TWM622101U

TWM622101U - 用於廢氣處理的過濾元件

Info

Publication number: TWM622101U
Application number: TW110208707U
Authority: TW
Inventors: 莊錦烽
Original assignee: 莊錦烽
Priority date: 2021-07-23
Filing date: 2021-07-23
Publication date: 2022-01-11

Abstract

本創作提供一種用於廢氣處理的過濾元件，其包含有一中空管狀體以及一凸緣；該中空管狀體的一端為封閉部，相對於該封閉部的一端為開口部該凸緣係環設於該開口部的周邊，並且沿著該中空管狀體的徑向向外凸出。該過濾元件為陶瓷觸媒材料所構成，可用於過濾空氣中的粒狀污染物。本創作可用於過濾燃燒焚化設備、內燃機、發電廠等等所排放的熱氣，以符合環境、安全及健康的要求。

Description

用於廢氣處理的過濾元件

本創作涉及燃燒廢氣處理的技術領域，尤其是關於一種陶瓷管狀的過濾元件。

從電廠、都市廢棄物焚化爐、污泥焚化爐或工廠廢棄物焚化爐、裂解爐(或碳化爐)、生質能、汽化爐、鍋爐、柴油機、玻璃爐、水泥廠、金屬熔煉爐、高溫爐體或反應器等所產生的廢氣中，存在有許多危害人類健康的空氣污染物例如，粉塵、揮發性有機化合物、氫氯酸、氫氟酸、硫氧化物(SOx)、戴奧辛及氮氧化物(NOx)、溫室氣體(如N2O等)等。諸如此類的各種空氣污染物不只會影響空氣品質，而且亦會對於人體呼吸系統、身體健康造成程度不等之各種危害；甚至在中期或長期內導致人類癌症。

因此，為了達成加維護人身健康及環境保護之重大目標，各國對於空氣污染改善之社會責任觀念隨之日漸加重，不但嚴格要求企業管控粒狀物與硫氧化物或酸氣之排放，並且朝向要求管制氮氧化物(NOx)、溫室氣體(如N2O等)及揮發性有機物(VOCs)、戴奧辛之污染排放。

目前，對於此類的空氣污染物之處理與防治的各種對策方案中，一般而言，採用陶瓷過濾手段通常是不可或缺的。為了要能夠承受得住例如焚化爐、煙道之高溫，通常氣體過濾元件是由例如陶瓷等之耐高溫材料所製成的。藉由利用此種過濾設備或裝置來處理廢氣，雖然可以過濾去除廢氣中之一部分的空氣污染物，但對於例如酸性氣體、硫氧化物 (SOx)、氮氧化物(NOx)、戴奧辛、及揮發性有機物(VOCs)之污染物的去除效率不是很理想，甚難令人滿意。

為了淨化排放氣體中之空氣污染物，已知一種具備催化劑之新型的過濾元件，其能夠通過催化劑減少或最小化原料氣體中包含的有毒污染物、及/或從原料氣體除去固體顆粒或灰塵。這種過濾元件通常是可以採用形成筒狀的筒式過濾器、或形成管狀的管式過濾器管，也可以是使用來做為大型氣體過濾系統的一部分。在大型氣體過濾系統中，通常是將筒式過濾器、管式過濾器的某一端以懸掛方式設置或固定。出於空氣微粒的過濾工程，原因是於使用時將過濾器管安裝於過濾系統中，並夾持其開口以固定其位置，後續藉由過濾系統的抽風裝置降低過濾器管內部的壓力，而將廢氣自過濾器管之外部吸入內部，使廢氣中所含的灰塵被隔絕於過濾器管的外壁，而達成過濾效果。因此需要使用長度為幾米的長過濾器管，隨著過濾器管的長度增加，外壁的隔絕表面積增大，可以實現更高的過濾性能。

