氨浓度提升装置以及其方法
【专利摘要】本发明揭露一种氨浓度提升装置，主要包括至少一第一壳管式热交换器、一终端壳管式热交换器以及一热能供应器。终端壳管式热交换器连接热能供应器及第一壳管式热交换器，其中热能供应器加热终端壳管式热交换器内的氨水，以形成氨气及热氨水。终端壳管式热交换器将产生的氨气及热氨水传送至第一壳管式热交换器，并加热第一壳管式热交换器内的氨水。透过本发明所述的氨浓度提升装置，可有效率的将氨水转换为高浓度的氨气，并可降低在转换的过程中所消耗的能量。
【专利说明】氨浓度提升装置以及其方法
[0001]【技术领域】 本发明有关一种氨浓度提升装置以及其方法，可有效率的将氨水转换为高浓度的氨 气，并可降低在转换的过程中所消耗的能量。
[0002] 【【背景技术】】 蒸馏塔是传统上用来提升氨浓度的装置，蒸馏塔中通常包括复数个蒸馏板，蒸馏板可 将氨水加热，以产生氨气及氨浓度较低的氨水。然而蒸馏氨水以产生氨气的速率与蒸馏板 的面积成正比，为此往往需要提高蒸馏塔的温度或增加蒸馏板的数量，才能提升氨水转换 为氨气的效率，如此一来不仅会增加蒸馏塔的体积，亦会消耗较高的能量。
[0003] 除此之外，利用蒸馏塔加热氨水会同时产生雾滴以及氨气，其中雾滴无疑会增加 氨气中的含水率。与理论值相比，雾滴效应会使蒸馏塔每一蒸馏板的含水率增加约1.8%，例 如氨水经过10个蒸馏板串连加热之后，所产生的氨气的含水率，将会比理论值高约20%。
[0004] 【
【发明内容】
】 本发明的一目的，在于提供一种氨浓度提升装置，包括至少一第一壳管式热交换器、一 终端壳管式热交换器以及一热能供应器。终端壳管式热交换器连接热能供应器及第一壳管 式热交换器，其中热能供应器加热终端壳管式热交换器内的氨水，以形成氨气及热氨水。终 端壳管式热交换器将产生的氨气及热氨水传送至第一壳管式热交换器，并加热第一壳管式 热交换器内的氨水。透过本发明所述的氨浓度提升装置，不仅可以提升氨水转换为氨气的 效率，还可有效降低转换的过程中所消耗的能量。
[0005] 本发明的一目的，在于提供一种氨浓度提升装置，主要包括复数个壳管式热交换 器的串接，藉此以蒸馏氨水并产生高浓度的氨气。每一壳管式热交换器中皆包括至少一细 长导管，氨水会在导管的管壁形成液膜，并且被加热形成为氨气。由于导管具有较大的表面 积，不仅可以提高氨水转换成氨气的效率，还可以使转换过程中所产生的雾滴被管壁的液 膜吸收。透过本发明所述的氨浓度提升装置，不仅可将氨水转换为氨气，更可有效降低氨气 中的含水率。
[0006] 为达到上述目的，本发明提供一种一种氨浓度提升装置，其特征在于，包括:至少 一第一壳管式热交换器，包括:一第一水槽，连接一输入管；一第一气槽，连接一氨气输出 管;至少一第一导管，连接第一水槽与第一气槽;一第一壳体，包覆第一导管，并连接一输出 管；一第一传输管，连接第一水槽及第一气槽;一终端壳管式热交换器，包括:一终端水槽， 连接第一水槽以及第一壳体;一终端气槽，连接第一水槽;至少一终端导管，连接终端水槽 与终端气槽;一终端壳体，包覆终端导管;一终端传输管，连接终端水槽以及终端气槽;及一 热能供应器，连接终端壳体。
[0007] 本发明还提供另一种氨浓度提升装置，其特征在于，包括:一第一壳管式热交换 器，包括:一第一水槽，连接一输入管;一第一气槽，连接一氨气输出管;至少一第一导管，连 接第一水槽与第一气槽;一第一壳体，包覆第一导管，并连接一输出管;一第一传输管，连接 第一水槽及第一气槽;至少一第二壳管式热交换器，包括:一第二水槽，连接第一水槽;一第 二气槽，连接第一水槽;至少一第二导管，连接第二水槽与第二气槽;一第二壳体，包覆第二 导管，并连接第一壳体;一第二传输管，连接第二水槽以及第二气槽;及一终端壳管式热交 换器，包括:一终端水槽，连接第二水槽以及第二壳体;一终端气槽，连接第二水槽;至少一 终端导管，连接终端水槽与终端气槽;一终端壳体，包覆终端导管;一终端传输管，连接终端 水槽以及终端气槽;及一热能供应器，连接终端壳体。
[0008] 此外，本发明提供一种应用本发明所述的氨浓度提升装置的氨浓度提升方法，其 特征在于，包括以下步骤:将氨水导入终端水槽;将终端水槽内的氨水经由终端传输管以及 终端气槽传送至终端导管;加热终端壳体及终端导管，使得通过终端导管的部分氨水受热 成为氨气，并将残余的氨水加热成为热氨水;及将氨气由终端气槽输送至第一水槽，并将热 氨水由终端水槽输送至第一壳体。
[0009] 在本发明氨浓度提升装置一实施例中，其特征在于，包括复数个第一壳管式热交 换器，以串接方式连接并且形成一第一壳管式热交换器串，第一壳管式热交换器串包括一 起始端以及一终端，连接终端的第一壳管式热交换器与终端壳管式热交换器连接。
