TWI809531B - 使臭氧與廢氣在煙道中充分混合的蒸氣噴進裝置 - Google Patents

Abstract

一種使臭氧與廢氣在煙道中充分混合的蒸氣噴進裝置，包含一煙道，用以直接或間接承接一燃燒設備所產生的廢氣；一臭氧發生器，以一臭氧輸送管連接煙道；一蒸氣噴進裝置，包括由一獨立的蒸氣鍋爐或由上述燃燒設備所產生蒸氣所構成的蒸氣單元，再以一蒸氣輸送管導引至靠近臭氧注氣孔的位置，將蒸氣(H ₂ O _(g) )噴出與臭氧(O ₃ )進行混合攪拌，且藉由蒸氣的噴射動能，使噴進煙道中的臭氧含有水氣(O ₃₊ H ₂ O _(g) )，更能與該廢氣充分接觸混合，有效地分解廢氣中的有害物質。藉此，本發明具有提升投加臭氧以處理廢氣功效之增進者。

Description

使臭氧與廢氣在煙道中充分混合的蒸氣噴進裝置

本發明有關一種廢氣處理裝置，尤指一種使臭氧與廢氣在煙道中充分混合的蒸氣噴進裝置。

按，導致空氣汙染之廢氣包含氮氧化物(Nitrogen oxides，NOx)、戴奧辛(dioxins)、硫氧化物(Sulfur oxides，SOx)、一氧化碳(CO)、碳氫化合物(Hydrocarbons，HCs)、粒狀物(Particulate matter，PM)等。氮氧化物主要以一氧化氮(NO)或二氧化氮(NO₂)的形式存在，而與碳氫化合物經紫外線照射後會反應形成有毒的光化學煙霧，具有特殊氣味、傷害動植物，並使大氣能見度降低，且氮氧化物與空氣中的水反應形成硝酸及亞硝酸，更為酸雨的成分；硫氧化物亦為酸雨的成分；碳氫化合物在低濃度時即會刺激呼吸系統，若濃度提高，則會對中樞神經系統的運作機能產生影響；而粒狀物亦會危害人體的健康，甚至於引起癌症的發生；以上說明見諸於第I692374號發明專利。因此，各縣市的環保機關都會持續的監控工廠的工業廢氣排放情況。

再按，上述廢氣中的戴奧辛更是非常棘手，戴奧辛於1977年首次在都市垃圾焚化爐之煙道廢氣與飛灰中被發現，戴奧辛是世界各國一致公認可能致癌的物質，仍亦導致孕婦流產或產下畸形兒，也會損害人體肝臟功能與免疫系統，因此如何避免戴奧辛污染是全世界高度關切的問題。戴奧辛的來源主要有經由燃燒冶煉金屬、製造水泥、火力發電、露天燃燒廢電纜廢五金等。為了防止戴奧辛污染，各國皆致力於研究戴奧辛處理技術。

戴奧辛屬於非常穩定的化合物，因此不易分解，目前國內最常使 用的戴奧辛處理技術為活性碳吸附法，雖具有不錯的除去效率，但此方法有幾個缺點，包括：活性碳吸附只是相變化戴奧辛，但其仍存在於集塵灰中，並未徹底破壞戴奧辛，因此恐有二次污染；又活性碳可能是提供戴奧辛在合成的碳源，在適當情況下有可能使戴奧辛再合成；此外，使用活性碳吸附法會使飛灰處理量增加，而提高固化及掩埋成本。因此開發活性碳替代技術是非常重要且急迫的。近年來利用觸媒處理戴奧辛技術逐漸受到重視，可將戴奧辛分解或去毒。目前所使用的觸媒多為貴金屬觸媒，這一類的觸媒反應溫度較高，在應用上需要於除塵設備，之後再加熱至觸媒反應溫度(約160℃~380℃)，因此在能量利用效率上較不具經濟效益。

由前述可知，先前技術中處理戴奧辛技術之一的活性碳吸附法，對於飛灰處理效果有限，而且容易使戴奧辛再合成，另一方面成本也較高；而傳統觸媒處理技術係需於高溫下作用，較不具經濟效益。

