專利名稱：廢氣清潔設(shè)備及清潔廢氣的方法
廢氣清潔設(shè)備及清潔廢氣的方法本發(fā)明涉及廢氣清潔設(shè)備及清潔來自于燃燒過程的廢氣的方法。所述廢氣清潔設(shè)備及相關(guān)方法特別適用于去除不需要的燃燒產(chǎn)物例如N0X、碳?xì)浠衔锖痛嬖谟趶U氣中的煙灰。本發(fā)明還涉及采用冷焰氣體去除來自于廢氣的NOx和顆粒物質(zhì)。冷焰是迄今為止并未獲得過多關(guān)注的一種現(xiàn)象。在冷焰中燃料在預(yù)熱空氣中被部分氧化并且溫度恒定保持在大約450°C。該溫度與空氣/燃料比例和存留時間無關(guān)。在冷焰過程中，僅2-20%的燃料熱值被釋放，并且此熱量被用于使燃料蒸發(fā)，生成同質(zhì)氣態(tài)燃料。此氣態(tài)燃料在下文中被稱為冷焰氣體。因此冷焰氣體的定義可以是由空氣和碳?xì)浠衔锏幕旌衔镏刑細(xì)浠衔?燃料)的部分氧化形成的氣體，并且其中在氧化中僅消耗了相對一小部分的空氣(空氣的5-10% )。冷焰氣體現(xiàn)象的更完整描述能夠在美國專利US 6793693B1中找到。在本申請人進(jìn)行的冷焰氣體應(yīng)用的研發(fā)性工作中，首先注意到冷焰氣體能夠去除反應(yīng)器壁上的碳沉積。隨著本申請人繼續(xù)對利用冷焰氣體的應(yīng)用進(jìn)行研究，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)冷焰氣體具有氧化性和還原性。雖然對此原因還未被肯定地確定，但被認(rèn)為是歸因于存在于冷焰氣體中的自由基，即被部分氧化的氣態(tài)燃料。來自于內(nèi)燃機(jī)的廢氣可能包含雜質(zhì)例如顆粒物質(zhì)(煙灰)、NOx和不完全燃燒產(chǎn)物，即碳?xì)浠衔?HC)和CO。能夠通過氧化催化劑去除不完全燃燒產(chǎn)物，同時能夠通過顆粒過濾器從廢氣中去除顆粒物質(zhì)。NOx能夠從廢氣中催化去除的條件是廢氣略具有還原性 (例如在奧托發(fā)動機(jī)中)或者通過NOx吸收器去除(例如對于來自于壓縮點火式發(fā)動機(jī)的廢氣)。現(xiàn)今，為了完全處理廢氣而使用顆粒過濾器、NOx吸收器和氧化催化劑。在應(yīng)用一段時間以后，顆粒過濾器和NOx吸收器必須復(fù)原(regenerate)。此類清潔過程需要兩個操作因為顆粒過濾器是在高溫(大約600°C )下在氧化環(huán)境中復(fù)原而NOx吸收器是在較低溫度下在還原環(huán)境中復(fù)原(大約500°C，且在CO氣體環(huán)境中)。因此，本發(fā)明的目的是為了提供簡化的設(shè)備和簡化的方法來處理來自于燃燒過程的廢氣。更具體地，本發(fā)明的一個目的是提供簡化的設(shè)備和簡化的方法以去除來自于燃燒過程的廢氣中的雜質(zhì)，如NOx、顆粒物質(zhì)和碳?xì)浠衔?。這些目的通過獨立權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明實現(xiàn)。本發(fā)明的其它實施例在從屬權(quán)利要求中限定。在描述中和權(quán)利要求中限定了雜質(zhì)包括煙灰顆粒、NOx(氮氧化物)、碳?xì)浠衔锖湍軌虮焕溲鏆怏w去除(通過氧化或者還原去除)的其它物質(zhì)。在此提供了一種用于清潔燃燒室中的燃燒過程所產(chǎn)生的廢氣的廢氣清潔設(shè)備，其中廢氣清潔設(shè)備包括-廢氣流動路徑，其被布置成與燃燒室流體連通并且廢氣從中流過，和-冷焰氣體供應(yīng)部，其提供冷焰氣體。冷焰氣體供應(yīng)部被進(jìn)一步布置成與廢氣流動路徑流體連通以使冷焰氣體能夠被
4噴射到廢氣流動路徑中流動的廢氣中并因而至少部分地去除存在于廢氣中的雜質(zhì)，如NOx 和/或顆粒物質(zhì)(例如煙灰)和/或碳?xì)浠衔?。燃燒室可以是?nèi)燃機(jī)(例如壓縮點火式發(fā)動機(jī)(不嚴(yán)格地被稱為柴油機(jī))或者奧托發(fā)動機(jī))的一部分。廢氣通過廢氣流動路徑(例如管道、管子、軟管或者用于傳導(dǎo)廢氣的任何其它適合的裝置)從燃燒室中去除。燃燒室還可以是基于例如煤炭或者任何其它可燃燒材料的燃燒過程的焚化設(shè)備或者發(fā)電設(shè)備的一部分。本發(fā)明的其它應(yīng)用領(lǐng)域同樣是容易想象的。