背景技術(shù)：

1、一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，追溯到工業(yè)革命時(shí)期，燃燒效率一直是并繼續(xù)是工程界所面臨的挑戰(zhàn)。

2、僅以硫污染作為單個(gè)實(shí)例，世界上最大船只中的不到5％現(xiàn)在排放的污染與世界上所有汽車(chē)(即，約8億輛轎車(chē)和suv)排放的污染一樣多。

3、目前，用于緩解空氣污染問(wèn)題的現(xiàn)有方法集中于(i)通過(guò)減少可燃物中存在的雜質(zhì)(即，硫、氨、未燃燒的碳、不可燃顆粒等)的數(shù)量來(lái)提高可燃物(即，柴油、船用燃料油、煤、汽油等)的質(zhì)量；(ii)在燃燒過(guò)程結(jié)束時(shí)使用催化轉(zhuǎn)化器和洗滌器；以及(iii)建議不使用碳基燃料(例如，鼓勵(lì)或激勵(lì)使用電動(dòng)車(chē)輛、風(fēng)能和其它“綠色”能源)。

4、空氣污染物的主要來(lái)源是煙囪。煙囪實(shí)質(zhì)上是被設(shè)計(jì)成以其不會(huì)對(duì)周?chē)?例如，地面上)構(gòu)成危險(xiǎn)的高度使熱空氣、微粒物質(zhì)和污染物排放和分散到大氣中的小型、中型和大型工業(yè)煙筒。然而，使用煙囪并不是工業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的空氣污染問(wèn)題的解決方案。相反，煙囪只是一種緩和措施，其旨在使生活條件更加舒適，不會(huì)消除或以其它方式解決空氣污染的真正問(wèn)題和可歸因于如溫室氣體等空氣污染的全球變暖的影響。

5、從歷史上看，煙霧煙囪的基本功能一直是提供用于燃燒反應(yīng)的自然通風(fēng)，由此使污染物物種分散。一般來(lái)說(shuō)，并且在典型條件下，煙囪設(shè)計(jì)的主要重點(diǎn)一直是關(guān)注于要產(chǎn)生的通風(fēng)、摩擦壓力損失、煙囪本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和地基以及合適的建筑材料的選擇。

6、隨著機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的引入，煙囪的功能已顯著改變?yōu)橥ㄟ^(guò)有效的流出物分散來(lái)控制空氣污染。煙囪設(shè)計(jì)者現(xiàn)在經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，其自身是基于氣象條件和期望的地面層污染物濃度來(lái)選擇煙囪高度和位置的。

7、其它類(lèi)型的煙囪包括提供在或位于船、船只和陸地運(yùn)輸模式(如列車(chē)、卡車(chē)(例如，半掛車(chē)))和重型機(jī)械(例如，建筑設(shè)備)上或中的煙囪。

8、因此，持續(xù)需要可用于消除燃燒反應(yīng)(如發(fā)生在煙囪中的燃燒反應(yīng)或產(chǎn)生通過(guò)煙囪分散的空氣污染物的燃燒反應(yīng))所產(chǎn)生的空氣污染物或降低所述空氣污染物的總體水平的新組合物和方法。本發(fā)明提供了一種熱催化型排放物分解的“即插即用”方法，這是針對(duì)這些問(wèn)題中的任何問(wèn)題的獨(dú)特且高效的解決方案。

9、已探索了水的電解作為用于產(chǎn)生還原性氣體的潛在手段。還原性氣體的實(shí)例包括氫氧(又名克內(nèi)爾氣(knell?gas))、布朗氣(brown's?gas)、泰勒氣(tylar?gas)、hydrogastm和hho氣(又名克萊因氣(klein?gas))。這些氣體中的大多數(shù)在點(diǎn)燃時(shí)會(huì)誘導(dǎo)對(duì)氣體所接觸的材料的熱催化加熱，由此誘導(dǎo)所述材料在相之間發(fā)生轉(zhuǎn)變(例如，以熔融或汽化)。