又按，傳統用來處理廢氣中之氮氧化物的一種作法用一觸媒設備100連通在一廢氣排放設備110與一該排氣單元120之間，該排氣單元120係將以處理的廢氣送至一煙囪130排放。而該觸媒設備100包括多個間隔設置且適用於供該脫硝氣體通過的濾管101，及一附著於該等濾管的觸媒102。每一個濾管102具有多個相互交織且可耐受高溫的陶瓷纖維，並形成有一朝向該排氣單元的開口103。而該觸媒102具有二氧化鈦(TiO₂)及釩氧化物，並以含浸法使該觸媒附著於該等濾管上。此類型構造見諸於第M578359號發明專利。惟查，使用觸媒設備來處理氮氧化物的費用很高且維護不易。

近來更有業者研究如何在煙道中投加臭氧，用以分解廢氣E中所包含的氮氧化物(Nitrogen oxides，NOx)、戴奧辛(dioxins)等廢氣；惟查，臭氧與廢氣須能充分接觸，才會有效果，因此如何能使臭氧與廢氣在煙道中充分混合均勻，為本創作所欲解決的課題。

本發明之主要目的，欲提供一種使臭氧與廢氣在煙道中充分混合的蒸氣噴進裝置，使煙道中的臭氧與廢氣充分混合均勻，具有提升投加臭氧以處理廢氣功效之增進者。

為達上述功效，本發明所採用之技術手段，包含：一煙道，用以直接或間接承接一燃燒設備所產生的廢氣；一臭氧發生器，以一臭氧輸送管連接該煙道，並至少設有一個臭氧注氣孔，用以將臭氧發生器所產生的臭氧投加注入該煙道中；以及一蒸氣噴進裝置，包括一蒸氣單元及一蒸氣輸出管，該蒸氣輸出管一端連接該蒸氣單元，將該蒸氣單元的蒸氣導引至靠近該臭氧注氣孔的位置，並由該蒸氣輸出管另一端的噴口，將蒸氣噴出與該臭氧進行混合攪拌，且藉由蒸氣的噴射動能，使噴進該煙道中的臭氧含有水氣，更能與該廢氣充分接觸混合，俾有效分解該廢氣中的有害物質。

依據前揭特徵，該蒸氣單元包括為一獨立的蒸氣鍋爐或由該燃燒設備所產生的蒸氣，其中任一或其組合式所構成。

依據前揭特徵，該有害物質包含氮氧化物(Nitrogen oxides，NOx)、戴奧辛(dioxins)、硫氧化物(Sulfur oxides，SOx)、一氧化碳(CO)、碳氫化合物(Hydrocarbons，HCs)、粒狀物(Particulate matter，PM)。

依據前揭特徵，該蒸氣輸出管的噴口，係可設在該臭氧注氣孔之前的臭氧輸送管上，用以帶動該臭氧噴進該煙道中。

依據前揭特徵，該氣體輸送管上可設有第一控制閥，該蒸氣輸出管上設有一第二控制閥。

依據前揭特徵，該臭氧輸送管係可連通至該煙道的內壁面，且該臭氧注氣孔包括一個或一個以上。

依據前揭特徵，該臭氧輸送管係可伸入至該煙道中，並至少設有 一個或一個以上投注管，該投注管的臭氧注氣孔係可迎向該廢氣的流向，使該臭氧的投加方向與該廢氣的行進方向互為逆向，據以使該臭氧與該廢氣產生擾流，進而產生混合反應。

依據前揭特徵，該蒸氣輸出管的噴口，係可並列在該臭氧注氣孔的側邊，與該臭氧同時噴進該煙道中。

依據前揭特徵，該燃燒設備包括為一鍋爐、焚化爐及旋窯爐鍋爐，且該燃燒設備之後更包括一廢氣處理設備，包括有：一省煤器，係接續在該燃燒設備的排氣口；一多管集塵器，係接續在該省煤器之後；一袋式集塵器，係接續在該多管集塵器之後；一洗滌塔，係接續在該袋式集塵器之後；一引風機，係接續在該洗滌塔之後，用以將廢氣送至一煙囪。

依據前揭特徵，該臭氧發生器所連接的煙道，可包括設在該袋式集塵器與該洗滌塔之間的排氣管道，或設在該燃燒設備與省煤器之間的排氣管道。

本發明藉由上述技術手段，可達到如下之功效增進：

一、本發明以該臭氧發生器所產生的臭氧(O₃)經臭氧輸送管注入該煙道中，用以分解該廢氣中所包含的氮氧化物(Nitrogen oxides，NOx)、一氧化碳(CO)、戴奧辛(dioxins)等有害物質；解決傳統使用觸媒設備處理費用高、且維護不易的缺點，具有費用低的經濟效益。