燃燒室是發(fā)生可燃燒材料的燃燒且產(chǎn)生需要清潔的廢氣的地方。燃燒室顯然能夠根據(jù)應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域(即，用在發(fā)動機(jī)中的、用在焚化設(shè)備中的、以及用在發(fā)電設(shè)備等中的)而采用很多不同的形式。如果在燃燒室中燃燒的可燃物質(zhì)并非液體或者氣體形式(這可能是焚化設(shè)備或者發(fā)電設(shè)備中的情況)，那么廢氣清潔設(shè)備優(yōu)選包括供給裝置(圖中未示出)，用來將可燃物質(zhì)供給至燃燒室內(nèi)。在此情況下，燃料箱優(yōu)選將碳?xì)浠衔锶剂蟽H供給至冷焰氣體發(fā)生器。在此還提供了一種冷焰氣體供應(yīng)部，其能夠通過流體線路被連接至廢氣流動路徑，以使冷焰氣體能夠被噴射到廢氣流動路徑中流動的廢氣中。流體線路優(yōu)選設(shè)有所需的閥裝置以使得能夠調(diào)節(jié)冷焰氣體到廢氣流動路徑中的噴射。冷焰氣體發(fā)生器能夠通過調(diào)整供給至冷焰氣體發(fā)生器的燃料和/或空氣的量被調(diào)節(jié)。優(yōu)選根據(jù)溫度和/或壓力的測量值和/或有關(guān)于從廢氣流動路徑中的一個或者幾個位置處取得的廢氣成分的測量值而自動控制閥裝置。廢氣與冷焰氣體在廢氣流動路徑中的混合室中混合?；旌鲜夷軌蚝唵蔚貫閺U氣流動路徑本身的一部分，只要能夠確保廢氣與冷焰氣體的有效混合即可?；蛘撸瑥U氣流動路徑能夠設(shè)有一個混合室，廢氣流經(jīng)該混合室并且冷焰氣體與廢氣在其中混合。混合室能夠被構(gòu)造為與同一廢氣流動路徑相比具有增大的直徑或者橫截面面積的管道?；蛘?，混合室能夠被構(gòu)造為與廢氣流動路徑連接的更大的容器。冷焰氣體優(yōu)選被噴射到廢氣流動路徑中混合室的上游，或者噴射到混合室的上游端部，相對靠近廢氣進(jìn)入混合室的點。在本發(fā)明的一個實施例中，在混合室中(即，或是在廢氣流動路徑中或是在混合室中)提供了混合裝置，用于加強(qiáng)廢氣與冷焰氣體的混合。此類混合裝置能夠包括多孔材料，廢氣與冷焰氣體流經(jīng)所述多孔材料并且因此得以混合。混合裝置還能夠包括葉片或者類似裝置，它們被布置在混合室中且被布置成使混合裝置在流體中引發(fā)渦流且從而進(jìn)行廢氣與冷焰氣體的更有效的混合。廢氣與冷焰氣體的越均勻的混合導(dǎo)致(一方面)冷焰氣體的成分與(另一方面)廢氣中的雜質(zhì)之間的越有效的化學(xué)反應(yīng)。結(jié)果是通過冷焰氣體能夠從廢氣中去除大部分的雜質(zhì)。冷焰氣體供應(yīng)部能夠簡單地包括冷焰氣體發(fā)生器，其被布置成與廢氣流動路徑流體連通。冷焰發(fā)生器為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的，因此這里不對它們的構(gòu)造做進(jìn)一步的說明。冷焰氣體發(fā)生器能夠被放置在廢氣流動路徑外面，在此情況下存在獨立的供應(yīng)流體線路以使空氣和碳?xì)浠衔锶剂线M(jìn)入冷焰氣體發(fā)生器?；蛘?，冷焰氣體發(fā)生器被布置在廢氣流動路徑內(nèi)。此時設(shè)置用于碳?xì)浠衔锶剂系莫毩⒌墓?yīng)流體線路。在此情況下用于冷焰氣體發(fā)生器的氧氣優(yōu)選通過廢氣中的空氣提供，或者可選擇地通過用于空氣的獨立供應(yīng)流體線路來提供空氣，所述供應(yīng)流體線路從廢氣流動路徑外面提供空氣。如果冷焰氣體發(fā)生器被布置在廢氣流動路徑外面，則空氣供應(yīng)部能夠通過采用熱交換器來預(yù)熱，所述熱交換器利用包含在廢氣中的熱能來預(yù)熱空氣。冷焰氣體供應(yīng)部還可包括用于冷焰氣體的儲藏器，該儲藏器能夠被布置成通過流體線路與冷焰氣體發(fā)生器及廢氣流動路徑流體連通。儲藏器本身能夠被構(gòu)造為一列式 (inline)管道，其具有比用于連接冷焰氣體發(fā)生器與廢氣流動路徑的流體線路更大的內(nèi)徑。應(yīng)當(dāng)根據(jù)儲藏器的期望存儲容量確定儲藏器管道的長度?？蛇x擇地，儲藏器能夠被構(gòu)造為單獨的箱體，當(dāng)更大量的冷焰氣體需要被存儲時這是合適的。