10、本發(fā)明方法的某些實(shí)施例涉及使用一個(gè)或多個(gè)噴嘴將(i)點(diǎn)燃性還原性氣體和/或包含至少一種還原性氣體的點(diǎn)燃性組合物和(ii)可燃?xì)怏w注入到污染性排放物中。污染性排放物可以來(lái)自例如油輪上的發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)、燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)、煙囪或產(chǎn)生污染物氣體的任何其它來(lái)源。

11、通過(guò)本發(fā)明，污染性排放物中存在的污染物物種(即，微粒污染物)將以熱方式和催化方式分解為非污染性惰性組分。

12、本發(fā)明涉及用于使通過(guò)污染性氣體引入的污染物分解的組合物和其使用方法。

13、在某些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及用于制備還原性氣體(如點(diǎn)燃性還原性氣體)的組合物。在其它實(shí)施例中，本發(fā)明涉及用于制備還原性氣體(如點(diǎn)燃性還原性氣體)的方法。在仍其它實(shí)施例中，本發(fā)明涉及用于制備包含一種或多種還原性氣體(如點(diǎn)燃性還原性氣體)的組合物的方法。

14、本發(fā)明還涉及用于使污染性氣體分解的組合物和方法。本發(fā)明還涉及用于降低工業(yè)過(guò)程所產(chǎn)生的污染物物種的量的組合物和方法。在某些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種反應(yīng)容器或煙囪，本文所描述的組合物或方法在所述反應(yīng)容器或煙囪中提供或進(jìn)行，以使污染物物種分解。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開(kāi)提供了一種用于使排放物源中的微粒污染物分解的方法，所述方法包含(i)通過(guò)第一噴嘴系列將還原性氣體注入到包含所述微粒污染物的所述排放物源中，(ii)通過(guò)所述第一噴嘴系列或第二噴嘴系列將可燃?xì)怏w注入到所述排放物源中，以及(iii)在存在所述還原性氣體的情況下點(diǎn)燃所述可燃?xì)怏w，由此使所述微粒污染物分解。

2、本公開(kāi)還提供了一種用于使排放物源中的微粒污染物分解的方法，所述方法包含(i)向液體中輸注還原性氣體和偏硅酸鹽，其中所述輸注涉及在湍流條件下進(jìn)行混合，其中所述還原性氣體和/或所述偏硅酸鹽與水溶液反應(yīng)，以產(chǎn)生還原性液體，所述還原性液體的氧化還原電位(orp)值為約-100mv或更負(fù)，(ii)通過(guò)第一噴嘴系列將所述還原性液體注入或噴射到包含所述微粒污染物的所述排放物源中，(iii)通過(guò)所述第一噴嘴系列或第二噴嘴系列將可燃?xì)怏w注入到所述排放物源中，以及(iv)在存在所述還原性液體的情況下點(diǎn)燃所述可燃?xì)怏w，由此使所述微粒污染物分解。

3、本公開(kāi)還提供了一種用于使微粒污染物分解的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含：(a)室(例如，位于排放物煙囪中)，所述室接收來(lái)自排放物源的微粒污染物；(b)加熱源或點(diǎn)燃源；以及(c)多個(gè)噴嘴，每個(gè)噴嘴將以下任一種注入到所述室中：(i)來(lái)自還原性流體離開(kāi)管線的還原性流體和來(lái)自可燃?xì)怏w離開(kāi)管線的可燃?xì)怏w，其中所述還原性流體離開(kāi)管線接收來(lái)自還原性流體注入管線的還原性流體，并且所述可燃?xì)怏w離開(kāi)管線接收來(lái)自燃燒氣體注入管線的可燃?xì)怏w，或(ii)來(lái)自單個(gè)流體離開(kāi)管線的還原性流體與可燃?xì)怏w的混合物，其中所述還原性流體通過(guò)還原性流體注入管線流入到所述單個(gè)流體離開(kāi)管線中，并且所述可燃?xì)怏w通過(guò)可燃?xì)怏w注入管線流入到所述單個(gè)流體離開(kāi)管線中，或(iii)(i)與(ii)的組合，其中所述噴嘴和所述流體注入管線被配置成使得所述還原性流體和所述可燃?xì)怏w兩者被注入或噴射到所述室中，并且其中所述加熱源或點(diǎn)燃源在存在所述還原性流體的情況下點(diǎn)燃注入或噴射到所述室中的所述可燃?xì)怏w，由此使所述室中的所述微粒污染物分解并使離開(kāi)所述室的微粒污染物或排放物減少。

