耦接該粉塵濃度計以及該運算閘道器，該順序控制器依據該粉塵濃度值以及該控制指令，控制各該膜片閥的一噴氣時間、以及一噴氣頻率的至少一者；該順序控制器並具有可擴充子版，連結該至少一膜片閥作事先定義的噴氣控制；以及一雲端平台，該雲端平台耦接該運算閘道器以及於該工廠之外的一環境資訊源，該雲端平台自該環境資訊源擷取一環境資訊，且輸出該環境資訊至該運算閘道器；其中，當該粉塵濃度值隨時間提高時，該順序控制器提高該噴氣時間、以及該噴氣頻率的至少一者；當該粉塵濃度值隨時間降低時，該順序控制器降低該噴氣時間、以及該噴氣頻率的至少一者；其中，該粉塵濃度計包括一入口粉塵濃度計以及一出口粉塵濃度計，該入口粉塵濃度計配置於該排廢氣管道的一進氣端，該出口粉塵濃度計配置於該排廢氣管道的一出氣端；且該粉塵濃度值包括一入口粉塵濃度值以及一出口粉塵濃度值，該入口粉塵濃度值由該入口粉塵濃度計產生，且該出口粉塵濃度值由該出口粉塵濃度計產生；其中，當該入口粉塵濃度值大於該出口粉塵濃度值時，該順序控制器依據該入口粉塵濃度值以及該出口粉塵濃度值之間的一差值，控制各該膜片閥的該噴氣時間、以及該噴氣頻率的至少一者；其中，當該差值隨時間提高時，該順序控制器提高該噴氣時間、以及該噴氣頻率的至少一者；當該差值隨時間降低時，該順序控制器降低該噴氣時間、以及該噴氣頻率的至少一者。
如請求項1所述之節能集塵系統，其中，當該入口粉塵濃度值小於或等於該出口粉塵濃度值時，該順序控制器判斷該至少一濾袋已破損，且輸出一警訊。
如請求項1所述之節能集塵系統，其中，當該濾袋的數量為多數個時，該順序控制器更控制各該膜片閥的一噴氣順序，且該噴氣順序包括依奇數排列、依偶數排列、先啟動奇數再啟動偶數、先啟動偶數再啟動奇數、依等間隔排列、以及依等倍數間隔排列的至少一者。
一種節能集塵方法，應用於一工廠的一排廢氣管道，該排廢氣管道包括至少一濾袋、以及連通各該濾袋的至少一膜片閥，且該節能集塵方法包括：藉由摩擦起電效應檢測流動於該排廢氣管道中的氣體，而產生一粉塵濃度值；接收該粉塵濃度值且輸入一控制指令；依據該粉塵濃度值以及該控制指令，控制各該膜片閥的一噴氣時間、以及一噴氣頻率的至少一者；以及當該入口粉塵濃度值大於該出口粉塵濃度值時，依據該入口粉塵濃度值以及該出口粉塵濃度值之間的一差值，控制各該膜片閥的該噴氣時間、以及該噴氣頻率的至少一者；其中，當該粉塵濃度值隨時間提高時，提高該噴氣時間、以及該噴氣頻率的至少一者；當該粉塵濃度值隨時間降低時，降低該噴氣時間、以及該噴氣頻率的至少一者；其中，該粉塵濃度值包括一入口粉塵濃度值以及一出口粉塵濃度值，該入口粉塵濃度值由一入口粉塵濃度計產生，且該出口粉塵濃度值由一出口粉塵濃度計產生；該入口粉塵濃度計配置於該排廢氣管道的一進氣端，該出口粉塵濃度計配置於該排廢氣管道的一出氣端；其中，當該差值隨時間提高時，提高該噴氣時間、以及該噴氣頻率的至少一者；當該差值隨時間降低時，降低該噴氣時間、以及該噴氣頻率的至少。
如請求項4所述之節能集塵方法，更包括下列步驟：當該入口粉塵濃度值小於或等於該出口粉塵濃度值時，判斷該至少一濾袋已破損，且輸出一警訊。
如請求項4所述之節能集塵方法，更包括下列步驟：當該濾袋的數量為多數個時，更控制各該膜片閥的一噴氣順序，且該噴氣順序包括依奇數排列、依偶數排列、先啟動奇數再啟動偶數、先啟動偶數再啟動奇數、依等間隔排列、依等倍數間隔排列以及隨機亂數啟動噴氣的至少一者。
如請求項4所述之節能集塵方法，該控制指令所採用的控制方法為事先定義的Ramp-Soke或PID的控制手段。