對于這兩種選擇，這里優(yōu)選提供旁通流體線路以使冷焰氣體能夠直接從冷焰氣體發(fā)生器流動至廢氣流動路徑而不需要流經(jīng)儲藏器。優(yōu)選在流體線路(包括任何旁通流體線路)中還提供了閥裝置，所述閥裝置調(diào)節(jié)冷焰氣體從冷焰氣體發(fā)生器向儲藏器和/或向廢氣流動路徑的流動，和從儲藏器向廢氣流動路徑的流動。廢氣流動路徑因此能夠接收可控量的冷焰氣體。在本發(fā)明的一個實施例中，儲藏器包括加熱裝置，以使存儲在儲藏器中的冷焰氣體的溫度保持在冷焰氣體的冷凝點以上。加熱裝置可以包括熱交換器和用于連接熱交換器與廢氣流動路徑的流體線路，以使冷焰氣體能夠被廢氣加熱。優(yōu)選地，在流體線路中還提供了閥裝置，以使冷焰氣體的溫度能夠保持在期望溫度區(qū)間內(nèi)，其位于冷焰氣體的冷凝點以上。在本發(fā)明的另一個實施例中，廢氣被用于加熱冷焰氣體發(fā)生器。這能夠以與加熱冷焰氣體儲藏器相同的方式實現(xiàn)，如上文所描述的。或者，也可通過其它方式加熱儲藏器和冷焰氣體發(fā)生器，例如一個或者多個電加熱器。在廢氣清潔設(shè)備的另一個實施例中，進(jìn)一步包括廢氣返回回路(EGR回路)，在廢氣流動路徑內(nèi)流動的一部分廢氣能夠通過該廢氣回路返回至燃燒室。EGR回路包括流體線路，所述流體線路優(yōu)選從廢氣流動路徑混合區(qū)下游延伸并且延伸至燃燒室。該流體線路優(yōu)選設(shè)有閥裝置以便能夠調(diào)節(jié)返回至燃燒室的廢氣的量。一般，至多40%的廢氣能夠通過 EGR回路返回。在本發(fā)明的另一個實施例中，EGR回路包括EGR回路顆粒過濾器，以使能夠去除仍未被冷焰氣體氧化的任何顆粒物質(zhì)例如煙灰顆粒。為了便于EGR回路顆粒過濾器的復(fù)原， 它被布置為與冷焰氣體供應(yīng)部流體連通。能夠由從用于冷焰氣體的儲藏器或者冷焰氣體發(fā)生器延伸至EGR回路顆粒過濾器的流體線路實現(xiàn)該流體連通。優(yōu)選地，在流體線路中提供了閥裝置，以便能夠控制和調(diào)節(jié)冷焰氣體向EGR回路顆粒過濾器的流動。在本發(fā)明的另一個實施例中，廢氣流動路徑還設(shè)有廢氣流動路徑顆粒過濾器，以使在冷焰氣體被噴射到廢氣流動路徑之前廢氣流經(jīng)廢氣流動路徑顆粒過濾器。在冷焰氣體被噴射到廢氣中之前，至少一部分顆粒物質(zhì)(例如煙灰顆粒)能夠從廢氣中被去除。廢氣流動路徑顆粒過濾器能夠進(jìn)一步被布置成與冷焰氣體供應(yīng)部流體連通，以使能夠通過冷焰氣體使廢氣流動路徑顆粒過濾器復(fù)原。能夠通過從用于冷焰氣體的儲藏器或者冷焰氣體發(fā)生器延伸至廢氣流動路徑顆粒過濾器的流體線路實現(xiàn)該流體連通。優(yōu)選在流體線路中設(shè)有閥裝置，以便能夠控制和調(diào)節(jié)冷焰氣體向廢氣流動路徑顆粒過濾器的流動。對于如何能夠通過冷焰氣體復(fù)原顆粒過濾器的更全面的解釋，請參考本申請人擁有的國際專利申請 PCT/N02008/000309 和 PCT/N02008/00310。在本發(fā)明的另一個實施例中，在廢氣流動路徑中EGR回路的下游提供了氧化催化劑。氧化催化劑將去除未被冷焰氣體氧化的碳?xì)浠衔锖虲O。為了調(diào)節(jié)氧化催化劑內(nèi)的溫度并且確保在氧化催化劑中存在足夠的氧氣以用于氧化過程，廢氣流動路徑能夠在氧化催化劑上游提供空氣供應(yīng)裝置，以在廢氣進(jìn)入氧化催化劑之前使空氣被供給至廢氣流動路徑中。在此還提供了用于清潔燃燒室中的燃燒過程所產(chǎn)生的廢氣的方法，其中廢氣在廢氣流動路徑中流動，所述廢氣流動路徑被布置為與燃燒室流體連通。所述方法包括以下步驟提供冷焰氣體；以及將冷焰氣體噴射到在廢氣流動路徑中流動的廢氣中。以此方式至少部分地從廢氣中去除雜質(zhì)，例如NOx和/或顆粒物質(zhì)(例如煙灰)和/或碳?xì)浠衔铩Ｈ紵铱梢允莾?nèi)燃機(jī)(例如壓縮點火式發(fā)動機(jī)(不嚴(yán)格地被稱為柴油機(jī))或者奧托發(fā)動機(jī))的一部分。廢氣通過廢氣流動路徑(例如管道、管子、軟管或者用于傳導(dǎo)廢氣的任何其它適合的裝置)從燃燒室中去除。燃燒室還可以是基于例如煤炭或者任何其它可燃燒材料的燃燒過程的焚化設(shè)備或者發(fā)電設(shè)備的一部分。本發(fā)明的其它應(yīng)用領(lǐng)域同樣是容易想象的。燃燒室是發(fā)生可燃燒材料的燃燒且產(chǎn)生需要清潔的廢氣的地方。