TWI791992B - 管道廢熱回收節能裝置 - Google Patents
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Abstract
一種管道廢熱回收節能裝置，包含一排放單元，及一收集單元。該排放單元設置於一廢氣煙道上，包括一管道、一第一檔板，及一第二檔板，該管道、該第一、二檔板圍繞界定出內部空間，該收集單元包括二排水管，及儲水槽，廢熱由該廢氣煙道進入該內部空間，當外界冷空氣由該第一檔板或該第二檔板進入該內部空間，冷熱空氣接觸凝結成水珠滴落，流向該排水管儲存於該儲水槽，該等熱電晶片吸收廢熱轉換成電能儲存於一儲能器中，冷熱空氣對流將該複數葉輪轉動所產生之動能轉換成電能儲存於該儲能器，用於廠內照明、設備充電或儲能達環保節能之功效。
Description
本發明是有關一種節能裝置，特別是指一種管道廢熱回收節能裝置。
目前用來回收廢熱的熱交換器有除溼轉輪式全熱交換器，可同時回收潛熱與顯熱，但有傳動設備需額外消耗動力。殼管式熱交換器雖然價格便宜，但換熱效率較差。而熱泵熱回收系統、史特林引擎、TEMM（Thermoelectric System Flash）熱電材料，主要用於高溫廢熱之回收或者價格昂貴，對於一般工業排放200~300℃的廢氣煙道，其回收成本效率不佳。
由於廢熱的來源常是煙道排放氣體，常有硫氧化物或氮氧化物排放。當溫度過低時，倘若有水氣凝結，此時極易產生酸蝕現象，進而讓熱回收業者也不願意回收低於130℃以下的廢熱。
上述缺點都顯現工業區普遍存在著持續性之廢熱氣與污染排放的問題，據此，若能提供一種將相關廢氣熱能與風量轉換為可再利用之電能，並有效降溫管道排放之廢熱，回收廢熱氣中之廢水循環再利用，和攔阻廢熱氣中夾帶之污染物，協助業者節省生產所需之能源成本，除了可提高競爭力外，更可為空氣品質與能源供需等問題盡一份心力。
本發明之目的，係提供一種管道廢熱回收節能裝置，包含一排放單元，及一收集單元。
該排放單元設置於一廢氣煙道上，其包括一管道、一設置於該管道一側之第一檔板，及一設置於該管道另一側之第二檔板，該管道、該第一、二檔板圍繞界定出一內部空間，該收集單元包括二分設於該管道上之排水管，及一與該排水管連接之儲水槽，廢熱由該廢氣煙道進入該內部空間，當外界冷空氣由該第一檔板或該第二檔板進入該內部空間，冷熱空氣接觸凝結成水珠滴落，流向該排水管儲存於該儲水槽中。
較佳地，更包含一散熱單元，其包括至少一設置於該管道上且位於該內部空間之熱電晶片，當廢熱由該廢氣煙道進入該內部空間，該等熱電晶片吸收廢熱轉成換電能，用於廠內照明、設備充電或進行儲能等。
較佳地，更包含一氣動單元，其包括複數設置於該管道上之葉輪，及一與該等熱電晶片及該複數葉輪連接之儲能器，當廢熱由該廢氣煙道進入該內部空間，該等熱電晶片吸收廢熱轉換成電能儲存於該儲能器中，當外界冷空氣由該第一檔板或該第二檔板進入該內部空間，冷熱空氣對流將該複數葉輪轉動所產生之動能轉換成電能儲存於該儲能器中，用於廠內照明、設備充電或儲能等。
較佳地，該散熱單元更包括至少一對應該等熱電晶片設置於該管道外側之散熱鰭片，用以導散所述熱電晶片所產生的溫度，以提升發電效能。
較佳地，該管道具有一第一水平壁，及一對向設置之第二水平壁，該廢氣煙道位於該第一水平壁上，而該二排水管位於該第一水平壁上且分設於該廢氣煙道兩側。
較佳地，該管道開設有複數與外界相連通之設置口，用以供該複數葉輪設置於其中。
較佳地，該第一、二檔板樞設於該第二水平壁上，且該第一、二檔板分別朝該內部空間進行單一方向樞轉。
本發明之另一目的，係提供一種管道廢熱回收節能裝置，包含一排放單元、一散熱單元、一氣動單元，及一收集單元。