[0010] 在本发明氨浓度提升装置一实施例中，其特征在于，其中第一壳管式热交换器的 数目为五个或五个以上。
[0011] 在本发明氨浓度提升装置一实施例中，其特征在于，其中连接终端的第一壳管式 热交换器的第一水槽与终端水槽以及终端气槽连接，连接终端的第一壳管式热交换器的第 一壳体与终端水槽连接。
[0012] 在本发明氨浓度提升装置一实施例中，其特征在于，其中第一壳管式热交换器串 中未与起始端以及终端连接的第一壳管式热交换器的输入管连接另一第一壳管式热交换 器的第一水槽，未与起始端以及终端连接的第一壳管式热交换器的氨气输出管连接另一第 一壳管式热交换器的第一水槽，未与起始端以及终端连接的第一壳管式热交换器的输出管 连接另一第一壳管式热交换器的第一壳体。
[0013] 在本发明氨浓度提升装置一实施例中，其特征在于，其中第一水槽设置于第一气 槽的下方，终端水槽设置于终端气槽的下方。
[0014] 在本发明氨浓度提升装置一实施例中，其特征在于，其中第一传输管、及终端传输 管分别设置在第一壳体及终端壳体的外部。
[0015] 在本发明氨浓度提升装置一实施例中，其特征在于，包括复数个加压马达，分别连 接第一传输管及终端传输管。
[0016] 在本发明氨浓度提升装置一实施例中，其特征在于，其中第二壳管式热交换器的 数量为复数个，并以串接方式连接形成一第二壳管式热交换器串，第二壳管式热交换器串 包括一起始端以及一终端，连接起始端的第二壳管式热交换器与第一壳管式热交换器连 接，连接终端的第二壳管式热交换器则与终端壳管式热交换器连接。
[0017] 在本发明氨浓度提升装置一实施例中，其特征在于，其中第二壳管式热交换器串 中未与起始端以及终端连接的第二壳管式热交换器的第二水槽连接另一第二壳管式热交 换器的第二水槽，未与起始端以及终端连接的第二壳管式热交换器的第二气槽连接另一第 二壳管式热交换器的第二水槽，未与起始端以及终端连接的第二壳管式热交换器的第二壳 体连接另一第二壳管式热交换器的第二壳体。
[0018] 在本发明氨浓度提升方法一实施例中，其特征在于，包括以下步骤:将氨水导入终 端水槽之前，先将氨水导入依序导入输入管及第一水槽，并将氨水由第一水槽输送至终端 水槽。
[0019] 在本发明氨浓度提升方法一实施例中，其特征在于，包括以下步骤:将氨水导入终 端水槽之前，先将氨水由输入管导入第一水槽，并将第一水槽内的部分氨水依序经由第一 传输管、第一气槽及第一导管传输回第一水槽，而后再将第一水槽内的氨水送至终端水槽。
[0020] 在本发明氨浓度提升方法一实施例中，其特征在于，包括以下步骤:加热终端壳体 及终端导管之后，将终端导管中的热氨水经由终端水槽导入第一壳体，以加热第一壳体、第 一导管及第一导管中的氨水，使第一导管中的部分氨水受热成为氨气，并将第一导管中的 氨气依序经由第一气槽以及氨气输出管排出第一壳管式热交换器。
[0021] 【【附图说明】】 图1为本发明氨浓度提升装置第一实施例的方块连接示意图。
[0022] 图2为本发明氨浓度提升装置第二实施例的方块连接示意图。
[0023]图3为本发明氨浓度提升装置第三实施例的方块连接示意图。
[0024]图4为本发明氨浓度提升装置第四实施例的方块连接示意图。
[0025]图5A至图f5D为本发明氨浓度提升方法的一实施例的传输路径流程示意图。
[0026] 图6为本发明氨浓度提升方法一实施例的步骤流程图。
[0027] 虽然已透过举例方式在图式中描述了本发明的【具体实施方式】，并在本文中对其作 了详细的说明，但是本发明还允许有各种修改和替换形式。本发明的图式内容可为不等比 例，图式及其详细的描述仅为特定型式的揭露，并不为本发明的限制，相反的，依据专利范 围的精神和范围内进行修改、均等构件及其置换皆为本发明所涵盖的范围。
[0028]【主要组件符号说明】：
【【具体实施方式】】 请参阅图1，为本发明氨浓度提升装置第一实施例的构造示意图。如图所示，本发明所 述的氨浓度提升装置101包括一第一壳管式热交换器11、一终端壳管式热交换器13以及一 热能供应器14。
[0029] 第一壳管式热交换器11包括一第一水槽111、一第一气槽112、至少一第一导管 113、一第一壳体114以及一第一传输管115。第一水槽111连接一输入管1111，当氨浓度提升 装置101运作时，氨水可经由输入管1111，进入第一壳管式热交换器11。第一气槽112连接一 氨气输出管1121，当氨浓度提升装置101运作时，氨气可经由氨气输出管1121排出第一壳管 式热交换器11。
[0030] 第一导管113连接第一水槽111以及第一气槽112，使得第一水槽111以及第一气槽 112可以透过第一导管113相连通。第一壳体114包覆第一导管113,其中第一壳体114连接一 输出管1141，而不与第一水槽111、第一气槽113及第一导管113相连通。