燃燒室顯然能夠根據(jù)應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域(即，用在發(fā)動機(jī)中的、用在焚化設(shè)備中的、以及用在發(fā)電設(shè)備等中的)而采用很多不同的形式。在本發(fā)明的另一個實施例中，所述方法可包括以下步驟提供一個混合室，廢氣流經(jīng)所述混合室并且噴射冷焰氣體以使冷焰氣體與廢氣在混合室中混合。在本發(fā)明的一個實施例中，所述方法可包括以下步驟提供混合裝置以用于增強(qiáng)廢氣與冷焰氣體的混合。如上文所描述的，此類混合裝置可包括多孔材料，廢氣與冷焰氣體流經(jīng)所述多孔材料并以此方式兩種氣體被混合。可選擇地，在混合室中還可設(shè)置葉片或者其它類型的機(jī)械混合裝置，從而在流體流中產(chǎn)生渦流，這會增強(qiáng)廢氣與冷焰氣體的混合。在本發(fā)明的另一個實施例中，所述方法包括以下步驟在冷焰氣體發(fā)生器中產(chǎn)生冷焰氣體。如上文所描述的，冷焰氣體為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知。在本發(fā)明的另一個實施例中，所述方法可包括以下步驟將已由冷焰氣體發(fā)生器產(chǎn)生的冷焰氣體存儲在儲藏器中。如上文所描述的，儲藏器可被構(gòu)造為一列式(inline)管道，該管道具有比連接冷焰氣體發(fā)生器與廢氣流動路徑的流體線路更大的直徑?；蛘?，儲藏器被構(gòu)造為較大的容器。在這兩種情況下均可設(shè)置旁通流體線路以使冷焰氣體可從冷焰氣體發(fā)生器直接流向廢氣流動路徑。在本發(fā)明的另一個實施例中，所述方法可包括以下步驟加熱存儲在儲藏器中的冷焰氣體以使冷焰氣體的溫度保持在冷焰氣體的冷凝點以上。如上文所描述的，可使用熱交換器執(zhí)行加熱，所述熱交換器被布置成與廢氣流動路徑流體連通，以使包含在廢氣中的熱能能夠被用于加熱儲藏器中的冷焰氣體或者將冷焰氣體保持在冷凝點以上的穩(wěn)定溫度。 加熱或者將儲藏器中的冷焰氣體保持在冷凝點以上的溫度的一種選擇能夠是使用一個或者多個常規(guī)電加熱元件。冷焰氣體發(fā)生器還能夠通過使用廢氣中的熱能或者通過使用電加熱元件以相同的方式被加熱或者保持溫暖。在本發(fā)明的另一個實施例中，所述方法可包括以下步驟使在廢氣流動路徑中流動的廢氣的一部分沿EGR回路返回至燃燒室。如上文所描述的，EGR回路包括連接至廢氣流動路徑及燃燒室的流體線路。另外，所述方法包括以下步驟通過在EGR回路中提供EGR 回路顆粒過濾器來去除在EGR回路中流動的廢氣中的顆粒。
在本發(fā)明的另一個實施例中，所述方法可包括以下步驟將EGR回路顆粒過濾器布置成與冷焰氣體供應(yīng)部流體連通，以使EGR回路顆粒過濾器能夠通過冷焰氣體復(fù)原。在本發(fā)明的另一個實施例中，所述方法可包括以下步驟在廢氣流動路徑中提供廢氣流動路徑顆粒過濾器。正如在EGR回路中，所述方法可進(jìn)一步包括以下步驟將廢氣流動路徑顆粒過濾器布置成與冷焰氣體供應(yīng)部流體連通，以使廢氣流動路徑顆粒過濾器能夠通過冷焰氣體復(fù)原。在本發(fā)明的另一個實施例中，所述方法可包括以下步驟在廢氣流動路徑中在冷焰氣體噴射的下游提供氧化催化劑。在本發(fā)明的另一個實施例中，所述方法可包括以下步驟將空氣噴射到廢氣流動路徑氧化催化劑的上游，以使氧化催化劑中的溫度能夠被調(diào)節(jié)并且能夠確保氧化催化劑中用于氧化過程的足夠氧氣。這里還提供了使用冷焰氣體去除廢氣中的雜質(zhì)(例如NOx和/或顆粒物質(zhì)(例如煙灰)和/或碳?xì)浠衔?，通過將冷焰氣體噴射到廢氣中而去除廢氣中的雜質(zhì)，在此廢氣可從例如內(nèi)燃機(jī)、焚化設(shè)備、發(fā)電設(shè)備等中的燃燒過程中產(chǎn)生。接下來結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，其中

