TWM448642U - 燃燒裝置廢氣回流再使用控制系統 - Google Patents

燃燒裝置廢氣回流再使用控制系統 Download PDF

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Sheng Zhun Entpr Co Ltd
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Description

燃燒裝置廢氣回流再使用控制系統
本創作係有關一種燃燒裝置廢氣回流再使用控制系統，尤指一種以廢氣的含氧量作為打開或關閉回流通道之裝置。
按，由於油價及電價不斷高漲，且因地球受到溫室效應的影響，節能減碳已成為當今生活與工業須立即面對解決的問題，尤其在工業方面，各種鍋爐、焚化爐、發電裝置……等設備，都須要使用到燃料作為能源。而這些設備在燃燒過程中，無可避免地會產生很多的廢氣(煙氣)。這些設備都需要燃燒燃料來產生能源，但燃燒後所形成之廢氣，不斷的排放至大氣中，茲以鍋爐來作說明，其將具有下述之缺失：
(一)、一般而言鍋爐之排氣溫度，依其種類而不同，大都在150℃~280℃之間，將如此高溫之廢氣排放至大氣中，不僅造成空氣污染，更是加速地球暖化效應，這是極為嚴重的環保問題。
(二)、將150℃~280℃以上的廢氣不斷排放，這亦謂著燃燒室內不斷的失溫，於是設備就必須不斷的加入燃料和冷空氣，以致成本不斷增加。
(三)、上述排放之廢氣中，其含氧量平均超過9%，甚至高達18%。圖1所示，即為設備燃燒效率與排氣含氧量關係圖，其係以鍋爐為例，且排放溫度分別為150℃、 175℃、200℃、230℃及280℃所作成之關係圖。由該圖清楚顯示，當排放含氧量(O2%)愈高時，其燃燒效率(Combustion efficiency)愈低，此乃造成燃料部分熱能被過剩空氣帶走，一般而言，排氣含氧量每降低3%可節省約1-2%燃料。
是以，如能控制廢氣含氧量，則可達到節能省碳之目的。惟，目前產業所利用之方式，係採用空燃比控制系統，亦即將早期機械式空燃比機構，改以微電腦空燃比控制系統取代，雖然以微電腦空燃比控制系統，利用操作曲線方式可解決機械式空燃比機構所無法解決的燃燒操作問題。
然查，此種空燃比控制系統，主要包括：燃燒機程式控制及燃燒空氣送風機轉速控制等。其雖可利用微電腦空燃比及變頻控制系統來降低廢氣含氧量，惟有些設備其所排出之廢氣含氧量仍然偏高，且這些高溫廢煙氣(150℃~280℃)未能回收再利用，亦非常可惜。
緣是，本創作主要係在提供一種燃燒裝置廢氣回流再使用控制系統，其具有以廢氣中的含氧量來控制操作回收流量，將原先要排放的高溫廢氣回流再使用，進而達到節能效益，並可降低煙囪廢氣排放量約15%~60%。
為達上述目的，本創作所採用之技術手段包含：燃燒設備，其具有一進氣端及一排氣端；一空氣調節單元，係設在該進氣端前，用以調節冷空氣之供給量；其 特徵在於：該排氣端連接回收管至該進氣端，且該回收管上設有一開關閥，用以控制該回收管之打開或關閉；一含氧感知器(O2Sensor)，係裝設在該排氣端或回收管上用；以偵測廢氣中的氧氣含量(O2%)，轉換成電壓信號送至控制器。該控制器，具有微電腦處理器，接收含氧感知器信號，做為控制開關閥之打開或關閉的依據，當廢氣含氧量(O2%)大於設定值時，令開關閥開啟，使排氣端之高含氧量廢氣經由回收管回流至進氣端再使用。
本創作上揭燃燒設備可包括：鍋爐、焚化爐及發電裝置。
依據前揭特徵，該開關閥包括可為一閘閥、電磁閥或蝶閥所構成；其中，蝶閥更包括連接一伺服馬達，以控制器信號來控制該伺服馬達的運轉，據以控制該蝶閥之開度或關閉。
進一步，該回收管上更可包括設有一風機，且風機由該控制器來控制其開機或關機。
藉助上揭技術手段，本創作係在該燃燒設備之排氣端，利用該回收管及一含氧感知器，將所排放的高含氧量廢氣導引至進氣端，防止燃燒設備的內部溫度大量下降，因此，可減少注入外部冷空氣；除了具有節能功效外，更因為廢氣大都被回收，所以廢氣排出相對降低，可以避免空氣污染，更可減緩地球暖化效應。
首先，請參閱圖2所示，本創作較佳實施例包含有：一燃燒設備10，其包含：鍋爐、焚化爐或發電裝置等具有燃燒室且會產生廢氣之設備；此等設備前側為進氣端11，另一側為排氣端12，藉以將燃燒設備10所產生之廢氣(煙)排出。此外，該進氣端11前設有一空氣調節單元20，例如：可為一燃燒機(圖未示)之送風機，用以提供燃燒備10適當之冷空氣，而此等冷空氣中約含有21%左右的氧氣(O2)。惟，前揭構造係屬先前技術(Prion Art)，非本創作之專利標，容不贅述。
而，本創作之主要特徵在於：該排氣端12設有一回收管30連接至該進氣端11，且該回收管30上至少設有一開關閥40，用以控制該回收管30之打開或關閉；本實施例中，該開關閥40為一蝶閥，其可由一伺服馬達(SM)41所驅動；但不限制於此。亦即該開關閥40亦可為一個閘閥，或是電磁閥。
一含氧感知器(O2Sensor)50，係將其偵測端裝設在該排氣端12或回收管30上，用以偵測廢氣中的氧氣含量(O2%)，轉換成電壓信號送至一控制器60。