二、本發明以蒸氣噴進裝置來噴射蒸氣，以氣體本身的動能，加以切割、反轉、混合及整流後，產生良好的效果，使該煙道中的臭氧(O₃)與廢氣充分混合均勻。且因臭氧(O₃)中含有蒸氣(H₂O_(g))，使臭氧(O₃)與廢氣充分接觸，可提升投加臭氧以處理廢氣之功效增進者。

10:工業設備

20:燃燒設備

21:排氣口

22:蒸氣室

221:輸送管

30:廢氣處理設備

31:省煤器

311:排氣管道

32:多管集塵器

33:袋式集塵器

331:排氣管道

34:洗滌塔

35:引風機

40:煙囪

50:煙道

60:臭氧發生器

61:臭氧輸送管

611:分流管

612:投注管

62:第一控制閥

63:臭氧注氣孔

64:臭氧

70:蒸氣噴進裝置

71:蒸氣單元

72:蒸氣輸出管

721:第二控制閥

73:噴口

74:蒸氣

E:廢氣

圖1係用習用觸媒設備的結構示意圖。

圖2係顯示本發明第一使用狀態參考示意圖。

圖3係顯示本發明第二使用狀態參考示意圖。

圖4係顯示本發明第一可行實施例的主要構造示意圖。

圖5係圖4中5-5斷面剖視圖，顯示臭氧與廢氣混合示意圖。

圖6係顯示本發明第二可行實施例的主要構造示意圖。

圖7係顯示本發明第三可行實施例的主要構造示意圖。

圖8係顯示本發明第四可行實施例的主要構造示意圖。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本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。

首先，請參閱圖2~圖8所示，本發明使臭氧與廢氣在煙道中充分混合的蒸氣噴進裝置，其一較佳實施例包含：一煙道50，用以直接或間接承接一燃燒設備20所產生的廢氣E；該有害物質包含氮氧化物(Nitrogen oxides，NOx)、戴奧辛(dioxins)、硫氧化物(Sulfur oxides，SOx)、一氧化碳(CO)、碳氫化合物(Hydrocarbons，HCs)、粒狀物(Particulate matter，PM)。

一臭氧發生器60，以一臭氧輸送管61連接該煙道50，並至少設有一個臭氧注氣孔63，用以將臭氧發生器60所產生的臭氧(O ₃ )64投加注入該煙道50中； 一蒸氣噴進裝置70，包括一蒸氣單元71及一蒸氣輸出管72，該蒸氣輸出管72一端連接該蒸氣單元71，將該蒸氣單元71的蒸氣74導引至靠近該臭氧注氣孔63的位置，並由該蒸氣輸出管72另一端的噴口73，將蒸氣74噴出與該臭氧(O ₃ )64進行混合攪拌，且藉由蒸氣74的噴射動能，使噴進該煙道50中的臭氧(O ₃ )64含有水氣，更能與該廢氣E充分接觸混合，俾有效分解該廢氣E中的有害物質。

如圖2~圖3所示，本實施例中，該蒸氣單元71可包括為一獨立的蒸氣鍋爐所構成；但不限定於此，其亦可由該燃燒設備20所產生的蒸氣74，即利用該燃燒設備20中蒸氣室22所產生的蒸氣74，以一輸送管221輸出，也可作為蒸氣單元71；或者是由一獨立的蒸氣鍋爐與該蒸氣室22的組合式所構成的蒸氣單元71亦可實施。

如圖4~圖5所示，係顯示本發明第一可行實施例的主要構造示意圖，本實施例中，該蒸氣輸出管72的噴口73，係設在該臭氧注氣孔63之前的臭氧輸送管61上，用以帶動該臭氧64噴進該煙道50中。再者，該臭氧輸送管61上設有第一控制閥62，該蒸氣輸出管72上設有一第二控制閥721。本實施例中，第一控制閥62及第二控制閥721可包括為一逆止閥。本實施例中，該第一控制閥62及第二控制閥721，可防止臭氧64或蒸74氣逆流，亦可控制流量之用，容不贅述。