為了獲得這種長過濾器管，已知是將過濾器管沿著長度方向分成幾個基本上管狀的主體元件。再將各個主體元件在它們相互面對的端部區段成對連接，使得特別是形成中空管狀的過濾器管主體。連接的方式例如是膠黏連接或螺旋連接，但是，膠黏連接不免於因為自身重量而暴露于高機械負載，而引起過濾器管主體的斷開或掉落；螺旋連接不能確保所連接的主體元件之間的分離間隙被密封。因此不免於陷入結構製造困難、安裝耗時耗工等之問題。

為解決上述的問題，本創作之主要目的在提供一種用於廢氣處理的過濾元件，採用具有孔洞性的陶瓷觸媒材料，使無污染氣體能夠高滲透；即使長度長仍然輕量能免於因過重而掉落；且於其開口部及封閉部具有高強度，而不易破碎崩解。

基於前述目的，本創作可以提供一種用於廢氣處理的過濾元件，其包含有一中空管狀體以及一凸緣；該中空管狀體的一端為封閉部，相對於該封閉部的一端為開口部該凸緣係環設於該開口部的周邊，並且沿著該中空管狀體的徑向向外凸出；其中該中空管狀體的外徑與內徑的比值一般為在1.0至2.0之範圍；當將該凸緣的最大直徑設為D1，將中空管狀體的外徑設為D2時，D1相對於D2的比值一般為在1.0至2.5之範圍；以及當將該過濾元件的總長度設為L、將該凸緣的長度設為M時，L相對於M的比值一般為在10~200之範圍。

根據本創作之一實施例，該凸緣垂直於該中空管狀體，使得該中空管狀體與該凸緣所構成的軸向剖面結構呈現T字型。

根據本創作之一實施例，該凸緣的周壁與該中空管狀體的周壁形成有一斜切角α，且該傾斜角α為在10度至85度之間。

根據本創作之一實施例，其中該中空管狀體可以進一步由第一部件與第二部件所構成，該第一部件的一端為該開口部，另一端為一第一接合部，而該第二部件的一端為該封閉部，另一端為第二接合部，並且該第一部件與該第二部件是通過該第一接合部與該第二接合部接合形成該中空管狀體。

根據本創作之一實施例，該第一接合部與該第二接合部分別設有相對應的外螺紋與內螺紋，能夠以螺合的方式固接。

根據本創作之一實施例，該第一接合部與該第二接合部的接合面塗布有填縫劑。

根據本創作之一實施例，進一步包含有支撐架，該支撐架固接於該第一接合部與該第二接合部。

根據本創作之一實施例，該過濾元件為由陶瓷觸媒材料所構成。

根據本創作之一實施例，該過濾元件的孔隙率為70%至90%。

根據本創作之一實施例，該過濾元件的體積密度為0.3 g/cm ³至0.35 g/cm ³之範圍。

據此，本創作的過濾元件具有高孔隙率可維持良好過濾效果，進而達成提升整體強度、維持良好過濾效能等功效。且本創作的過濾元件可採用同一種陶瓷觸媒材料一體成型製作而成，以降低製造成本。

本創作之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。

在以下，針對本創作有關用於廢氣處理的過濾元件之構成及技術內容等，列舉各種適用的實例並配合參照隨文所附圖式而加以詳細地説明；然而，本創作當然不是限定於所列舉之該等的實施例、圖式或詳細說明內容而已。

再者，熟悉此項技術之業者亦當明瞭：所列舉之實施例與所附之圖式僅提供參考與說明之用，並非用來對本創作加以限制者；能夠基於該等記載而容易實施之修飾或變更而完成之創作，亦皆視為不脫離本創作之精神與意旨的範圍內，當然該等創作亦均包括在本創作之申請專利範圍。

又，以下實施例所提到的方向用語，例如：「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」等，僅是參考附加圖示的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本創作；再者，在下列各實施例中，相同或相似的元件將採用相同或相似的元件標號。