本實施例中之控制器60，可由一微電腦處理器所構成，其係接收該含氧感知器50之信號，做為控制該開關閥40打開或關閉的依據。當廢氣含氧量(O2%)大於該控制器60之設定值時，令該開關閥40打開，使排氣端12之高含氧量廢氣14得經由該回收管30流至該進氣端11再使用。
承上，該控制器60係可控制伺服馬達41的運轉，據以控制該蝶閥(即開關閥)40之開度或關閉。使該蝶閥40之開度可隨廢氣之含氧量作同步變化，當廢氣含氧量(O2%)大時，可以控制該伺服馬達41來增加蝶閥40之開度，使廢氣回流量增加。反之，當廢氣之含氧量低於設定值時，則以該開關閥40將回收管30關閉，使低含氧量廢氣13逕自由該排氣端12排出。
又，該回收管30上可設有一風機31，且該風機31係由該控制器60來控制其開機或關機。即，當廢氣含氧量(O2%)大時，可以控制該風機31開機，在一較佳實施例中，該風機31可由一變頻馬達(圖未示)所驅動，據以控制該風機31之轉速(rpm)加快；反之，如果廢氣含氧量(O2%)低，則可令風機31的轉速減慢或關閉。惟，本實施例中之風機31係依燃燒設備10的種類及需求來設置，某些燃燒設備10的煙氣可以輕易由回收管30直接導入進氣端11，而勿須使用到風機31。
此外，該控制器60係可有一設定輸入介面61及一顯示單元62。該設定輸入介面61係依燃燒設備10的種類及特性，輸入含氧量(O2%)設定值至該控制器60，即其可將廢氣含氧量(O2%)的數值，依其鍋爐種類，或是發電裝置的特性，來設定數值。例如：如圖4所示，將排氣含氧量之設定值可設為大於8%或6%，甚至大於2%左右時，則啟動廢氣回流系統，使該排氣端12之高含氧量廢氣14經由回收管30回流至進氣端11再利用。
再者，該控制器60除了可控制該開關閥40之打開或關 閉外，其亦可依該含氧感知器50所偵測之廢氣含氧量，據以調整該空氣調節單元20之冷空氣進風量，使燃燒設備10內之空燃比得到最佳化，進而達到降低氮氧化合物及提升燃燒效率之雙重功效。
且由圖4之關係圖得知，燃燒設備(以鍋爐為例)之燃燒效率係與廢氣含氧量(O2%)成反比，且當廢氣含氧量到達14%~18%時，依排氣溫度之不同，其燃燒效率僅在75%~80%之間。反之，當廢氣含氧量降低2%~8%時，其燃燒效率可達85%~90%。是以，如將廢氣含氧量由15%下降至6%，亦即降低了9%的含氧值，則可節省約3~6%的燃料。
請參閱圖3所示，本創作利用上揭裝置及技術手段，其以含氧量(O2%)控制廢氣回流量之流程如后：
流程(S1)~(S2)，利用該含氧感知器50對該排氣端12進行廢氣含氧量(O2%)偵測。
流程(S3)~(S4)，將廢氣含氧量(O2%)信號送至該控制器60。
流程(S5)，由該控制器60來判斷當時之廢氣含氧量(O2%)是否大於其設定值。
流程(S6)~(S9)，當廢氣含氧量(O2%)大於設定值時，打開該回收管30，讓高含氧量廢氣14回流至該進氣端11，供該燃燒設備10再利用。
流程(S10)~(S11)，當廢氣含氧量(O2%)小於設定值時，關閉該回收管30，使該低含氧量廢氣13，逕 自由該排氣端12，予以排出(流程S12)。
藉助上揭技術手段，本創作係在該燃燒設備10之排氣端12，利用該回收管30將所排放的高含氧量廢氣14導引至進氣端11，如此一來，燃燒設備10的內部溫度就不會大量下降，因此，空氣調節單元20就勿須大量的注入外部冷空氣。這除了具有節能功效外，更因為廢氣大都被回收，所以廢氣排出相對降低。據此，可以避免空氣污染，更可減緩地球暖化效應。
是以，本創作不同於傳統控制燃燒機之空燃比以降低廢氣含氧量之方式，而是以一含氧感知器50偵測廢氣中的氧氣含量，並依廢氣中的含氧量(O2%)來控制該回收管30的廢氣回流量，以達最佳比例，除節能減碳外，更具有提升燃燒效率之功效。
綜上所述，本創作所揭示之構造，為昔所無，且確能達到功效之增進，並具可供產業利用性，完全符合新型專利要件，祈請 貴審查委員核賜專利，以勵創新，無任德感。
惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本創作之較佳實施例，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。
10‧‧‧燃燒設備
11‧‧‧進氣端
12‧‧‧排氣端
13‧‧‧低含氧量廢氣
14‧‧‧高含氧量廢氣
20‧‧‧空氣調節單元
30‧‧‧回收管
31‧‧‧風機
40‧‧‧開關閥
41‧‧‧伺服馬達
50‧‧‧含氧感知器
60‧‧‧控制器
61‧‧‧設定輸入介面
62‧‧‧顯示單元
圖1係習用燃燒設備之燃燒效率與排氣含氧量之關係圖。
圖2係本創作較佳實施例之示意圖。
圖3係本創作控制廢氣回收之流程圖。
圖4係顯示本創作含氧量(O2%)設定值之較佳區域。
10‧‧‧燃燒設備
11‧‧‧進氣端
12‧‧‧排氣端
13‧‧‧低含氧量廢氣
14‧‧‧高含氧量廢氣
20‧‧‧空氣調節單元
30‧‧‧回收管
31‧‧‧風機
40‧‧‧開關閥
41‧‧‧伺服馬達
50‧‧‧含氧感知器
60‧‧‧控制器
61‧‧‧設定輸入介面
62‧‧‧顯示單元