[0031] 第一传输管115连接第一水槽111以及第一气槽112,在本发明一实施例中，如图1 所示，第一传输管115设置在第一壳管式热交换器11的第一壳体114外部，使第一水槽111以 及第一气槽112透过设置在第一壳体114外部的第一传输管115相连通。在不同实施例中，第 一传输管115也可以设置在第一壳管式热交换器11的第一壳体114内部，亦可达到相同的效 果，因此将第一传输管115设置在第一壳体114外部并不为本发明的权利范围的限制。
[0032] 终端壳管式热交换器13包括一终端水槽131、一终端气槽132、至少一终端导管 133、一终端壳体134以及一终端传输管135。终端水槽131连接第一水槽113以及第一壳体 114，而终端气槽132则连接第一水槽111。
[0033 ]终端导管133连接终端水槽131以及终端气槽132，使得终端水槽131以及终端气槽 132可以透过终端导管133相连通。终端壳体134包覆终端导管133,且不与终端水槽131、终 端气槽132以及终端导管133相连通。
[0034] 终端传输管135连接终端水槽131以及终端气槽132，在本发明一实施例中，如图1 所示，终端传输管135设置在终端壳管式热交换器13的终端壳体134外部，使终端水槽131以 及终端气槽132透过设置在终端壳体134外部的终端传输管135相连通。在不同实施例中，终 端传输管135也可以设置在终端壳管式热交换器13的终端壳体134内部，亦可达到相同的效 果，因此将终端传输管135设置在终端壳体134外部并不为本发明的权利范围的限制。
[0035] 在本发明一实施例中，第一壳管式热交换器11的第一水槽111设置在第一气槽112 的下方，例如第一水槽111及第一气槽112分别设置在第一壳体114的下方及上方，而终端壳 管式热交换器13的终端水槽131则设置在终端气槽132的下方，例如终端水槽131及终端气 槽132分别设置在终端壳体134的下方及上方。
[0036]在本发明一实施例中，当第一水槽111设置在第一气槽112的下方，且终端水槽131 设置在终端气槽132的下方时，氨浓度提升装置101可以进一步包括复数个加压马达15,分 别连接第一传输管115以及终端传输管135。透过加压马达15的设置，可将第一水槽111内的 氨水经由第一传输管115输送至第一气槽112,并可将终端水槽131内的氨水经由终端传输 管135输送至终端气槽132。
[0037] 热能供应器14与终端壳体134相连接，当氨浓度提升装置101运作时，热能供应器 14提供热能给终端壳体134,以加热位于终端壳体134内部的终端导管133以及流经终端导 管133中的氨水。在本发明一实施例中，热能供应器14可以是一蒸气锅炉，并且透过提供蒸 气的方式将热能提供给终端壳体134。
[0038] 请参阅图2,为本发明氨浓度提升装置第二实施例的构造示意图。如图所示，氨浓 度提升装置102包括复数个第一壳管式热交换器11、一终端壳管式热交换器13以及一热能 供应器14。复数个第一壳管式热交换器11以串接的方式连接，并且形成一第一壳管式热交 换器串110,其中第一壳管式热交换器串110包括一起始端1101以及一终端1102。
[0039]连接终端1102的第一壳管式热交换器11与终端壳管式热交换器13连接，举例来 说，连接终端1102的第一壳管式热交换器11的第一水槽111与终端壳管式热交换器13的终 端水槽131以及终端气槽132连接，而连接终端1102的第一壳管式热交换器11的第一壳体 114与终端壳管式热交换器13的终端水槽131连接。
[0040]为方便后续的说明，本说明书中提到第一壳管式热交换器11及其构件时，所述的「 前一」是指串接顺序较接近起始端1101的第一壳管式热交换器11或其构件，所述的「下一」 是指串接顺序较接近终端1102的第一壳管式热交换器11或其构件。
[0041 ]当第一壳管式热交换器11的数目为三个或三个以上时，会有至少一个第一壳管式 热交换器11未与起始端1101以及终端1102连接。未与起始端1101以及终端1102连接的第一 壳管式热交换器11的第一水槽111与前一第一壳管式热交换器11的第一水槽111、下一第一 壳管式热交换器11的第一水槽111以及第一气槽112连接。未与起始端1101以及终端1102连 接的第一壳管式热交换器11的第一气槽112与前一第一壳管式热交换器11的第一水槽111 连接。未与起始端1101以及终端1102连接的第一壳管式热交换器11的第一壳体114与前一 第一壳管式热交换器11的第一壳体114以及下一第一壳管式热交换器11的第一壳体114连 接。