首先，請參考圖1及圖2，圖1及圖2分別是本創作用於廢氣處理的過濾元件的第一實施例的外觀結構示意圖及軸向剖面結構示意圖。如圖1所示，本創作第一實施例的過濾元件是由一中空管狀體100及一凸緣12所構成；該中空管狀體100具有開口部1及封閉部3，該開口部1設置於該中空管狀體100的一端，而該封閉部3是設置於該中空管狀體100相對於該開口部1的另一端該凸緣12是環設於該中空管狀體100之該開口部1的周緣，該凸緣12是沿著該中空管狀體100的徑向向外凸出而外觀呈現出圓環狀結構。

又，如圖2所示，開口部1即為設置法蘭(flange)的位置，設置於開口部1的外周緣之凸緣12用以連接抽風裝置、管線或夾板等等。封閉部3則為一封閉狀之尾端，尾端可以視需要建構為U字型或ㄇ字型，本創作不加以限制。在第一實施例中，凸緣12垂直於該中空管狀體100向外凸出，也就是說，開口部1自中空管狀體朝向其徑方向外凸出的凸緣12與中空管狀體100的周壁相互形成為90度的直角。則以軸向剖面結構示意圖(即，圖2)來看，凸緣12與中空管狀體100所構成的剖面結構為一T字型結構。

接著，請參考圖3及圖4，圖3及圖4分別是本創作用於廢氣處理的過濾元件的第二實施例的外觀結構示意圖及軸向剖面結構示意圖。如圖3所示，本創作第二實施例的過濾元件是由一中空管狀體100及一凸緣12所構成；該中空管狀體100具有開口部1、及封閉部3，該開口部1設置於該中空管狀體100的一端，而該封閉部3是設置於該中空管狀體100相對於該開口部1的另一端再者，凸緣12是環設於該中空管狀體100之該開口部1的周緣，且該凸緣12是沿著該中空管狀體100的徑向向外凸出。不同於第一實施例的是，第二實施例的凸緣12是直徑由開口部1向外漸增的錐狀結構，與第一實施例中直徑均一的圓環結構不同的開口部1是圓盤形。

又，如圖4所示，開口部1即為法蘭的位置，設置於開口部1的外周緣之凸緣12用以連接抽風裝置、管線或夾板等等。封閉部3則為一封閉狀之尾端，尾端可以視需要建構為U字型或ㄇ字型，本創作不加以限制。在第二實施例中，凸緣12傾斜於延伸部2向外凸出，也就是說，凸緣12的周壁與中空管狀體100的周壁相互形成一個斜切角α，該斜切角α一般為在10度至85度之間、較佳為在10度至60度之間、更佳為在10度至45度之間、最佳為在10度至30度之間。則以軸向剖面結構示意圖(即，圖2)來看，凸緣12與中空管狀體100所構成的剖面結構為Y字型結構，而凸緣12的側壁剖面結構可視為V字型結構。

又，請參閱圖5，其為顯示本發明之第三實施例的軸向剖面結構示意圖。在本實施例之過濾元件中的中空管狀體100是由第一部件41與第二部件42接合而成；該第一部件41的一端為開口部1，另一端為第一接合部411，而該第二部件42的一端為封閉部2，另一端為第二接合部421，並且該第一部件41與該第二部件42是通過第一接合部411與第二接合部組接而成。另外，本實施例之過濾元件中的凸緣12與中空管狀體100所構成的剖面結構是和第二實施例相同的Y字型結構，但並不以此為限，也可以是和第一實施例的圓環狀結構。

在本實施例中，該第一接合部411與該第二接合部421分別設有相對應的外螺紋與內螺紋，能夠以螺合的方式固接，螺紋的形式可以是V型螺紋、梯形螺紋、圓螺紋、或方螺紋，在此不特別加以限制；另外，在該第一接合部411與該第二接合部421的接合面上還可以進一步塗布填縫劑，使得該第一部件41與該第二部件42之間的密封性更為提升。

