CN103079673B - 改进的烟气净化装置及净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改进的烟气净化设备和方法。所述烟气净化器包括使烟气进入系统的双管或两管系统。通过烟气与预注入区域的碱之间的反应，以及随后经旋风分离器单元在初步注入区域和通路中进一步反应而完成净化。在本发明的优选实施例中，其包括通路系统，在系统故障时烟气通过该通路自动直接排放至大气中。从设备排放的经净化的气体满足或超出了国际排放标准。

Description

改进的烟气净化装置及净化方法
相关申请的交叉引用
本申请为于2011年7月25日提交的国际(PCT)申请PCT/IL2011/000598的国家阶段，该申请要求以于2010年7月25日提交的以色列专利申请207208为优先权。
技术领域
本发明涉及用于除去不想要的化学和/或颗粒物质烟气的装置和方法。特别地，本发明涉及设定为在具有受限空间的地点、例如船舶上进行操作的装置和方法。
背景技术
船舶迅速成为欧盟空气污染物的最大来源。除非采取更多行动，否则到2020年时，其将超过全部陆地污染物的总和，成为气体与颗粒污染物的最重要来源。
因此，国际海事组织(IMO)已加强了对硫氧化物(SOx)和颗粒物质(PM)减排的要求(59th session of the Marine Environment Protection Committee,16July 2009)。其中一种降低硫氧化物排放的方法是使用低硫燃料，同时IMO条例也允许使用另一种替代技术，即降低所排放气体中的硫含量。
使用氢氧化钠溶液的湿法净化广泛地用于烟气脱硫(flue gasdesulfurization,(FGD)。对于可用空间受限的船舶，设备尺寸是极其重要的，因此，设备尽可能地节省空间、同时使液体与烟气之间的接触面积最大化，这是很关键的。其它限制湿法净化器用在船舶上的因素包括重量和电能限制。典型的湿法净化器能移除烟气中约80％的SOx。而在许多情形下，这一SOx量是不够的。
日本专利8281055公开了一种烟气净化设备，其中进入净化器中的气体围绕废气管道的圆周循环流动。美国专利4273750公开了一种干法烟气净化器的类似方法。美国专利4334897公开了一种湿法烟气净化设备，其中通过迫使气体流经一系列折流板而使气体-液体接触面最大化。然而，这种设备结构不紧凑，且设计复杂。
迄今为止，大多数应用中，每个气体源都使用一个净化器。这些净化器中多是“喷淋塔(spray tower)”类型，其具有大容积和相对低的气流速度。因此，长期以来仍存在着对这样的湿法烟气净化器的需求：其效率高，结构紧凑，设计简单，特别地是一种满足上述技术需求、同时足够紧凑以便应用在例如船舶内等场合的湿法烟气净化器。
发明内容
在此公开的烟气净化设备用于满足上述长期以来的需求。在本发明的一个优选实施例中，进气和输出管同心地排布，从而减少该设备所需的空间。如以下详细所述的，在此公开的设备由于两个主要原因而具有高效率。第一，其包括用于使通过设备(例如风扇)的气流加速的装置，其中，所述装置位于远离烟气进气处的位置。所述设备不依赖于进入气体的压力来驱动流经系统的气流，而是用风扇形成压力差，该压力差产生明显更高压的气流，带来效率的提高，从而减小了设备所需空间及设备重量。通过风扇与气体再循环的结合使用，进一步减小了空间和重量，从而使单个净化单元能用于多个烟气源。所需的传统能量需至少部分由涡轮增压器提供，而这将降价废气排放及其特定的油耗。另外，在此所公开的设备实质上用作“双净化器”。如下所述，该净化设备包括由若干管道构成的区段，烟气流经这些管道并与流体接触；在流过该部段后，气体流继续进入旋风净化器，以进行进一步清洁。意想不到的是，整体效率比每个净化器单独作用时所预期的效率明显提高；在典型实施例中，97％到99％的污染物(例如SOx)都从烟气气流中移除了。
因此，本发明的一个目的是，公开一种如以上任意所述的用于降低气体流中至少一种成分的浓度的双管道气体净化设备，其中所述设备包括：(a)输入装置，其适于将至少一种气流引入所述气体净化设备；(b)排废装置，其适于从所述气体净化设备中释放至少一种气体流；(c)双管道，其包括输入管和容纳在所述输入管内的输出管，以及所述输出管的外壁与所述输入管的内壁之间的空间，所述双管道进一步包括第一端部和第二端部；(d)用于提供所述输入装置与所述输入管之间流体连接的装置；(e)用于提供所述输出管与所述排气装置之间流体连接的装置；(f)至少两个桥接管，其与所述输入管的所述第二端部流体连接，所述桥接管大致在所述输入管的第二端部围绕所述输入管圆周地分布；(g)流体引入装置，其适于将至少一种流体引入所述气体净化设备；(h)用于所述间隔的密封装置，所述密封装置包括大致分布在所述输入管的所述第一端部的第一密封装置，；以及大致分布在所述输入管的所述第二端部的第二密封装置；所述密封装置适于防止所述输入管与包围着所述设备的大气之间产生质量流，并进一步适于通过所述输入管维持所述输入装置与所述至少两个桥接管之间的流体连接；以及(i)旋风分离器单元，所述旋风分离器单元包括：与所述至少两个桥接管流体连接的旋风单元输入装置，旋风分离器，与所述输出管的所述第二端部流体连接的气体排气装置，以及液体/固体排气装置。