圖1示出了本發(fā)明的第一個示意性繪制的實施例。圖2示出了本發(fā)明的第二個示意性繪制的實施例。圖3示出了本發(fā)明的第三個示意性繪制的實施例。圖4示出了本發(fā)明的第四個示意性繪制的實施例。圖5示出了本發(fā)明的第五個示意性繪制的實施例。圖6示出了本發(fā)明的第六個示意性繪制的實施例。圖7示出了本發(fā)明的第六個示意性繪制的實施例。圖1示出了廢氣清潔設(shè)備100的第一個實施例。用于碳?xì)浠衔锶剂?例如柴油)的燃料箱10通過流體線路50連接至燃燒室12。冷焰氣體發(fā)生器16通過流體線路53 連接至燃料箱10。閥裝置80控制并且調(diào)節(jié)燃料從燃料箱10到冷焰氣體發(fā)生器16的流動。 空氣供應(yīng)部17通過流體線路M連接至冷焰氣體發(fā)生器16。在圖中未示出對于空氣供應(yīng)部 17來說的所需裝置，例如空氣壓縮機(jī)、過濾器或者閥裝置。如果在燃燒室12中燃燒的可燃物質(zhì)不是液體或者氣體形式(這在焚化設(shè)備或者發(fā)電設(shè)備的情況下可能發(fā)生)，廢氣清潔設(shè)備100優(yōu)選包括供給裝置(圖中未示出)，用于將可燃物質(zhì)供給到燃燒室內(nèi)。在此情況下，燃料箱10優(yōu)選僅向冷焰氣體發(fā)生器16供給碳?xì)浠衔锶剂?。混合?4通過廢氣流動路徑51連接至燃燒室12?；旌鲜夷軌蚴菑U氣流體管道本身的一部分，與廢氣流動路徑相比流體線路截面具有增大的直徑，或者混合室為一容器?；旌鲜?4可設(shè)有用于增強(qiáng)廢氣與冷焰氣體的混合的混合裝置。在混合室14之后，廢氣通過廢氣流動路徑52離開。廢氣流動路徑51、52可以是管道、管子、軟管或者適于傳輸廢氣的其它合適裝置。冷焰氣體發(fā)生器16通過流體線路55連接至混合室14。閥裝置81控制并調(diào)節(jié)冷焰氣體從冷焰氣體發(fā)生器16至混合室14的流動。圖2示出了與圖1中所示實施例類似的實施例。在此實施例中，冷焰氣體發(fā)生器 16設(shè)置成與燃燒室12和混合室14之間的廢氣流動路徑呈一列式的。廢氣流動路徑56連接燃燒室12與冷焰氣體發(fā)生器16，而廢氣流動路徑57連接冷焰氣體發(fā)生器16與混合室14。還可將冷焰氣體發(fā)生器16與混合室14組成為一個單元。這樣的話廢氣流動路徑57 就是多余的。通過廢氣中的空氣提供冷焰氣體的產(chǎn)生中所需的氧氣。另外，供應(yīng)流體線路 59給冷焰氣體發(fā)生器16提供燃料。閥裝置83控制并且調(diào)節(jié)燃料從燃料箱10到冷焰氣體發(fā)生器16的流動。圖3示出了廢氣清潔設(shè)備100的一個實施例，在此提供了用于冷焰氣體的儲藏器 18。提供該儲藏器18確保了在需要時(例如在內(nèi)燃機(jī)的全進(jìn)氣期間)存在足夠的冷焰氣體儲備可用。本發(fā)明的此實施例中示出的儲藏器是一列式儲藏器，其可由直徑大于流體線路60、61的某一長度的管子、軟管等形成。如前所述，燃燒室12通過流體線路50連接至燃料箱10并且通過廢氣流動路徑51連接至混合室14。冷焰氣體發(fā)生器16通過流體線路53 連接至燃料箱10并且通過流體線路60連接至儲藏器18。如果在燃燒室12中燃燒的可燃物質(zhì)不是液體或者氣體形式(這能夠在焚化設(shè)備或者發(fā)電設(shè)備情況下發(fā)生)，則廢氣清潔設(shè)備100優(yōu)選包括用于將可燃物質(zhì)供給至燃燒室中的供給裝置(圖中未示出)。在此情況下，燃料箱10優(yōu)選僅向冷焰氣體發(fā)生器16供給碳?xì)浠衔锶剂?。儲藏器通過流體線路61連接至混合室14。閥裝置80控制并調(diào)節(jié)燃料從燃料箱 10至冷焰氣體發(fā)生器16的流動。閥裝置84控制并調(diào)節(jié)冷焰氣體從冷焰氣體發(fā)生器16至儲藏器18的流動，而閥裝置85控制并調(diào)節(jié)冷焰氣體從儲藏器18至混合室14的流動。如前所述，冷焰氣體發(fā)生器通過流體線路M連接至空氣供應(yīng)部17并且廢氣在被清潔后通過廢氣流動路徑52離開混合室14。圖4示出了具有用于冷焰氣體的儲藏器20的廢氣清潔設(shè)備100的一個實施例。冷焰氣體發(fā)生器16通過流體線路62連接至混合室14。儲藏器20通過與流體線路62連接的流體線路63連接至冷焰氣體發(fā)生器16 (如圖中示出的)，或者直接連接至冷焰氣體發(fā)生器 16。閥裝置87控制并調(diào)節(jié)流體從冷焰氣體發(fā)生器16至儲藏器20的流動。儲藏器20通過與流體線路62連接的流體線路64連接至混合室14 (如圖中示出的)，或者直接連接至混合室14。