Claims (7)

  1. 一種燃燒裝置廢氣回流再使用控制系統，包含：一燃燒設備，其具有一進氣端及一排氣端；一空氣調節單元，係設在該進氣端之前，用以調節冷空氣之供給量；其特徵在於：該排氣端連接一回收管至該進氣端，且該回收管上設有一開關閥，用以控制該回收管之打開或關閉；一含氧感知器(O2Sensor)，係裝設在該排氣端或回收管上，用以偵測廢氣中的氧氣含量(O2%)，轉換成電壓信號送至一控制器；以及該控制器，具有微電腦處理器，其接收該含氧感知器之信號，做為控制該開關閥之打開或關閉的依據，當廢氣含氧量(O2%)大於該控制器之設定值時，令該開關閥開啟，使排氣端之高含氧量廢氣得經由該回收管回流至該進氣端再利用。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之燃燒裝置廢氣回流再使用控制系統，其中，該燃燒設備包括：鍋爐、焚化爐及發電裝置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之燃燒裝置廢氣回流再使用控制系統，其中，該開關閥包括為一閘閥、電磁閥及蝶閥。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之燃燒裝置廢氣回流再使用控制系統，其中，該蝶閥更包括連接一伺服馬達，以該控制器信號來控制該伺服馬達的運轉，據以控制該蝶閥之開度或關閉。
  5. 如申請專利範圍第1至4項其中任一項所述之燃燒裝置廢氣回流再使用控制系統，其中，該回收管上更包括設有一風 機，且該風機係由該控制器來控制其開機或關機。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之燃燒裝置廢氣回流再使用控制系統，其中，該風機包括由一變頻馬達所驅動，據以控制該風機之轉速。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之燃燒裝置廢氣回流再使用控制系統，其中，該控制器更包括設有一設定輸入介面及一顯示單元。
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