如圖6所示，係顯示本發明第二可行實施例的主要構造示意圖，其相同於上一實施例的結構以相同圖號表示，其差異僅在於：該臭氧輸送管61係以多支分流管611連通至該煙道50內壁面的不同位置，且該臭氧注氣孔63包括多個，由不同位置投注含有蒸氣74的臭氧64。

如圖7所示，係顯示本發明第三可行實施例的主要構造示意圖，其相同於上一實施例的結構以相同圖號表示，其差異僅在於：該臭氧輸送管61係 伸入至該煙道50中，並至少設有一個或一個以上投注管612，該投注管612的臭氧注氣孔63係迎向該廢氣E的流向，使該臭氧64的投加方向與該廢氣E的行進方向互為逆向，據以使該臭氧64與該廢氣E產生擾流，進而產生混合反應。

如圖8所示，係顯示本發明第四可行實施例的主要構造示意圖，其相同於上一實施例的結構以相同圖號表示，其差異僅在於：該蒸氣輸出管72的噴口73，係並列在該臭氧注氣孔63的側邊，使蒸氣74與該臭氧64同時噴進該煙道50中。

以上實施例皆是藉由噴射蒸氣74，以氣體本身的動能，加以切割、反轉、混合及整流後，該煙道50中的臭氧(O₃)與廢氣E充分混合均勻。且因臭氧(O₃)64中含有蒸氣(H₂O_(g))，如此一來，更可以使臭氧(O₃)64廢氣E充分接觸，據以有效分解廢氣E中的有害物質，包含氮氧化物(Nitrogen oxides，NOx)、戴奧辛(dioxins)等。

是以，當排放廢氣E與臭氧(O ₃ )進入煙道50之後，兩者會相互混合，使得空氣中的有毒物質，例如一氧化碳，可在短時間內被加以分解，其反應方程式為：CO+O ₃ →CO ₂ +O ₂ ；另一方面，臭氧(O ₃ )也可有效除臭殺菌，其半衰期在常溫下可維持在三十秒以下，因此在淨化處理的過程中，排放廢氣E中的有害物質與臭氧本身的濃度都會逐漸下降，再經過洗滌塔34等設備加以濾除懸浮微粒之後，所排出的空氣不但較為潔淨，且臭氧(O ₃ )濃度也已降至有害程度以下，不易對人體造成傷害。

本發明的煙道50，可以設在下列設備中的適當位置，如圖2~圖3所示，一工業設備10，其包括會產生廢氣(煙)的一燃燒設備20，一接續在該燃燒設備20後方的廢氣處理設備30，以及一用以排放廢氣的煙囪40。

本實施例中，該燃燒設備20包括為一鍋爐、焚化爐及旋窯爐鍋爐，且該燃燒設備20之後更包括一廢氣處理設備30，包括有：一省煤器31，係接續在該燃燒設備20的排氣口21；一多管集塵器32，係接續在該省煤器31之後；一袋式集塵器33，係接續在該多管集塵器32之後；一洗滌塔34，係接續在該袋式集塵器33之後；一引風機35，係接續在該洗滌塔34之後，用以將廢氣送至一煙囪40。

如圖2所示，該臭氧發生器60所連接的煙道50，可包括設在該袋式集塵器33與該洗滌塔34之間的排氣管道331，但不限定於此。也就是說，該臭氧發生器60所連接的煙道50，亦可如圖3所示，設在該燃燒設備20與省煤器31之間的排氣管道311。

本實施例中，洗滌塔34與引風機35的位置可以先後互換，皆可實施。惟查，上皆構成係屬先前技術(Prior Art)，非本發明之專利標的，容不贅述。

本發明藉由上述技術手段，其可達到如下之功效增進：

一、本發明以該臭氧發生器60所產生的臭氧(O ₃ )經臭氧輸送管61注入該煙道50中，用以分解該廢氣E中所包含的氮氧化物(Nitrogen oxides，NOx)、一氧化碳(CO)、戴奧辛(dioxins)等有害物質；解決傳統使用觸媒設備處理費用高、且維護不易的缺點，具有費用低的經濟效益。

二、本發明以蒸氣噴進裝置70來噴射蒸氣74，以氣體本身的動能，加以切割、反轉、混合及整流後，產生良好的效果，使該煙道50中的臭氧(O₃)與廢氣E充分混合均勻。且因臭氧(O₃)64中含有蒸氣(H₂O_(g))，使臭氧(O₃)64與廢氣E充分接觸，可提升投加臭氧以處理廢氣之功效增進者。