閥裝置88控制并調(diào)節(jié)冷焰氣體從儲藏器20至混合室14的流動。閥裝置86控制并調(diào)節(jié)經(jīng)過流體線路62直接到達(dá)混合室14的冷焰氣體的流動。因此，如果閥裝置87、88被關(guān)閉，則流體線路62能夠?qū)τ趦Σ仄?0起到旁通流體線路的作用。圖4中示出的其它特征與上文描述的相同并且在此不再復(fù)述。圖5示出了廢氣清潔設(shè)備100的一個實施例，其中包括EGR回路68。與上文中一樣，燃料箱10通過流體線路50連接至燃燒室12。燃燒室12通過廢氣流動路徑51連接至混合室14。在混合室14之后，廢氣通過廢氣流動路徑52離開。冷焰氣體發(fā)生器16通過流體線路53連接至燃料箱10，并且閥裝置80控制并調(diào)節(jié)碳?xì)浠衔锶剂现晾溲鏆怏w發(fā)生器 16的流動。空氣供應(yīng)部17通過流體線路M向冷焰氣體發(fā)生器16供應(yīng)空氣。如果在燃燒室12中燃燒的可燃物質(zhì)不是液體或者氣體形式(這能夠在焚化設(shè)備或者發(fā)電設(shè)備情況下發(fā)生)，廢氣清潔設(shè)備100優(yōu)選包括用于將可燃物質(zhì)供給至燃燒室中的供給裝置(圖中未示出)。在此情況下，燃料箱10優(yōu)選僅向冷焰氣體發(fā)生器16供給碳?xì)浠衔锶剂?。冷焰氣體發(fā)生器16通過流體線路65和66連接至混合室14。閥裝置89控制并調(diào)節(jié)冷焰氣體從冷焰氣體發(fā)生器16到混合室14的流動。EGR回路(在它的最簡單形式中) 包括流體線路68，其被連接至廢氣流動路徑52 (如圖中示出的)，或者可選擇地連被接至廢氣流動路徑51，以及被連接至燃燒室12 (這在圖中未示出)以使一部分廢氣能夠返回至燃燒室12。閥裝置91控制并調(diào)節(jié)廢氣通過EGR回路的流動。圖5中示出的EGR回路也樣包括用于去除可存在于廢氣中的任何顆粒物質(zhì)(例如煙灰)的EGR回路顆粒過濾器。顆粒過濾器通過上述流體線路68連接至廢氣流動路徑51、52，以及通過流體線路69連接至燃燒室 12。另外，流體線路67將EGR回路顆粒過濾器22連接至流體線路65且因此連接至冷焰氣體發(fā)生器16，以使得EGR回路顆粒過濾器22能夠在被煙灰阻塞時復(fù)原。閥裝置90控制并調(diào)節(jié)冷焰氣體從冷焰氣體發(fā)生器16至EGR回路顆粒過濾器22的流動。圖6示出了廢氣清潔設(shè)備100的一個實施例，其中包括參照圖4中示出的實施例描述的儲藏器20 ；參照圖5中示出的實施例描述的EGR回路；參照除圖2中實施例外的所有實施例描述的冷焰氣體發(fā)生器16 ；以及參照圖1示出的實施例描述的燃燒室12和混合室14。因此不再描述這些特征。圖6中示出的實施例也包括通過廢氣流動路徑73連接至燃燒室12且通過廢氣流動路徑74連接至混合室14的廢氣流動路徑顆粒過濾器M。廢氣流動路徑顆粒過濾器M還通過流體線路70和71連接至冷焰氣體發(fā)生器，以使得當(dāng)廢氣流動路徑顆粒過濾器M被煙灰堵塞時能夠進(jìn)行廢氣流動路徑顆粒過濾器M的復(fù)原。閥裝置 92控制冷焰氣體從冷焰氣體發(fā)生器16至廢氣流動路徑顆粒過濾器M的流動。EGR回路顆粒過濾器22通過流體線路70和72連接至冷焰氣體發(fā)生發(fā)生器16，以使得當(dāng)EGR回路顆粒過濾器22被煙灰阻塞時能夠復(fù)原。閥裝置93控制并調(diào)節(jié)冷焰氣體從冷焰氣體發(fā)生器16 至EGR回路顆粒過濾器22的流動。在廢氣清潔設(shè)備100的此實施例中，還包括布置在混合室14下游的氧化催化劑26。氧化催化劑沈氧化那些在混合室14后仍存在于廢氣中的物質(zhì)(例如碳?xì)浠衔锖虲O)。另外，空氣供應(yīng)部觀可被連接至廢氣流動路徑79，以使得空氣能夠在進(jìn)入氧化催化劑沈中之前被供給至廢氣中?？諝獾脑黾幽軌虮挥糜诳刂蒲趸呋瘎?6中的溫度并確保存在足夠的氧氣以用于氧化過程。閥裝置97控制并調(diào)節(jié)空氣進(jìn)入廢氣流動路徑79的流動。圖7示出了廢氣清潔設(shè)備100的一個實施例，其類似于圖3中示出的實施例。然而，圖7中的實施例包括用于儲藏器18的加熱裝置30和用于冷焰氣體發(fā)生器16的加熱裝置32。如本發(fā)明的此實施例中示出的，加熱裝置30、32可以是利用廢氣中的熱能來加熱儲藏器18中或者冷焰氣體發(fā)生器16中的冷焰氣體的熱交換器。