4、通過(guò)以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它方面將變得顯而易見(jiàn)。鑒于以下公開(kāi)，本發(fā)明的另外的方面對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的。

技術(shù)特征：

1.一種用于使排放物源中的微粒污染物分解的方法，所述方法包含：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包含通過(guò)所述第一噴嘴系列注入還原性氣體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包含通過(guò)所述第一噴嘴系列噴射還原性液體。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述還原性液體是通過(guò)向液體中輸注還原性氣體和偏硅酸鹽制成的，其中所述輸注涉及在湍流條件下進(jìn)行混合，其中所述還原性氣體和/或所述偏硅酸鹽與水溶液反應(yīng)，以產(chǎn)生還原性液體，所述還原性液體的氧化還原電位(orp)值為約-100mv或更負(fù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述排放物源是排放物煙囪。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述排放物煙囪與制造廠連通。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述排放物煙囪與車(chē)輛連通。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述可燃?xì)怏w是氫氣、氧氣或烷烴。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述可燃?xì)怏w是通過(guò)將點(diǎn)燃源引入到所述排放物源中點(diǎn)燃的。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述可燃?xì)怏w是通過(guò)將所述排放物源加熱到至少454華氏度的溫度點(diǎn)燃的。

11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中與點(diǎn)燃前的排放物相比，在步驟(iii)之后，所述排放物含有約50％或更少的所述微粒污染物。

12.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中與點(diǎn)燃前的排放物相比，在步驟(iii)之后，所述排放物含有約70％或更少的所述微粒污染物。

13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述微粒污染物的平均直徑為約100nm或更大。

14.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述微粒污染物的平均直徑為約500nm或更大。

15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一噴嘴系列和任選地所述第二噴嘴系列以圓形、盤(pán)旋形或螺旋形布置提供在所述排放物源中。

16.一種用于使微粒污染物分解的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含：

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)噴嘴將以下注入到所述排放物煙囪中：(i)來(lái)自還原性流體離開(kāi)管線的還原性流體和來(lái)自可燃?xì)怏w離開(kāi)管線的可燃?xì)怏w，其中所述還原性流體離開(kāi)管線接收來(lái)自還原性流體注入管線的還原性流體，并且所述可燃?xì)怏w離開(kāi)管線接收來(lái)自燃燒氣體注入管線的可燃?xì)怏w。

18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)噴嘴將以下注入到所述排放物煙囪中：(ii)來(lái)自單個(gè)流體離開(kāi)管線的還原性流體與可燃?xì)怏w的混合物，其中所述還原性流體通過(guò)還原性流體注入管線流入到所述單個(gè)流體離開(kāi)管線中，并且所述可燃?xì)怏w通過(guò)可燃?xì)怏w注入管線流入到所述單個(gè)流體離開(kāi)管線中。

19.根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中流體離開(kāi)管線以環(huán)布置側(cè)向地環(huán)繞所述排放物煙囪，并且其中所述流體離開(kāi)管線連接性地連接到所述多個(gè)噴嘴，任選地其中所述流體離開(kāi)管線由連接性地連接到所述排放物煙囪的壁的支撐構(gòu)件支撐。

20.根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中流體離開(kāi)管線在豎直方向上盤(pán)旋形地或螺旋形地纏繞在所述排放物煙囪周?chē)⑶移渲兴隽黧w離開(kāi)管線連接性地連接到所述多個(gè)噴嘴，任選地其中所述流體離開(kāi)管線由連接性地連接到所述排放物煙囪的壁的支撐構(gòu)件支撐。

21.根據(jù)權(quán)利要求16至20中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述排放物煙囪與制造廠連通。

