TWI812429B - 具有廢熱發電裝置的移動顆粒床 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種具有廢熱發電裝置的移動顆粒床,包括有一顆粒床模組、一旋轉閥模組以及一熱電模組。該移動顆粒床,包括有一顆粒流道模組、一進氣管道模組以及一出氣管道模組,該顆粒流道模組,具有一顆粒材料導入口以及一顆粒材料排出口,顆粒材料經由該顆粒材料導入口進入,而由該顆粒材料排出口排出,該進氣管道模組設置於該顆粒流道模組之一側,此廢氣流由該進氣管道模組進入該顆粒流道模組以形成一過濾氣流,由該出氣管道模組排出。該旋轉閥模組,設置在該顆粒材料排出口,用以控制從該顆粒材料排出口排出的顆粒材料,進而調節該顆粒材料的在該顆粒床模組內的流速。此熱電模組,與該旋轉閥模組電性連接,而熱電模組具有複數個熱電元件設置於該出氣管道模組之管壁表面,其中,該管壁吸收該過濾氣流之廢熱,過該熱電模組吸收該管壁之熱並轉換成電能給予驅動單元。
Description
本發明為一種節能環保的技術,特別是指一種在移動顆粒床上設置回收廢熱發電的一種具有廢熱發電裝置的移動顆粒床。
近年來能源議題受到社會大眾的關注。在國家能源發展的政策上,要以建立非核家園為能源發展的方向。為了達到此目的,許多替代性的能源也逐漸增加比重,成為我國經濟發展供電的角色。在各種非核能的發電方式中,燃煤電廠佔據較大的發電比重。然而,因燃燒煤炭之緣故,會產生含有大量有害物質之氣體,其係含有大量的微塵物質、硫化物、氮化物或者是其他的污染物。如果將有害氣體在不經過處理的情況下予以排放,將會對人類的環境產生重大的影響。
除了燃煤發電排放的廢氣之外,垃圾焚化廠在處理垃圾焚化時,也會產生廢氣。該廢氣中主要的有害成分為煙塵、硫化物(SOx)、HCl、氮氧化物(NOx)、氨(NH3)、氰(HCN)、碳氫化合物(HC)、有機酸、乙醛、重金屬及戴奧辛等。
不管是發電、垃圾焚化或其他相關產業(如化工廠、半導體廠、鋼鐵廠或造紙廠)所產生的工業廢氣,如果沒有採取有效的處理措施,往往會對空氣環境造成很大的污染。因此,各個工業大國無不制定嚴格的有害物質排放標準,並且為了因應該排放標準,也投入不少的研發資源,發展能夠有效處理廢氣中之有害物質的方法與技術。
在習用技術中,如圖1所示,為習用之移動顆粒床示意圖。習用移動顆粒床1具有一濾材流道11、一進氣單元12及一出氣單元13。濾材111以一適當速度移動之方式由導入口112填充至濾材流道11內,並由排出口113移動至濾材流道11外。而廢氣流則由進氣單元12送至濾材流道11之一側。廢氣流中之粉塵微粒及污染物,將被濾材111過濾吸附,並隨著濾材111以適當速度由上往下移動,直到濾材111由排出口113排出。而已過濾之潔淨氣體將從濾材流道11之另一側流動至出氣單元13,並由出氣單元13向外界排出。
習用技術中,在排出口113的末端設置有旋轉閥門114,用以調節濾材111通過濾材流道11的流速。由於旋轉閥門114是利用110V或220V供電運轉,因此耗電量經年累月的累積相當驚人,雖然移動顆粒床1可以過濾氣體,降低氣流中之粉塵微粒及污染物,是環保的尖兵利器,不過卻增加了電力消耗,反而無法節能減碳,對於節能環保的效果大打折扣。
綜合上述,因此需要一種具有廢熱發電裝置的移動顆粒床來解決習用技術之問題。
本發明提供一種具有廢熱發電裝置的移動顆粒床,透過熱電元件的設置,可以吸收過濾氣流的廢熱,對於熱能回收再利用來進行發電,再利用發電來供應移動顆粒床所需要的電力,例如:旋轉閥門的用電,或者是加熱顆粒材料的用電,進而達到環保以及節能減碳與節省運轉成本的功效。