加熱裝置32被連接至廢氣流動路徑51 (如圖中示出的)，或者可選擇地，通過用于輸入廢氣的流體線路75和77以及用于輸出廢氣的流體線路78和76被連接至廢氣流動路徑52。閥裝置96根據(jù)儲藏器18中的冷焰氣體的溫度(該溫度必須保持在冷焰氣體的冷凝點以上)來控制并調(diào)節(jié)通過加熱裝置30的廢氣的流動。類似地，加熱裝置32被連接至廢氣流動路徑51，或者通過用于輸入廢氣的流體線路75和用于輸出廢氣的流體線路76可選擇地被連接至廢氣流動路徑52。閥裝置95控制并調(diào)節(jié)廢氣通過加熱裝置32的流動。也可包括閥裝置94。圖7中示出的其它特征已結(jié)合圖3中示出的實施例進(jìn)行了描述并且在此不再復(fù)述。雖然在圖上未示出，但圖中示出的本發(fā)明所有實施例均包括控制單元，所述控制單元記錄溫度、壓力和其它相關(guān)測量值并且根據(jù)所述測量值控制閥裝置和廢氣清潔設(shè)備 100的其它可控功能。另外，為了清晰的目的，與本發(fā)明不相關(guān)的特征在圖上未示出。然而，當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明的特征時，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能夠立即增加這些特征。
權(quán)利要求
1.一種廢氣清潔設(shè)備，用于清潔燃燒室中的燃燒過程所產(chǎn)生的廢氣，所述廢氣清潔設(shè)備包括-廢氣流動路徑，被布置成與所述燃燒室流體連通且廢氣從中流過，和-冷焰氣體供應(yīng)部，所述冷焰氣體供應(yīng)部提供冷焰氣體，其特征在于，所述冷焰氣體供應(yīng)部被布置成與所述廢氣流動路徑流體連通，以使所述冷焰氣體能夠被噴射到在廢氣流動路徑中流動的廢氣中，并且因此至少部分地去除存在于廢氣中的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣清潔設(shè)備，其特征在于，所述廢氣流動路徑設(shè)置有混合室，廢氣流經(jīng)所述混合室且冷焰氣體與廢氣在所述混合室中被混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項所述的廢氣清潔設(shè)備，其特征在于，所述混合室設(shè)置有混合裝置，用于增強(qiáng)廢氣與冷焰氣體的混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的廢氣清潔設(shè)備，其特征在于，所述冷焰氣體供應(yīng)部包括冷焰氣體發(fā)生器，所述冷焰氣體發(fā)生器被布置成與所述廢氣流動路徑流體連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢氣清潔設(shè)備，其特征在于，所述冷焰氣體供應(yīng)部包括用于冷焰氣體的儲藏器，所述儲藏器被布置成與所述冷焰氣體發(fā)生器及廢氣流動路徑流體連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廢氣清潔設(shè)備，其特征在于，所述儲藏器包括加熱裝置，以使儲存在所述儲藏器中的冷焰氣體的溫度保持在冷焰氣體的冷凝點以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢氣清潔，其特征在于，所述加熱裝置包括熱交換器，其中所述冷焰氣體由廢氣加熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的廢氣清潔，其特征在于，廢氣清潔設(shè)備進(jìn)一步包括EGR回路，在廢氣流動路徑中流動的一部分廢氣通過所述EGR回路返回至所述燃燒室。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的廢氣清潔，其特征在于，所述EGR回路包括EGR回路顆粒過濾器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的廢氣清潔設(shè)備，其特征在于，所述EGR回路顆粒過濾器被布置成與冷焰氣體供應(yīng)部流體連通，以使EGR 回路顆粒過濾器能夠通過冷焰氣體復(fù)原。