再者，請參閱圖6，其為顯示本發明之第四實施例的軸向剖面結構示意圖。在本實施例之過濾元件還包含有支撐架5，該支撐架5固定於該第一接合部411與該第二接合部421，以使該第一部件41與該第二部件42的組接更為穩固。

根據本創作的技術思想，過濾元件的總長度一般為介在1~6公尺之間，其中軸向剖面為Y字型結構的過濾元件的總長度又可比軸向剖面為T字型結構的過濾元件的總長度較長，那是因為Y字型結構結構的中空管狀體內部氣體造成的壓降相較於T字型結構的過濾元件來得較小；因此，T字型結構之過濾元件的總長度一般為在4公尺以下，而Y字型結構的過濾元件的總長度最長可達到6公尺。再者，當將過濾元件的總長度設為L、將凸緣的長度設為M時，L相對於M的比值一般為在10~200之範圍、較佳為在20~180之範圍、更佳為在50~150之範圍。

另外，根據本創作的技術思想，中空管狀體的外徑與內徑的比值一般為在1.0至2.0之範圍、較佳為在1.2至1.8之範圍、最佳為1.3至1.6之範圍；又，當將凸緣的最大直徑設為D1，將中空管狀體的外徑設為D2時，D1相對於D2的比值一般為在1.0至2.5之範圍、較佳為在1.0至2.0之範圍。

另外，在本創作的其他實施例中，當中空管狀體的總長度為小於2公尺時，凸緣12的外徑較佳為10公分以下；而當中空管狀體的總長度為2公尺以上、6公尺以下時，開口部1的凸緣12的外徑較佳為20公分左右。

本創作之過濾元件是主要由包含陶瓷材料等在內之陶瓷纖維材料所製成。在本文中，所謂的「陶瓷材料」係指例如以陶瓷纖維為主要成分之材料。

又，在該陶瓷材料之中亦可進一步添加包括但不限於：岩石或礦棉、晶體或非晶體纖維、以及具有耐火特性之包括含有氧化鋁、鋁矽酸鹽、矽酸鈣等之其他材料，在製程中的應用溫度最高可達到1000℃。

更且，依照用途的不同，構成該陶瓷過濾管的材料還可包含有催化劑，像是選自VOC去除催化劑、戴奧辛分解催化劑、溫室氣體分解催化劑、脫硝催化劑、及彼等之混合物中之至少一種催化劑，或是選自鉑、鈀、銠、稀土元素、鋯、鐵、鈷、銅、錳、及彼等之混合物中之至少一種。

本創作之用於廢氣處理的過濾元件的孔隙度較佳為在70%至90%之範圍、體積密度較佳為0.3 g/cm ³至0.35 g/cm ³之範圍、過濾面積較佳為在0.15m ²至3.0 m ²之範圍。適合應用於汽化爐、鍋爐、裂解爐、柴油機、玻璃爐、水泥廠、焚化廠、火力發電廠、觸媒生產回收製程、排烟管等等之高溫廢氣處理的過濾，廢氣排放值可維持在1 mg/Nm ³以下，符合廢氣處理管控標準。

在使用本創作之用於廢氣處理的過濾元件時，是將開口部1直接或間接連接抽風裝置，藉由抽風裝置降低該過濾元件內部之壓力，而將廢氣自其外部吸入內部，使廢氣中所含的灰塵被隔絕於該過濾元件之外壁而達成過濾效果。請參考圖7。圖7是本創作用於廢氣處理的過濾元件的安裝狀態圖。如圖7所示，在連接於抽風裝置、管線或夾板之情形下，以兩個法蘭片20夾住位在開口部1的凸緣12，並以螺絲21對準法蘭20片上的螺孔，而將凸緣12鎖固，藉以與法蘭片20螺接。