該排放單元設置於一廢氣煙道上，其包括一管道、一設置於該管道一側之第一檔板，及一設置於該管道另一側之第二檔板，該管道、該第一、二檔板圍繞界定出一內部空間，且該第一、二檔板分別朝該內部空間進行單一方向樞轉，該散熱單元包括至少一設置於該管道上且位於該內部空間之熱電晶片，該氣動單元包括複數設置於該管道上之葉輪，及一與該等熱電晶片及該複數葉輪連接之儲能器，該收集單元包括二分設於該管道上之排水管，及一與該排水管連接之儲水槽，廢熱由該廢氣煙道進入該內部空間，當外界冷空氣由該第一檔板或該第二檔板進入該內部空間，冷熱空氣接觸凝結成水珠滴落，流向該排水管儲存於該儲水槽中，而該等熱電晶片吸收廢熱轉換成電能儲存於該儲能器中，冷熱空氣對流將該複數葉輪轉動所產生之動能轉換成電能儲存於該儲能器中，用於廠內照明、設備充電。
本發明之有益功效在於，利用最佳化排放管道設計，將廢氣熱能與風量轉換為可再利用之電能，可提供熱電晶片操作所需之電源和進行儲存，熱電晶片除可進行轉換廢熱成電能，並有效降溫管道排放之廢熱，利用管道側之第一、二檔板導入大氣冷空氣加速回收廢熱氣中之廢水循環再利用，以及攔阻廢熱氣中夾帶之污染物，除了可協助業者節省生產所需之能源成本，更可提高市場競爭力，並為空氣品質與能源供需等問題盡一份心力。
有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，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。
參閱圖1、2，為本發明管道廢熱回收節能裝置，其包含一排放單元1、一散熱單元2、一氣動單元3，及一收集單元4。
該排放單元1設置於一廢氣煙道A上，該廢氣煙道A可以是工業鍋爐的排煙道，其包括一管道11、一設置於該管道11一側之第一檔板12，及一設置於該管道11另一側之第二檔板13，該管道11、該第一、二檔板12、13圍繞界定出一內部空間10。
其中，該管道11具有一第一水平壁111、一對向設置之第二水平壁112，及複數位於該第一水平壁111及該第二水平壁112上之設置口113，該廢氣煙道A位於該第一水平壁111上。
於此，該第一、二檔板12、13樞設於該第二水平壁112上，且該第一、二檔板12、13分別朝該內部空間10進行單一方向樞轉。
該散熱單元2包括至少一設置於該管道11上且位於該內部空間10之熱電晶片21，及至少一對應該等熱電晶片21設置於該管道11外側之散熱鰭片22，該等熱電晶片21位於該第一水平壁111及該第二水平壁112上，該散熱鰭片22用以導散所述熱電晶片21所產生的溫度，以提升發電效能。
該熱電晶片21係由熱電材料製成，熱電材料通入電流之後會產生冷熱兩端，可用來冷卻也可以用來保溫，當同時在兩端接觸不同溫度時，熱電材料則會在內部迴路形成電流，溫差越大產生的電流越強，用以接收外界熱源來產生電能。
該氣動單元3包括複數設置於該管道11上之葉輪31，及一與該等熱電晶片21及該複數葉輪31連接之儲能器32，其中，該管道11上之複數設置口113供該複數葉輪31設置於其中，冷熱空氣對流將該複數葉輪31轉動所產生之動能轉換成電能儲存於該儲能器32中。
該收集單元4包括二分設於該管道11上之排水管41，及一與該排水管41連接之儲水槽42，其中，該二排水管41位於該第一水平壁111上且分設於該廢氣煙道A兩側。
配合參閱圖3、4，實際實施時，廢熱由該廢氣煙道A進入該內部空間10，當外界冷空氣由該第一檔板12或該第二檔板13進入該內部空間10，該廢氣煙道A上升的廢熱空氣與進入該內部空間10之大氣混合降低其焓（enthalpy），冷熱空氣於該內部空間10相互接觸凝結成水珠向下滴落，流向位於低處之排水管41，並沿著該排水管41儲存於該儲水槽42中，藉此有效地引導排放之廢熱和大氣常溫混合，凝結產生冷卻水，作為廠區內噴灑進行降溫的回收再利用，進而減少廠內空調的電能耗損。進一步地，有效攔阻廢熱氣中夾帶之污染物，直接飄散至大氣造成空氣污染。