在一實施例中,本發明提供一種具有廢熱發電裝置的移動顆粒床,包括有一顆粒床模組、一旋轉閥模組以及一熱電模組。該移動顆粒床,包括有一顆粒流道模組、一進氣管道模組以及一出氣管道模組,該顆粒流道模組,具有一顆粒材料導入口以及一顆粒材料排出口,顆粒材料經由該顆粒材料導入口進入,而由該顆粒材料排出口排出,該進氣管道模組設置於該顆粒流道模組之一側,一廢氣流由該進氣管道模組進入該顆粒流道模組以形成一過濾氣流,由該出氣管道模組排出。該旋轉閥模組,設置在該顆粒材料排出口,此旋轉閥模組具有一驅動單元以及與該驅動單元耦接的一旋轉閥門,其上具有複數個開口與該排出口相對應,該旋轉閥門藉由該驅動單元的驅動而進行轉動。該熱電模組,與該旋轉閥模組電性連接,該熱電模組具有複數個熱電元件設置於該出氣管道模組之管壁表面,其中,該管壁吸收該過濾氣流之廢熱,而熱電模組吸收該管壁之熱並轉換成電能給予驅動單元。
在一實施例中,本發明提該移動顆粒床更具有一加熱模組,用以對該移動式顆粒床內的顆粒材料加熱,該電能更進一步供應給該加熱模組,使該加熱模組將電能轉換成熱能。
在下文將參考隨附圖式,展示一些例示性實施例。然而,本發明概念可能以許多不同形式來體現,且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言,提供此等例示性實施例,以此使得本發明更為詳盡且完整,且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念涵蓋之範疇。數字始終指示對應元件,以下將以多種實施例配合圖式,來說明本發明具有廢熱發電裝置的移動顆粒床,然而,下述實施例並非用以限制本發明。
請參閱圖2所示,該圖為本發明之氣體過濾裝置之一實施例示意圖。該氣體過濾裝置2包括有一顆粒床模組20、一旋轉閥門模組21以及熱電模組22。該顆粒床模組20包括有一顆粒流道模組200、一進氣管道模組201以及一出氣管道模組202。在本實施例中,該顆粒流道模組200具有複數個流道單元200c相互串接。最上方的流道單元200c具有一顆粒材料導入口200a,最下方的流道單元200c具有一顆粒材料排出口200b。顆粒材料90經由該顆粒材料導入口200a進入,依序通過複數個流道單元200c,再由該顆粒材料排出口200b排出。相鄰兩流道單元200c之間具有間隙D,且具有至少一分流元件200d,用以分流顆粒材料90。每一個流道單元200c和分流元件200d係屬習用技術,在此不作贅述。該顆粒材料90可以為過濾材質、吸附材質、觸媒材質或前述之至少兩種之組合。
旋轉閥門模組21與顆粒材料排出口200b相連接,用以調節通過該顆粒流道模組200之顆粒材料90的流量。要說明的是,本實施例中,如圖2與圖3所示,其中圖3為本發明之旋轉麻門之一實施例立體是意圖。該旋轉閥模組21具有一驅動單元210以及與該驅動單元210耦接的一旋轉閥門211。本實施例中,旋轉閥門211設置在一殼體211a內,該殼體211a上具有一開槽口211b,與顆粒材料排出口200b相互對應,使得從顆粒材料排出口200b排出的顆粒材料可以從該開槽口211b進入。 該旋轉閥門211包括有一轉軸211c以及複數個與該轉軸211c連接的葉片211d。相鄰葉片211d與殼體211a之間形成接槽211e。