經過一段時間之使用後，灰塵會累積於過濾元件的周壁而形成塵餅，此時則藉由反吹裝置產生一反向脈衝氣流，吹入中空管狀體100內，以使外部塵餅自過濾元件的周壁表面脫落。由於該開口部1是用以直接或間接連接抽風裝置或其他管線，容易於連接處受力破損，故對於機械強度的要求較高。此外，該反向脈衝氣流吹入該過濾元件時，會直接衝擊封閉部3，故封閉部3所承受的力量較強，而亦需要較高的強度。另一方面，過濾元件的過濾功能則主要在中空管狀體100的中段位置進行，故中空管狀體100的中段位置需要較高的孔隙率，而對機械強度的要求相對較低。

以上，雖然已經以如上的實施例舉例而詳細說明了本創作的內容，然而本創作並非僅限定於此等實施方式而已。本創作所屬技術領域中具有通常知識者應當能夠明瞭並理解：在不脫離本創作的精神和範圍內，當可再進行各種的更動與修飾；例如，將前述實施例中所例示的各技術內容加以組合或變更而成為新的實施方式，此等實施方式也當然視為本創作所屬內容。因此，本案所欲保護的範圍也包括後述的申請專利範圍及其所界定的範圍。

100:中空管狀體 1:開口部 12:凸緣 3:封閉部 41:第一部件 411:第一連接部 42:第二部件 421:第二聯接部 5:支撐架 α:斜切角 20:法蘭片 21:螺絲

圖1為本創作之第一實施例的過濾元件的外觀結構示意圖。圖2為本創作之第一實施例的過濾元件的軸向剖面結構示意圖。圖3為本創作之第二實施例的過濾元件的外觀結構示意圖。圖4為本創作之第二實施例的過濾元件的軸向剖面結構示意圖。圖5為本創作之第三實施例的過濾元件的軸向剖面結構示意圖。圖6為本創作之第四實施例的過濾元件的軸向剖面結構示意圖。圖7為本創作之過濾元件的安裝狀態圖。

100:中空管狀體

1:開口部

12:凸緣

3:封閉部

Claims

一種用於廢氣處理的過濾元件，其包含有一中空管狀體以及一凸緣；該中空管狀體的一端為封閉部，相對於該封閉部的一端為開口部該凸緣係環設於該開口部的周邊，並且沿著該中空管狀體的徑向向外凸出；其中該中空管狀體的外徑與內徑的比值一般為在1.0至2.0之範圍；當將該凸緣的最大直徑設為D1，將中空管狀體的外徑設為D2時，D1相對於D2的比值一般為在1.0至2.5之範圍；以及當將該過濾元件的總長度設為L、將該凸緣的長度設為M時，L相對於M的比值一般為在10~200之範圍。
如請求項1所述之用於廢氣處理的過濾元件，其中該凸緣垂直於該中空管狀體。
如請求項1所述之用於廢氣處理的過濾元件，其中該凸緣的周壁與該中空管狀體的周壁形成有一斜切角α，且該傾斜角α為在10度至85度之間。
如請求項1至3中任一項所述之用於廢氣處理的過濾元件，其中該中空管狀體是由第一部件與第二部件所構成，該第一部件的一端為該開口部，另一端為一第一接合部，而該第二部件的一端為該封閉部，另一端為第二接合部，並且該第一部件與該第二部件是通過該第一接合部與該第二接合部接合形成該中空管狀體。
如請求項4所述之用於廢氣處理的過濾元件，其中該第一接合部與該第二接合部分別設有相對應的外螺紋與內螺紋，能夠以螺合的方式固接。
如請求項4所述之用於廢氣處理的過濾元件，其中該第一接合部與該第二接合部的接合面塗布有填縫劑。
如請求項4所述之用於廢氣處理的過濾元件，其係進一步包含有支撐架，該支撐架固接於該第一接合部與該第二接合部。
如請求項1所述之用於廢氣處理的過濾元件，其中該過濾元件是由陶瓷觸媒材料所構成。
如請求項1所述之用於廢氣處理的過濾元件，其中該過濾元件的孔隙率為70%至90%。
如請求項1所述之用於廢氣處理的過濾元件，其中該過濾元件的體積密度為0.3 g/cm ³至0.35 g/cm ³之範圍。