[0042] 具体来说，第一壳管式热交换器11的第一水槽111、第一气槽112及第一壳体114分 别透过输入管1111、氨气输出管1121及输出管1141与另一第一壳管式热交换器的第一水槽 111、第一气槽或第一壳体连接。
[0043] 在本发明一实施例中，第一壳管式热交换器11的数目为五个或五个以上。
[0044] 本发明氨浓度提升装置102中的第一壳管式热交换器11、终端壳管式热交换器13 以及热能供应器14,其详细构造及实施方式已于第一实施例中说明，在此便不再赘述。
[0045] 请参阅图3,为本发明氨浓度提升装置第三实施例的构造示意图。如图所示，氨浓 度提升装置201包括一第一壳管式热交换器11、一第二壳管式热交换器22、一终端壳管式热 交换器13以及一热能供应器14,其中第一壳管式热交换器11透过第二壳管式热交换器22连 接终端壳管式热交换器13。本发明实施例所述的氨浓度提升装置201的构造与第一实施例 中的氨水同度提升装置101类似，主要差异在于氨浓度提升装置201还包括一第二壳管式热 交换器22。
[0046] 第二壳管式热交换器22包括一第二水槽221、一第二气槽222、至少一第二导管 223、一第二壳体224以及一第二传输管225,其中第二水槽221连接第一水槽211，第二气槽 222亦连接第一水槽211。
[0047] 第二导管223连接第二水槽221以及第二气槽222,使得第二水槽221以及第二气槽 222可以透过第二导管223相连通。第二壳体224包覆第二导管223,其中第二壳体224连接第 一壳体214,而不与第二水槽221、第二气槽222及第二导管223相连通。
[0048] 第二传输管225连接第二水槽221以及第二气槽222,在本发明一实施例中，如图2 所示，第二传输管225设置在第二壳管式热交换器22的第二壳体224外部，使第二水槽221以 及第二气槽222透过设置在第一壳体224外部的第二传输管225相连通。在不同实施例中，第 二传输管225也可以设置在第二壳管式热交换气22的第二壳体224内部，亦可达到相同的效 果，因此将第二传输管225设置在第二壳体224外部并不为本发明的权利范围的限制。
[0049] 本发明实施例中的第一壳管式热交换器11的第一水槽111与第二壳管式热交换器 22的第二水槽221以及第二气槽222连接，且第一壳管式热交换器11的第一壳体114与第二 壳体224连接。终端壳管式热交换器13的终端水槽131与第二水槽221以及第二壳体224连 接，且终端壳管式热交换器23的终端气槽132与第二水槽221连接。
[0050] 在本发明一实施例中，第二壳管式热交换器22的第二水槽221设置在第二气槽222 的下方，例如第二水槽221及第二气槽222分别设置在第二壳体224的下方及上方。当第二水 槽221设置在第二气槽222的下方时，可使得第二传输管225连接加压马达15,其中加压马达 15可将第二水槽221内的氨水经由第二传输管225输送至第二气槽222。
[0051] 请参阅图4,为本发明氨浓度提升装置第四实施例的构造示意图。如图所示，氨浓 度提升装置202包括一第一壳管式热交换器11、复数个第二壳管式热交换器22、一终端壳管 式热交换器13以及一热能供应器14。复数个第二壳管式热交换器22以串接的方式连接，并 且形成一第二壳管式热交换器串220，其中第二壳管式热交换器串220包括一起始端2201以 及一终端2202。具体来说起始端2201及终端2202可以是第二壳管式热交换器串220中，未连 接其他第二壳管式热交换器22的端点。
[0052]连接起始端2201的第二壳管式热交换器22与第一壳管式热交换器11连接，具体来 说，连接起始端2201的第二壳管式热交换器22的第二水槽221与第一壳管式热交换器11的 第一水槽111连接，而连接起始端2201的第二壳管式热交换器22的第二气槽222与第一壳管 式热交换器11的第一水槽111连接，连接起始端2201的第二壳管式热交换器22的第二壳体 224与第一壳管式热交换器11的第一壳体114连接。
[0053]连接终端2202的第二壳管式热交换器22与终端壳管式热交换器13连接，具体来 说，连接终端2202的第二壳管式热交换器22的第二水槽221与终端壳管式热交换器13的终 端水槽131以及终端气槽132连接，而连接终端2202的第二壳管式热交换器22的第二壳体 224与终端壳管式热交换器13的终端水槽131连接。
[0054]为方便后续的说明，本说明书中提到第二壳管式热交换器22及其构件时，所述的「 前一」是指串接顺序较接近起始端2201的第一壳管式热交换器22或其构件，所述的「下一」 是指串接顺序较接近终端2202的第二壳管式热交换器22或其构件。