本发明的另一目的是，公开如以上任意所述的气体净化设备，该气体净化设备进一步包括用于使经过所述桥接管的气体流加速的装置。
本发明的另一目的是，公开如以上任意所述的气体净化设备，其中至少一个桥接管与所述输入管同心地分布。
本发明的另一目的是，公开一种如以上任意所述的用于降低气体流中至少一种成分的浓度的双管气体净化设备，其中所述设备包括(a)输入装置，其适于将所述至少一种气体流引入所述气体净化设备；(b)排废装置，其适于从所述气体净化设备中释放气体流；(c)至少两个输入管，每个输入管包括第一端部和第二端部；(d)输出管，其包括第一端部和第二端部；(e)用于在所述输入装置与每个所述输入管之间提供流体连接的装置；(f)用于在所述输出管的所述第一端部与所述排废装置之间提供流体连接的装置；(g)至少一个桥接管，其与每个所述输入管的所述第二端部流体连接；(h)流体引入装置，其适于将至少一种流体引入所述设备；(i)用于使经过至少一个所述桥接管的所述气体流加速的装置；(j)旋风分离器单元，所述旋风分离器单元附加地包括与所述至少两个桥接管流体连接的旋风单元输入装置，旋风分离器，与所述输出管的所述第二端部流体连接的气体输出装置，以及液体/固体排气装置。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述输入装置包括至少一个输入管。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的双管气体净化设备，其中至少两个所述输入管彼此大致平行。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中用于使经过所述桥接管的所述气体流加速的所述装置包括多个风扇，其中至少一个风扇分布在每个所述桥接管中。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中用于使经过所述桥接管的所述气体流加速的所述装置包括位于所述输出管内的至少一个风扇。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中用于使经过所述桥接管的所述气体流加速的所述装置包括位于每个所述桥接管中的两个风扇。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述风扇的总容量大于或等于所述气体流流经所述输入装置的速率。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述流体引入装置适于将流体引入所述装置的所述气体流下游，以使所述气体流加速。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述流体引入装置适于在选自下组的至少一个位置处将所述至少一种流体引入所述气体流中：(a)所述间隔，(b)所述桥接管，(c)大致位于所述输入管的所述第二端部，(d)大致位于所述旋风分离器的入口处，以及(e)大致位于输出管的所述第二端部。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述流体引入装置至少部分围绕所述输出管分布。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述流体引入装置适于将流体引入所述输入管中。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述流体引入装置适于将流体引入至少一个所述桥接管中。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述流体引入装置包括多个喷嘴，所述喷嘴以使至少部分所述流体以液滴形式进入所述气体流的方式设置。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述流体引入装置包括至少一个环行线和至少一个喷嘴，所述喷嘴与所述至少一个环形线流体连接，并适于喷射液滴形式的流体。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述流体引入装置包括至少一个围绕所述旋风单元上表面分布的文氏管(Venturi)入口。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述流体引入装置包括：(a)至少一个环形线和至少一个喷嘴，所述喷嘴与所述至少一个环形线流体连接，并适于喷射液滴形式的流体；以及(b)至少一个围绕所述旋风单元上表面分布的文氏管入口。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，所述气体净化设备进一步包括壳体，所述壳体大致靠近所述输入管的所述第一端部而设置，其中所述至少一个通道将所述输入装置连接至所述输入管，连接所述第一流体引入装置与至少一个流体源的所述至少一个通道、以及连接所述输出管的所述第一端部与所述排废装置的所述至少一个通道至少部分地容纳在所述壳体内。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述第一密封装置包括位于所述壳体与所述一个或多个外部管之间的机械连接。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，该气体净化设备进一步包括至少一个旁路通道，其用于在所述输入管与下组中至少一个之间提供流体连接：(a)所述输出管；(b)所述排废装置；以及(c)大气。