轉軸211c與驅動單元210耦接在一起,本實施例中,驅動單元210為馬達,提供轉動動力,帶動轉軸211c轉動。要說明的是,葉片211d的數量決定接槽211e的數量,而驅動單元210帶動旋轉閥門211轉動時,接槽211e轉動到對應開槽口211b的時就可以承接從顆粒材料排出口200b排出的顆粒材料90。當接槽211e轉動到對應排出口211f時,顆粒材料90順著重力從排出口211f排出。要說明的是,驅動單元210帶動旋轉閥門211轉動的速度,可以決定顆粒材料90排出的速度,進而可以決定顆粒材料90在顆粒流道模組200內的流速。因此透過調節旋轉閥門211的轉速,就可以調整顆粒材料90在顆粒流道模組200內的流速。
該進氣管道模組201設置於該顆粒流道模組200之一側而與該顆粒流道模組200相連接。一廢氣流92由該進氣管道模組201進入該顆粒流道模組200,形成一過濾氣流93,由該出氣管道模組202排出。在本實施例中,該廢氣流92為經由燃燒或氣化後所形成的氣流,裡面含有粉塵及/或有害物質。在一實施例中,該進氣管道模組201更具有管道連接殼體201a,其係連接該顆粒流道模組200,使得該進氣管道模組201氣密連接於該顆粒流道模組200上。在一實施例中,該管道連接殼體201a內且可以設置複數個導引板,用以將該廢氣流92分成複數道分割氣流,以讓廢氣流92可以均勻的通過該顆粒流道模組20。
該廢氣流92由該進氣管道模組201進入該顆粒流道模組200,通過往下流動的顆粒材料90之後被過濾以形成該過濾氣流93。該出氣管道模組202,設置於該顆粒流道模組200之另一側,與該進氣管道模組201對應,用以接收通過該顆粒流道模組200之過濾氣流93。在本實施例中,該出氣管道模組202具有一管道連接殼體202a與該顆粒流道模組200相器密連接,以導引該過濾氣流93進入出氣管道模組202的排氣管路202b。
該熱電模組22與該旋轉閥模組21電性連接,該熱電模組22用以吸收廢熱來進行發電。熱電模組22發出的電力可以直接供應改旋轉閥模組21的驅動單元210進而可以節省驅動單元210運轉所需的電力。本實施例中,該熱電模組22更具有複數個熱電元件220,在一實施例中,熱電元件220為熱電晶片(thermo-electric chip),其係設置在出氣管道模組202的排氣管路202b的管壁表面。圖4所示,該圖為熱電元件的排列示意圖。本實施例中,熱電元件220相互串聯,最後再以導線221和旋轉閥模組21的驅動單元210電性連接。
在一實施例中,廢氣流92的溫度約在300~600度C之間,經過了顆粒材料90的過濾形成過濾氣流93之後,過濾氣流的溫度會降至200~400度C之間。因此,過濾氣流93進入到排氣管路202b之後,排氣管路202b會吸收過濾氣流93的熱而升溫。而在排氣管路202b的表面所設置的熱電元件220可以吸收排氣管路202b的熱而產生熱電轉換的效應。例如:熱電元件為將兩種不同金屬或半導體連接而成的閉合迴路中,若在兩結點給予溫度差,就會在迴路中產生電流,形成電能再輸出給該驅動單元210。
由於氣體過濾裝置2的旋轉閥模組21在過濾的過程中要持續不斷的運轉,以維持顆粒材料90的流動,達到過濾廢氣流92內所含污染物的效果,因此驅動單元210的運轉是相當耗費電力。雖然氣體過濾裝置2可以達到環保的功效,但是常時消耗電力,也替節能減碳環保的打了折扣。因此,本發明的實施例中,透過熱電模組22來吸收過濾氣流93的餘熱來進行發電,讓氣體過濾裝置2可以達到過濾廢氣的污染物以及節省運轉所需電力,以節省運作成本的雙重功效。
請參閱圖5所示,該圖為本發明之氣體過濾裝置之另一實施例示意圖。在本實施例中,基本上與圖2相似,差異的是,本實施例的氣體過濾裝置2a的顆粒流道模組更包括有加熱模組23,其係附著於其中之一流道單元200c的外表面上,以對流道單元200c內的顆粒材料90進行加熱。要說明的是,一般而言,加熱模組23為電熱元件,貼付在殼體的表面,透過電力發熱對內部的顆粒材料90進行加熱。由於加熱模組23在運作時也需要消耗電力,因此在本實施例中,更進一步地將熱電模組22所發出的電能,供應給加熱模組23,讓整個氣體過濾裝置2a的運轉達到幾乎無電力消耗就能產生過濾廢氣的環保功效。