22.根據(jù)權(quán)利要求16至20中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述排放物煙囪與車(chē)輛連通。

23.根據(jù)權(quán)利要求16至22中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述還原性流體是還原性氣體。

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述還原性氣體是hydrogas、氫氧(克內(nèi)爾氣(knellgas))、布朗氣(brown's?gas)、泰勒氣(tylar?gas)或hho氣(克萊因氣(kleingas))。

25.根據(jù)權(quán)利要求16至22中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述還原性流體是還原性液體。

26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述還原性液體是通過(guò)向水溶液輸注還原性氣體和偏硅酸鹽產(chǎn)生的，其中所述輸注涉及在湍流條件下進(jìn)行混合，其中所述還原性氣體和/或所述偏硅酸鹽與還原性水溶液反應(yīng)。

27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述還原性液體包含還原性帶負(fù)電荷的氣體與還原性堿性液體的組合，任選地其中所述帶負(fù)電荷的氣體是hydrogas，并且所述還原性高堿性液體是orp液體或hrnorp液體，任選地所述orp液體或所述hrnorp液體與重整偏硅酸鈉(rls)的組合。

28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述還原性液體的氧化電位(orp)值為約-100mv或更負(fù)。

29.根據(jù)權(quán)利要求16至28中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述可燃?xì)怏w是氫氣、氧氣或烷烴。

30.一種用于由根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)使微粒污染物分解的方法，所述方法包含：

31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述還原性流體是還原性氣體，任選地其中所述還原性氣體是hydrogas、氫氧(克內(nèi)爾氣)、布朗氣、泰勒氣或hho氣(克萊因氣)。

32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述還原性流體是在權(quán)利要求26至28中任一項(xiàng)中所闡述的還原性液體。

33.根據(jù)權(quán)利要求31或權(quán)利要求32所述的方法，其中所述可燃?xì)怏w是氫氣、氧氣或烷烴。

34.根據(jù)權(quán)利要求30至33中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述可燃?xì)怏w是通過(guò)致動(dòng)所述點(diǎn)燃源點(diǎn)燃的。

35.根據(jù)權(quán)利要求30至33中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述可燃?xì)怏w是通過(guò)將所述排放物煙囪加熱到至少454華氏度的溫度點(diǎn)燃的。

36.根據(jù)權(quán)利要求30至35中任一項(xiàng)所述的方法，其中與在不存在所述方法的情況下離開(kāi)所述排放物煙囪的排放物相比，在步驟(iii)之后，從所述排放物煙囪離開(kāi)的排放物含有約50％或更少的所述微粒污染物。

37.根據(jù)權(quán)利要求30至36中任一項(xiàng)所述的方法，其中與不存在所述方法的微粒污染物相比，在步驟(iii)之后，所述微粒污染物已分解了至少50％。

38.根據(jù)權(quán)利要求30至37中任一項(xiàng)所述的方法，其中從所述排放物煙囪排放的所述排放物基本上或大體上不含平均直徑為約500nm或更大的微粒污染物。

39.根據(jù)權(quán)利要求30至38中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述多個(gè)噴嘴以圓環(huán)布置安置在所述排放物煙囪中。

40.根據(jù)權(quán)利要求30至38中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述多個(gè)噴嘴以盤(pán)旋形或螺旋形布置安置在所述排放物煙囪中。

41.根據(jù)權(quán)利要求30至40中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述排放物煙囪與制造廠連通。

42.根據(jù)權(quán)利要求30至40中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述排放物煙囪與車(chē)輛連通。

技術(shù)總結(jié)
公開(kāi)了一種使存在于排放物氣體中的微粒污染物分解的方法。還公開(kāi)了用于在用于清潔排放物氣體的方法中使用的組合物以及制備所述組合物的方法。還公開(kāi)了被配置成執(zhí)行分解過(guò)程以從排放物氣體中去除微粒污染物的系統(tǒng)。

技術(shù)研發(fā)人員：D·埃切韋里坎波斯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：阿爾特德實(shí)驗(yàn)室有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19