本发明的另一个目的是，公开一种包括旁路通道的气体净化设备，该气体净化设备进一步包括环绕所述旁路通道的罩管。
本发明的另一个目的是，公开一种包括旁路通道的气体净化设备，其中所述旁路通道是可密封的，当所述旁路通道打开时，提供所述流体连接。
本发明的另一个目的是，公开一种包括旁路通道的气体净化设备，其中所述旁路通道大致位于所述输入管的所述第一端部。
本发明的另一个目的是，公开一种包括旁路通道的气体净化设备，其中所述旁路包括围绕所述通路的圆周分布的多个风标。
本发明的另一个目的是，公开一种包括旁路通道的气体净化设备，其中所述旁路适于用作液滴捕获器。
本发明的另一个目的是，公开一种包括旁路通道的气体净化设备，当大致位于所述输入管一预定端部的预定位置处的气压超过在大致位于所述输出管同一端部的某位置测得的所述输出管内的气压时，所述旁路通道适于允许至少部分所述气体流绕过所述输入管；当大致位于所述输入管一预定端部的预定位置处的气压小于或等于在大致位于所述输出管同一端部的某位置的所述输出管内的气压时，所述旁路通道适于允许至少部分所述气体流经过所述设备再循环。
本发明的另一个目的是，公开一种包括旁路通道的气体净化设备，其中所述输入装置包括至少一个进气管；且所述旁路通道包括至少一个铰接至所述输入管内部的阻尼器，所述阻尼器的区域足够大，以使得在其行程的一个尽头处，所述阻尼器基本阻挡了经所述输入管与选自下组至少之一的部件之间流体连接的气流：(a)所述输出管；(b)所述排废装置，以及(c)大气；而在其行程的另一个尽头处，所述阻尼器基本阻挡了来自从所述进气管到所述输入管的气流；当所述排废管内的压力超过所述输入管内的压力达预定量时，所述阻尼器还适于从其阻挡所述排废管的位置移至其阻挡所述进气管的位置。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，该气体净化设备进一步包括流体再循环装置，所述流体再循环装置包括：流体收集装置，所述流体收集装置设置在所述输入管内；以及流体输送装置，其适于将所述流体收集装置收集的流体中至少一部分送至所述至少一个流体引入装置中至少一个。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，该气体净化设备进一步包括流体凝结装置，其适于使气体中悬浮的液滴凝结。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，该气体净化设备进一步包括再循环装置，其用于从所述旋风分离器单元的所述液体/固体出口将液体输送至至少一个所述液体源。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述预定物质选自下组：(a)SOx；(b)NOx；(c)CO2；(d)颗粒物质；(e)多环芳烃；(f)以上任意组合。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述流体包括碱的水溶液。
本发明的另一个目的是，公开这样一种气体净化设备，其中所述碱为氢氧化钠。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述流体选择下组：(a)海水；(b)氢氧化钠水溶液；(c)去硬化海水中的氢氧化钠水溶液；(d)海水去硬化后的剩余液流；(e)来自所述设备内的回收流；(f)淡水；以及以上任意组合。
本发明的另一个目的是，公开这样一种气体净化设备，其中所述流体在被引入所述设备之前先进行了处理。
本发明的另一个目的是，公开这样一种气体净化设备，其中所述处理选择下组：(a)过滤；(b)沉淀；(c)添加吸收材料；(d)添加吸收材料；(e)离心分离；(f)添加碱；以及(g)以上任意组合。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述至少一个流体引入装置包括用于在相对于所述气流的方向上形成经过所述输入管的第一流体流的装置；以及用于在与所述第一流大致反向的方向上形成经过所述输入管的第二流体流、并引导使所述第二流夹带的至少部分流体与所述第一流中夹带的至少部分流体接触的装置。