[0055]当第二壳管式热交换器22的数目为三个或三个以上时，会有至少一个第二壳管式 热交换器22未与起始端2201以及终端2202连接。未与起始端2201以及终端2202连接的第二 壳管式热交换器22的第二水槽221与前一第二壳管式热交换器22的第二水槽221、下一第二 壳管式热交换器22的第二水槽221以及第二气槽224连接。未与起始端2201以及终端2202连 接的第二壳管式热交换器22的第二气槽222与前一第二壳管式热交换器22的第二水槽221 连接。未与起始端2201以及终端2202连接的第二壳管式热交换器22的第二壳体224与前一 第二壳管式热交换器22的第二壳体224以及下一第二壳管式热交换器22的第二壳体224连 接。
[0056]在本发明一实施例中，第一壳管式热交换器11的数目可为四个或四个以上。
[0057]本发明实施例所述氨浓度提升装置202中的第一壳管式热交换器11、第二壳管式 热交换器22、终端壳管式热交换器13以及热能供应器14,其详细构造及实施方式已于第一 实施例中说明，在此便不再赘述。
[0058]在本发明一实施例中，氨浓度提升装置101/102/201/202的第一导管113、第二导 管223及终端导管133的直径介于0.75至2.0英吋之间，管壁厚度介于1.2至2.2厘米之间，长 度介于200至400公分之间。本发明实施例中所述的第一导管113、第二导管223及终端导管 133的尺寸仅为一较佳实施例，当然在本发明其他实施例中，亦可以使用其他尺寸的第一导 管113、第二导管223及终端导管133。
[0059]此外在本发明一实施例中，氨浓度提升装置101/102/201/202的第一导管113、第 二导管223及终端导管133的数目介于80至200个之间。本发明实施例中所述的第一导管 113、第二导管223及终端导管133的数目仅为一较佳实施例，当然在本发明其他实施例中， 亦可以使用其他数目的第一导管113、第二导管223及终端导管133。
[0060] 在本发明一实施例中，氨浓度提升装置101/102/201/202的操作压力介于3至6bar 之间。本发明实施例中所述操作压力仅为一较佳实施例，当然在本发明其他实施例中，亦可 以使用其他的操作压力进行操作。
[0061] 请参阅图5A至图5D，为本发明氨浓度提升方法的一实施例的传输路径流程示意 图。虽然图5A至图5D是以第二实施例中的氨浓度提升装置102来作说明，但这并不为本发明 权利范围的限制，本发明所述的氨浓度提升方法亦可应用在氨浓度提升装置101/201/202 中。
[0062] 当氨浓度提升装置102开始运作时，氨水由与起始端1101连接的第一壳管式热交 换器11的输入管1111进入氨浓度提升装置102，并经由依序串接的第一壳管式热交换器11 的第一水槽111传送至终端壳管式热交换器13的终端水槽131，如图5A所示。
[0063] 输送至终端水槽131的氨水，经由终端传输管135输送至终端气槽132,再经由终端 导管133传输至终端水槽131。由于终端壳体134与热能供应器14连接，并且接收来自热能供 应器14的热能，因此当氨水流经终端导管133时，终端导管133以及终端导管133中的氨水会 被终端壳体134加热，使得氨水受热形成氨气及热氨水。具体来说氨水流经终端导管133时， 会受热形成氨气及氨水，其中氨气会沿着终端导管133向上传输至终端气槽133,而热氨水 则沿着终端导管133向下流至终端水槽131。
[0064] 经由终端导管113输送至终端水槽131的热氨水，会被传送至连接终端水槽113的 第一壳管式热交换器11的第一壳体114,并依序传送至串接的第一壳管式热交换器11的第 一壳体114,最后由与起始端1101连接的第一壳管式热交换器11的输出管1141排出氨浓度 提升装置102,如图5B所示。
[0065]被输送至终端气槽132的氨气，会被传送至连接终端气槽132的第一壳管式热交换 器11的第一水槽111，并经由连接第一水槽111的第一导管113传送至该第一壳管式热交换 器11的第一气槽112。而后再依序传送至串接的第一壳管式热交换器11的第一水槽111、第 一导管113及第一气槽112,最后由与起始端1101连接的第一壳管式热交换器11的氨气输出 管1121排出氨浓度提升装置102,如图5C所示。