綜上所述，本發明所揭示之技術手段，確具「新穎性」、 「進步性」及「可供產業利用」等發明專利要件，祈請 鈞局惠賜專利，以勵發明，無任德感。

惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。

50:煙道

60:臭氧發生器

61:臭氧輸送管

62:第一控制閥

63:臭氧注氣孔

64:臭氧

70:蒸氣噴進裝置

71:蒸氣單元

72:蒸氣輸出管

721:第二控制閥

73:噴口

74:蒸氣

E:廢氣

Claims (10)

1. 一種使臭氧與廢氣在煙道中充分混合的蒸氣噴進裝置，包含：一煙道，用以直接或間接承接一燃燒設備所產生的廢氣；一臭氧發生器，以一臭氧輸送管連接該煙道，並至少設有一個臭氧注氣孔，用以將臭氧發生器所產生的臭氧投加注人該煙道中；以及一蒸氣噴進裝置，包括一蒸氣單元及一蒸氣輸出管，該蒸氣輸出管一端連接該蒸氣單元，將該蒸氣單元的蒸氣導引至靠近該臭氧注氣孔的位置，並由該蒸氣輸出管另一端的噴口，將蒸氣噴出與該臭氧進行混合攪拌，且藉由蒸氣的噴射動能，使噴進該煙道中的臭氧含有水氣，更能與該廢氣充分接觸混合，俾有效分解該廢氣中的有害物質。
2. 如請求項1所述之使臭氧與廢氣在煙道中充分混合的蒸氣噴進裝置，其中，該蒸氣單元包括為一獨立的蒸氣鍋爐或由該燃燒設備所產生的蒸氣，其中任一或其組合式所構成。
3. 如請求項1所述之使臭氧與廢氣在煙道中充分混合的蒸氣噴進裝置，其中，該有害物質包含氮氧化物(Nitrogen oxides，NOx)、戴奧辛(dioxins)、硫氧化物(Sulfur oxides，SOx)、一氧化碳(CO)、碳氫化合物(Hydrocarbons，HCs)、粒狀物(Particulate matter，PM)。
4. 如請求項1所述之使臭氧與廢氣在煙道中充分混合的蒸氣噴進裝置，其中，該蒸氣輸出管的噴口，係設在該臭氧注氣孔之前的臭氧輸送管上，用以帶動該臭氧噴進該煙道中。
5. 如請求項1所述之使臭氧與廢氣在煙道中充分混合的蒸氣噴進裝置，其中，該臭氧輸送管上設有第一控制閥，該蒸氣輸出管上設有一第二控制閥。
6. 如請求項1所述之使臭氧與廢氣在煙道中充分混合的蒸氣噴 進裝置，其中，該臭氧輸送管係連通至該煙道的內壁面，且該臭氧注氣孔包括一個或一個以上。
7. 如請求項1所述之使臭氧與廢氣在煙道中充分混合的蒸氣噴進裝置，其中，該臭氧輸送管係伸入至該煙道中，並至少設有一個或一個以上投注管，該投注管的注氣孔係迎向該廢氣的流向，使該臭氧的投加方向與該廢氣的行進方向互為逆向，據以使該臭氧與該廢氣產生擾流，進而產生混合反應。
8. 如請求項1所述之使臭氧與廢氣在煙道中充分混合的蒸氣噴進裝置，其中，該蒸氣輸出管的噴口，係並列在該臭氧注氣孔的側邊，與該臭氧同時噴進該煙道中。
9. 如請求項1所述之使臭氧與廢氣在煙道中充分混合的蒸氣噴進裝置，其中，該燃燒設備包括為一鍋爐、焚化爐及旋窯爐鍋爐，且該燃燒設備之後更包括一廢氣處理設備，包括有：一省煤器，係接續在該燃燒設備的排氣口；一多管集塵器，係接續在該省煤器之後；一袋式集塵器，係接續在該多管集塵器之後；一洗滌塔，係接續在該袋式集塵器之後；一引風機，係接續在該洗滌塔之後，用以將廢氣送至一煙囪。
10. 如請求項9所述之使臭氧與廢氣在煙道中充分混合的蒸氣噴進裝置，其中，該臭氧發生器所連接的煙道，可包括設在該袋式集塵器與該洗滌塔之間的排氣管道，或設在該燃燒設備與省煤器之間的排氣管道。