綜合上述,本發明提供的具有廢熱發電裝置的移動顆粒床,透過熱電元件的設置,可以吸收過濾氣流的廢熱,對於熱能回收再利用來進行發電,再利用發電來供應移動顆粒床所需要的電力,例如:旋轉閥門的用電,或者是加熱顆粒材料的用電,進而達到環保以及節能減碳與節省運轉成本的功效。
以上所述,乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已,並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符,或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾,皆為本發明專利範圍所涵蓋。
2:氣體過濾裝置
20:顆粒床模組
200:顆粒流道模組
200a:顆粒材料導入口
200b:顆粒材料排出口
200c:流道單元
200d:分流元件
201:進氣管道模組
202:出氣管道模組
21:旋轉閥門模組
210:驅動單元
211:旋轉閥門
211a:殼體
211b:開槽口
211c:轉軸
211d:葉片
211f:排出口
22:熱電模組
220:熱電元件
221:導線
23:加熱模組
90:顆粒材料
92:廢氣流
93:過濾氣流
D:間隙
圖1為習用之移動顆粒床示意圖。
圖2為本發明之氣體過濾裝置之一實施例示意圖。
圖3為本發明之控制方法流程示意圖。
圖4為熱電元件的排列示意圖。
圖5為本發明之氣體過濾裝置之另一實施例示意圖。
2:氣體過濾裝置
20:顆粒床模組
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200a:顆粒材料導入口
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90:顆粒材料
92:廢氣流
93:過濾氣流
D:間隙
Claims (3)
- 一種具有廢熱發電裝置的移動顆粒床,包括有:一顆粒床模組,包括有一顆粒流道模組、一進氣管道模組以及一出氣管道模組,該顆粒流道模組,具有一顆粒材料導入口以及一顆粒材料排出口,顆粒材料經由該顆粒材料導入口進入,而由該顆粒材料排出口排出,該進氣管道模組設置於該顆粒流道模組之一側,一廢氣流由該進氣管道模組進入該顆粒流道模組以形成一過濾氣流,由該出氣管道模組排出;一旋轉閥模組,設置在該顆粒材料排出口,用以控制從該顆粒材料排出口排出的顆粒材料,進而調節該顆粒材料的在該顆粒床模組內的流速,其中該旋轉閥模組具有一驅動單元以及與該驅動單元耦接的一旋轉閥門,其上具有複數個接槽與該排出口相對應,該旋轉閥門藉由該驅動單元的驅動而進行轉動;以及一熱電模組,與該旋轉閥模組電性連接,該熱電模組具有複數個熱電元件設置於該出氣管道模組之管壁表面,其中,該管壁吸收該過濾氣流之廢熱,過該熱電模組吸收該管壁之熱並轉換成電能給該驅動單元。
- 如請求項1所述之具有廢熱發電裝置的移動顆粒床,其中該移動顆粒床更具有一加熱模組,用以對該移動式顆粒床內的顆粒材料加熱,該電能更進一步供應給該加熱模組,使該加熱模組將電能轉會成熱能。
- 如請求項1所述之具有廢熱發電裝置的移動顆粒床,其中熱電元件為一熱電晶片。
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