[0066] 热能供应器14提供热能给终端壳管式热交换器13的终端壳体134,以提高终端壳 管式热交换器13的整体温度。终端导管133中的氨水受热产生氨气及/或水蒸气(或称为雾 滴），使得终端壳管式热交换器13内的气体总量增加，而终端壳管式热交换器13内的压力亦 随着上升，例如终端壳管式热交换器13的终端水槽131、终端导管133及终端气槽132内的压 力上生。随着终端壳管式热交换器13内的压力上升，将会使得终端水槽131内的热氨水流动 至相连接的第一壳管式热交换器11的第一壳体114。上述热氨水的传输步骤主要藉由终端 水槽131与连接的第一壳体114之间的压力差完成，然而若是加热所造成的压差不足以使热 氨水由终端水槽131流动至相连接的第一壳体114,则可藉由装设加压马达来辅助热氨水的 流动。
[0067] 在本发明一实施例中，氨气的输送亦是利用压力差来完成，例如将氨气由终端壳 管式热交换器13的终端气槽132输送至相连接的第一壳管式热交换器11的第一水槽111。
[0068] 各个第一壳管式热交换器11的第一水槽111内的氨水，除了依序传送至相连接的 第一水槽111或终端水槽131之外，各个第一水槽111中的氨水还会分别经由相连接的第一 传输管115传输至相对应的第一气槽112,而后再由第一气槽112经由第一导管113输送回相 对应的第一水槽111，如图所示。
[0069] 具体来说，各个第一壳管式热交换器11的第一水槽111，除了会接收本身的第一导 管113传送的氨水外，亦会接收连接第一水槽111的输入管1111或前一第一壳管式热交换器 11传送的氨水，并且将氨水输送至下一第一壳管式热交换器11的第一水槽111或终端壳管 式热交换器13的终端水槽131，如图f5D所示。
[0070] 在本发明一实施例中，当氨浓度提升装置102开始运作时，可以如图5A所示，先将 氨水传送至各个第一水槽111及终端水槽131之后，再将终端水槽131及各个第一水槽111内 的氨水分别经由连接的终端传输管135及第一传输管115,输送至相连接的终端气槽132及 第一气槽112。在本发明另一实施例中，亦可以如图5D所述，在将氨水传送至各个第一水槽 111及终端水槽131时，亦同时将各个第一水槽111及终端水槽131内的氨水分别经由连接的 终端传输管135及第一传输管115,输送至相连接的终端气槽132及第一气槽112。
[0071] 各个第一壳体114内的热氨水会加热各个第一导管113内的氨水，使得部分氨水受 热后成为氨气，而残余的氨水则会被输送至各个第一水槽111，并且透过如图的路径在氨 浓度提升装置102中传输。氨水被传输到终端导管133后将会受热成为热氨水，热氨水将会 透过如图5B的路径在氨浓度提升装置102中传输，最后将热氨水由与起始端1101连接的第 一壳管式热交换器11的输出管1141排出。
[0072]透过氨浓度提升装置102的使用，例如图5D以及图5B的路径传输，可以有效利用各 个第一壳体114内的热氨水加热第一导管113中的氨水，使部分氨水受热产生氨气。藉此不 仅可提升氨浓度提升装置102的效率以及降低所排放的热氨水的温度，亦可降低氨浓度提 升装置102在使用过程中所消耗的能量，此外经由终端水槽131及第一壳体114排放的热氨 水中的氨浓度亦可符合排放标准。
[0073] 具体来说，由于终端壳管式热交换器13的终端壳体134是直接接收热能供应器14 提供的热能，而第一壳管式热交换器11的第一壳体114则是接收热氨水提供的热能，且热氨 水的流动方向是由连接终端1102的第一壳管式热交换器11的第一壳体114,依次流向连接 起始端1101的第一壳管式热交换器11的第一壳体114。因此在氨浓度提升装置102中，终端 壳管式热交换器13的温度是最高的，而各个第一壳管式热交换器11的温度则由终端1102朝 起始端1101依序递减，换言之连接起始端101的终端壳管式热交换器11的温度是最低的。
[0074] 如前所述，终端导管113中的氨气会先被传输至终端气槽132,再依序被传送至串 接第一水槽111、第一导管113、第一气槽112,最后由与起始端1101连接的第一壳管式热交 换器11的氨气输出管1121排出氨浓度提升装置102,如图5C所不。
[0075] 而第一导管113中的氨气则会依序传输至第一气槽112、氨气输出管1121及/或前 一第一水槽111与前一第一导管113,直到氨气被传送至与起始端1101连接的第一壳管式热 交换器11的氨气输出管1121，最后经由与起始端1101连接的第一壳管式热交换器11的氨气 输出管1121排出，如图5C所示。
[0076] 在本发明一实施例中，第一壳管式热交换器11的第一水槽111设置在第一气槽112 的下方，且终端壳管式热交换器13的终端水槽131设置在终端气槽132的下方。当氨水流经 第一导管113以及终端导管133时，会在第一导管113以及终端导管133的管壁形成液膜，由 于重力的关系，越接近下方，也就是越接近第一水槽111及终端水槽131的液膜厚度越厚。