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的廢氣清潔設(shè)備，其特征在于，廢氣流動路徑設(shè)置有廢氣流動路徑顆粒過濾器，以使得在冷焰氣體被噴射至廢氣流動路徑中之前廢氣流經(jīng)所述廢氣流動路徑顆粒過濾器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的廢氣清潔設(shè)備，其特征在于，所述廢氣流動路徑顆粒過濾器被布置成與冷焰氣體供應(yīng)部流體連通，以使得廢氣流動路徑顆粒過濾器能夠通過冷焰氣體復(fù)原。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢氣清潔設(shè)備，其特征在于，所述冷焰氣體發(fā)生器被布置在所述廢氣流動路徑中。
14.一種清潔燃燒室中的燃燒過程產(chǎn)生的廢氣的方法，并且其中廢氣在布置成與所述燃燒室流體連通的廢氣流動路徑中流動，其特征在于，所述方法包括以下步驟-提供冷焰氣體，和-將所述冷焰氣體噴射到在廢氣流動路徑中流動的廢氣中，從而至少部分地從廢氣中去除存在于廢氣中的雜質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述方法包括以下步驟提供廢氣流經(jīng)的混合室和噴射冷焰氣體，以使冷焰氣體與廢氣在所述混合室中混合。
16.根據(jù)權(quán)利要求14-15中任一項所述的方法，其中，所述方法包括以下步驟提供混合裝置以增強(qiáng)廢氣與冷焰氣體的混合。
17.根據(jù)權(quán)利要求14-16中任一項所述的方法，其中，所述方法包括以下步驟在冷焰氣體發(fā)生器中產(chǎn)生冷焰氣體。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述方法包括以下步驟將已由所述冷焰氣體發(fā)生器產(chǎn)生的冷焰氣體存儲在儲藏器中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述方法包括以下步驟加熱存儲在所述儲藏器中的冷焰氣體，以使所述冷焰氣體的溫度保持在所述冷焰氣體的冷凝點以上。
20.根據(jù)權(quán)利要求14-19中任一項所述的方法，其中，所述方法包括以下步驟使在所述廢氣流動路徑中流動的一部分廢氣沿EGR回路返回至所述燃燒室。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述方法包括以下步驟通過在所述EGR回路中提供EGR顆粒過濾器來去除在所述EGR回路中流動的廢氣中的顆粒。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述方法包括以下步驟將所述EGR回路顆粒過濾器布置成與所述冷焰氣體供應(yīng)部流體連通，以使得所述EGR回路顆粒過濾器能夠通過冷焰氣體復(fù)原。
23.根據(jù)權(quán)利要求14-22中任一項所述的方法，其中，所述方法包括以下步驟在所述廢氣流動路徑中提供廢氣流動路徑顆粒過濾器。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述方法包括以下步驟將所述廢氣流動路徑顆粒過濾器布置成與所述冷焰氣體供應(yīng)部流體連通，以使得所述廢氣流動路徑顆粒過濾器能夠通過冷焰氣體復(fù)原。
25.冷焰氣體的應(yīng)用，通過將所述冷焰氣體噴射到廢氣中而去除存在于廢氣中的雜質(zhì)。
全文摘要
本申請描述了一種用于清潔燃燒室中的燃燒過程所產(chǎn)生的廢氣的廢氣清潔設(shè)備。所述廢氣清潔設(shè)備包括廢氣流動路徑，其被布置成與燃燒室流體連通并且廢氣從中流過；和冷焰氣體供應(yīng)部，用于提供冷焰氣體。冷焰氣體供應(yīng)部被布置成與廢氣流動路徑流體連通以使冷焰氣體能夠被噴射到在廢氣流動路徑中流動的廢氣，并且因此至少部分地去除存在于廢氣中的雜質(zhì)如顆粒物、NOx和碳?xì)浠衔?。本申請還描述了一種用于清潔廢氣的方法。
文檔編號F23J15/02GK102439361SQ201080018471
公開日2012年5月2日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者卡雷·克里斯蒂安森, 達(dá)格·奧弗雷博 申請人:酷焰技術(shù)有限公司