再者，該等熱電晶片21吸收廢熱轉換成電能儲存於該儲能器32中，藉此，利用工業鍋爐排出約200~300度的廢熱氣高溫特性，結合該等熱電晶片21在溫差下產生電流，讓高溫廢熱氣的高溫回收作為廠區內照明、設備充電使用，達到能源回收再生的效果。此外，透過對應該等熱電晶片21上之散熱鰭片22設置，可利用外界常溫有效帶走該等熱電晶片21上過多的熱能。此外，該廢氣煙道A上升的廢熱空氣與進入該內部空間10之大氣混合降低其焓，再經過該等熱電晶片21上之散熱鰭片22設計，可加快降溫產生凝結水之功效。
綜上所述，本發明管道廢熱回收節能裝置，藉由該排放單元1、該散熱單元2、該氣動單元3，及該收集單元4間相互設置，透過流體力學與熱力學基本原理，配合本發明之最佳化排放管道設計，無須耗能即可將廢氣熱能與風量轉換為可再利用之電能，有效降溫管道排放之廢熱，回收廢熱氣中之廢水循環再利用，以及攔阻廢熱中夾帶之污染物，協助業者節省生產所需之能源成本，進而提高市場競爭力，並為空氣品質與能源供需等問題盡一份心力，故確實可以達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1:排放單元
10:內部空間
11:管道
111:第一水平壁
112:第二水平壁
113:設置口
12:第一檔板
13:第二檔板
2:散熱單元
21:熱電晶片
22:散熱鰭片
3:氣動單元
31:葉輪
32:儲能器
4:收集單元
41:排水管
42:儲水槽
A:廢氣煙道
圖1是一示意圖，說明本發明管道廢熱回收節能裝置的較佳實施例；
圖2是一示意圖，說明該較佳實施例中一熱電晶片之連接態樣；
圖3是一示意圖，說明該較佳實施例中冷空氣由一第二檔板進入一內部空間之態樣；及
圖4是一示意圖，說明該較佳實施例中冷空氣由一第一檔板進入該內部空間之態樣。
1:排放單元
10:內部空間
11:管道
111:第一水平壁
112:第二水平壁
113:設置口
12:第一檔板
13:第二檔板
2:散熱單元
21:熱電晶片
22:散熱鰭片
31:葉輪
4:收集單元
41:排水管
42:儲水槽
A:廢氣煙道
Claims (5)
- 一種管道廢熱回收節能裝置，包含：一排放單元，設置於一廢氣煙道上，其包括一管道、一設置於該管道一側之第一檔板，及一設置於該管道另一側之第二檔板，該管道、該第一、二檔板圍繞界定出一內部空間，其中，該管道具有一第一水平壁，及一對向設置之第二水平壁，該廢氣煙道位於該第一水平壁上，並與該內部空間連通，該第一、二檔板樞設於該第二水平壁上，且該第一、二檔板分別朝該內部空間進行單一方向樞轉；及一收集單元，包括二分設於該管道上之排水管，及一與該排水管連接之儲水槽，其中，該二排水管位於該第一水平壁上且分設於該廢氣煙道兩側，並與該內部空間連通，廢熱由該廢氣煙道進入該內部空間；當外界冷空氣由該第一檔板或該第二檔板進入該內部空間，該第一、二檔板分別朝該內部空間樞轉至該二排水管上方，冷熱空氣接觸凝結成水珠沿著傾斜之第一、二檔板滴落，流向位於下方的排水管儲存於該儲水槽中。
- 依據請求項1所述之管道廢熱回收節能裝置，更包含一散熱單元，其包括至少一設置於該管道上且位於該內部空間之熱電晶片，當廢熱由該廢氣煙道進入該內部空間，該等熱電晶片吸收廢熱轉換成電能。
- 依據請求項2所述之管道廢熱回收節能裝置，更包含一氣動單元其包括複數設置於該管道上之葉輪，及一與該等熱電晶片及該複數葉輪連接之儲能器，當廢熱由該廢氣煙道進入該內部空間，該等熱電晶片吸收廢熱轉換成電能儲存於該儲能器中，當外界冷空氣由該第一檔板或該第二檔板進入該內部空間，冷熱空氣對流將該複數葉輪轉動所產生之動能轉換成電能儲存於該儲能器中。
- 依據請求項3所述之管道廢熱回收節能裝置，其中，該散熱單元更包括至少一對應該等熱電晶片設置於該管道外側之散熱鰭片，用以導散所述熱電晶片所產生的溫度。
- 依據請求項4所述之管道廢熱回收節能裝置，其中，該管道開設有複數與外界相連通之設置口，用以供該複數葉輪設置於其中。
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