[0077] 第一导管113以及终端导管133中的氨水受热成为氨气时，亦会产生水蒸气(或称 为雾滴），水蒸气混合在氨气中会稀释氨气中的氨浓度。氨气及水蒸气在第一导管113及终 端导管113内上移的过程中，氨气及水蒸气会接触到管壁的液膜，使得管壁上的氨水被加 热。例如氨气接触到氨水后，释放部分热能加热氨水，或是水蒸气接触到氨水后，释放部分 热能加热氨水，换言之第一导管113及终端导管113中的氨水除了分别接收热氨水及热能供 应器14提供的热能之外，还可以由氨气及/或水蒸气接收热能。
[0078] 此外水蒸气接触到液膜后，更会被液膜吸附而成为液膜的一部份。换句话说，液膜 可以消除混合在氨气中大部分的水蒸气，藉此将可提高连接起始端1101的第一壳管式热交 换器11的氨气输出管1121所排出的氨气的浓度。
[0079] 请参阅第6图，为本发明氨浓度提升方法一实施例的步骤流程图。本发明所述的氨 浓度提升方法可以应用在氨浓度提升装置101/102中，包括步骤S301、S303、S305及S307。
[0080] 步骤S301为将氨水导入终端水槽131中，在本发明一实施例中，氨水可以透过如图 5A的方式导入终端水槽131，首先将氨水依序导入第一壳管式热交换器11的输入管1111及 第一水槽111，再将氨水经由第一水槽111输送至终端水槽131。在本发明另一实施例中，将 氨水由第一壳管式热交换器11的输入管1111导入第一水槽111时，亦可使得第一水槽111内 的部分氨水依序经由第一传输管115、第一气槽112及第一导管传113传输回第一水槽111。 因此第一水槽111可以同时接收由输入管1111及第一导管113传送的氨水，换言之由第一水 槽111输送至终端水槽131的氨水，可以同时来自输入管111 1及第一导管113。
[0081] 步骤S303为将终端水槽131内的氨水依序由终端传输管135以及终端气槽132传送 至终端导管133,如图5A或图所示。步骤S305为透过终端壳体134加热终端导管133,使得 通过终端导管133的氨水受热产生氨气及热氨水。例如使用氨浓度提升装置101/102中的热 能供应器14提供热能给终端壳体134,使终端壳体134可以加热终端导管133以及终端导管 133中的氨水。
[0082]步骤S307为将氨气由终端气槽132输送至第一水槽111，并将热氨水由终端水槽 131输送至第一壳体114。在本发明一实施例中，热氨水由终端导管133依序输送至终端水槽 131及第一壳体114,并加热第一壳体114内的第一导管113,使第一导管113中的部分氨水受 热成为氨气。最后第一壳体114中的热氨水由输出管1141排出第一壳管式热交换器11，而第 一导管113中的氨气则依序经由第一气槽112以及氨气输出管1121排出第一壳管式热交换 器11。另一方面，由终端导管113依序输送至终端气槽132及第一水槽111的氨气，则可依序 经由第一导管111、第一气槽112及氨气输出管1121排出第一壳管式热交换器11。
[0083] 说明书中所描述的也许、必须及变化等字眼并非本发明的限制。说明书所使用的 专业术语主要用以进行特定实施例的描述，并不为本发明的限制。说明书所使用的单数量 值(如一个及该个)亦可为复数个，除非在说明书的内容有明确的说明。例如说明书所提及 的一个装置可包括有两个或两个以上的装置的结合，而说明书所提的一物质则可包括有多 种物质的混合。
[0084] 以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，即 凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括 于本发明的申请专利范围内。
【主权项】
1. 一種氨浓度提升装置，其特征在于，包括： 至少一第一壳管式热交换器，包括： 一第一水槽，连接一输入管； 一第一气槽，连接一氨气输出管； 至少一第一导管，连接该第一水槽与该第一气槽； 一第一壳体，包覆该第一导管，并连接一输出管； 一第一传输管，连接该第一水槽及该第一气槽； 一终端壳管式热交换器，包括： 一终端水槽，连接该第一水槽以及该第一壳体； 一终端气槽，连接该第一水槽； 至少一终端导管，连接该终端水槽与该终端气槽； 一终端壳体，包覆该终端导管； 一终端传输管，连接该终端水槽以及该终端气槽;及 一热能供应器，连接该终端壳体。2. 如权利要求1所述的氨浓度提升装置，其特征在于，包括复数个第一壳管式热交换 器，以串接方式连接并且形成一第一壳管式热交换器串，该第一壳管式热交换器串包括一 起始端以及一终端，连接该终端的第一壳管式热交换器与该终端壳管式热交换器连接。3. 如权利要求2所述的氨浓度提升装置，其特征在于，其中該第一壳管式热交换器的数 目为五个或五个以上。4. 如权利要求3所述的氨浓度提升装置，其特征在于，其中该第一壳管式热交换器串中 连接该终端的第一壳管式热交换器的第一水槽与该终端水槽以及该终端气槽连接，而连接 该终端的第一壳管式热交换器的第一壳体与该终端水槽连接。5. 如权利要求3所述的氨浓度提升装置，其特征在于，其中该第一壳管式热交换器串中 未与该起始端以及该终端连接的该第一壳管式热交换器的输入管连接另一第一壳管式热 交换器的第一水槽，未与该起始端以及该终端连接的该第一壳管式热交换器的氨气输出管 连接另一第一壳管式热交换器的第一水槽，未与该起始端以及该终端连接的该第一壳管式 热交换器的输出管连接另一第一壳管式热交换器的第一壳体。6. 如权利要求1所述的氨浓度提升装置，其特征在于，其中该第一水槽设置于该第一气 槽的下方，该终端水槽设置于该终端气槽的下方。7. 如权利要求1所述的氨浓度提升装置，其特征在于，其中该第一传输管、及该终端传 输管分别设置在该第一壳体及该终端壳体的外部。8. 如权利要求7所述的氨浓度提升装置，其特征在于，包括复数个加压马达，分别连接 该第一传输管及该终端传输管。9. 一種氨浓度提升装置，其特征在于，包括： 一第一壳管式热交换器，包括： 一第一水槽，连接一输入管； 一第一气槽，连接一氨气输出管； 至少一第一导管，连接该第一水槽与该第一气槽； 一第一壳体，包覆该第一导管，并连接一输出管； 一第一传输管，连接该第一水槽及该第一气槽； 至少一第二壳管式热交换器，包括： 一第二水槽，连接该第一水槽； 一第二气槽，连接该第一水槽； 至少一第二导管，连接该第二水槽与该第二气槽； 一第二壳体，包覆该第二导管，并连接该第一壳体； 一第二传输管，连接该第二水槽以及该第二气槽;及 一终端壳管式热交换器，包括： 一终端水槽，连接该第二水槽以及该第二壳体； 一终端气槽，连接该第二水槽； 至少一终端导管，连接该终端水槽与该终端气槽； 一终端壳体，包覆该终端导管； 一终端传输管，连接该终端水槽以及该终端气槽;及 一热能供应器，连接该终端壳体。10. 如权利要求9所述的氨浓度提升装置，其特征在于，其中该第二壳管式热交换器的 数量为复数个，并以串接方式连接形成一第二壳管式热交换器串，该第二壳管式热交换器 串包括一起始端以及一终端，连接该起始端的第二壳管式热交换器与该第一壳管式热交换 器连接，连接该终端的第二壳管式热交换器则与该终端壳管式热交换器连接。11. 如权利要求10所述的氨浓度提升装置，其特征在于，其中该第二壳管式热交换器串 中未与该起始端以及该终端连接的该第二壳管式热交换器的第二水槽连接另一第二壳管 式热交换器的第二水槽，未与该起始端以及该终端连接的该第二壳管式热交换器的第二气 槽连接另一第二壳管式热交换器的第二水槽，未与该起始端以及该终端连接的该第二壳管 式热交换器的第二壳体连接另一第二壳管式热交换器的第二壳体。12. -種应用权利要求1所述的氨浓度提升装置的氨浓度提升方法，其特征在于，包括 以下步骤： 将氨水导入该终端水槽； 将该终端水槽内的氨水经由该终端传输管以及该终端气槽传送至该终端导管； 透过该终端壳体加热该终端导管，使得通过该终端导管的氨水受热产生氨气及热氨 水;及 将氨气由该终端气槽输送至该第一水槽，并将热氨水由该终端水槽输送至该第一壳 体。13. 如权利要求12所述的氨浓度提升方法，其特征在于，包括以下步骤:将氨水导入该 终端水槽之前，先将氨水依序导入该输入管及该第一水槽，并将氨水由该第一水槽输送至 该终端水槽。14. 如权利要求12所述的氨浓度提升方法，其特征在于，包括以下步骤:将氨水导入该 终端水槽之前，先将氨水由该输入管导入该第一水槽，并将该第一水槽内的部分氨水依序 经由该第一传输管、该第一气槽及该第一导管传输回该第一水槽，而后再将该第一水槽内 的氨水送至该终端水槽。15. 如权利要求12所述的氨浓度提升方法，其特征在于，包括以下步骤:氨水受热产生 氨气及热氨水后，将该终端导管中的热氨水经由该终端水槽导入该第一壳体，以加热该第 一壳体、该第一导管及该第一导管中的氨水，使该第一导管中的部分氨水受热成为氨气，并 将该第一导管中的氨气依序经由该第一气槽以及该氨气输出管排出该第一壳管式热交换 器。16.如权利要求12所述的氨浓度提升方法，其特征在于，包括以下步骤:将氨气由该终 端气槽输送至该第一水槽，并经由该第一导管输送至该第一气槽。
【文档编号】C01C1/10GK106006671SQ201610332365
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】任吉钏, 陈建忠, 刘卺翰
【申请人】隆达电子股份有限公司, 亚氨科技股份有限公司