本发明的另一个目的是，公开这样一种气体净化设备，其中所述第一流体流和所述第二流体流中的一个包括海水，且所述第一流体流和所述第二流体流中的另一个包括浓缩的碱溶液。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述设备位于船上。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中所述气体流包括烟气。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的位于船上的气体净化设备，其中所述烟气由至少一个位于船上的发动机产生。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的位于船上的气体净化设备，其中所述烟气由位于船上的锅炉产生。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，该气体净化设备进一步包括用于搅动所述输入管内的所述气体流的装置，该装置包括多个围绕所述间隔分布的风标。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，该气体净化设备进一步包括至少一个液滴捕获器。
本发明的另一个目的是，公开这样一种气体净化设备，其中所述液滴捕获器包括围绕所述输出管的外周分布的多个槽。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，其中至少一个所述流体引入装置与用于稀释浓缩的MOH溶液的装置流体连接，所述用于稀释浓缩的MOH溶液的装置包括：适于存储浓缩MOH溶液的存储罐；第二水溶液源；包括一个腔的膜构件；至少一个与所述存储罐流体连接的氢氧化物溶液入口，该入口适于允许流体、流体混合物和/或溶液进入所述腔；至少一个与所述第二水溶液源流体连接的水溶液入口，该入口适于允许流体、流体混合物和/或溶液进入所述腔；至少一个氢氧化物溶液出口；至少一个水溶液出口；以及位于所述腔内、以将所述腔分隔成以下格局的内壁：(a)至少一个氢氧化物流的腔，所述至少一个氢氧化物流的腔流体连接至至少一个氢氧化物溶液入口，还流体连接至至少一个氢氧化物溶液出口和(b)至少一个水溶液流的腔，所述至少一个水溶液流的腔流体连接至至少一个水溶液入口，还流体连接至至少一个水溶液出口；所述壁至少部分包括膜，所述膜适于从所述膜的一侧向另一侧选择性地传输水分子，所述膜的设置使得所述膜的一侧与所述至少一个氢氧化物液流的腔流体接触，而所述膜的另一侧与所述水溶液流的腔流体接触，且其中所述设备适于用来自第二水溶液、穿过所述膜传输的水对浓缩的MOH溶液进行稀释。
本发明的另一个目的是，公开这样一种气体净化设备，其中用于将以下其中之一(a)所述碱金属氢氧化物出口或(b)所述水溶液出口流体连接至所述净化单元的至少一个液体入口的所述装置包括用于将所述碱金属氢氧化物流体连接至所述净化单元的所述液体入口的装置。
本发明的另一个目的是，公开这样一种气体净化设备，其中所述第二水溶液源包括海水源和适于将海水送至所述第二水溶液的所述流体连接源的入口，以及水溶液入口。
本发明的另一个目的是，公开这样一种气体净化设备，其中所述膜选自下组：陶瓷膜、聚丙烯膜、聚磺酸酯膜以及以上任意组合。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的气体净化设备，所述气体净化设备进一步包括用于在进入所述旋风分离器之前收集废水流的收集装置。
本发明的另一个目的是，公开这样一种气体净化设备，所述气体净化设备进一步包括用于使至少部分所收集的废水在所述装置内再循环、以将流体引入所述设备的装置。
本发明的另一个目的是，公开这样一种气体净化设备，其中所述收集装置流体连接至一个罐。
本发明的另一个目的是，公开这样一种气体净化设备，其中所述罐适于敞开在大气中。
本发明的另一个目的是，公开这样一种气体净化设备，该气体净化设备进一步包括与所述罐流体连接的附加输入装置，所述附加输入装置适于将至少一种附加物质引入所述罐中。
本发明的另一个目的是，公开这样一种气体净化设备，该气体净化设备进一步包括适于对所述罐中内容物进行混合的混合装置。
本发明的另一个目的是，公开这样一种气体净化设备，该气体净化设备进一步包括与所述罐流体连接的排气装置，所述排气装置适于释放所述罐中内容物的至少一部分。
本发明的另一个目的是，公开这样一种气体净化设备，其中所述排气装置流体连接至一离心分离机。
本发明的另一个目的是，公开这样一种气体净化设备，其中所述附加输入装置适于输送选自下组的至少一种物质：Ca(OH)2、CaO、CaC03和海水去硬化后获得的盐水流。
本发明的另一个目的是，公开一种用于降低气体流中至少一种预定物质的浓度的方法，所述方法包括以下步骤：获取如以上任意所述的气体净化设备；将所述气体流引入所述一个或多个输入管中；经所述第一流体引入装置将流体引入所述气体净化设备，以使得至少部分所述气体流与至少部分所述液体相接触；将至少部分所述气体流引入所述旋风分离器单元；经所述第二流体引入单元将所述流体引入所述气体净化设备，以使得至少部分所述气体流与大致位于所述旋风分离器单元入口处的至少部分所述液体相接触；从所述旋风分离器单元内的、引入所述旋风分离器单元的至少部分所述气体流中分离出所述气体流夹带的至少部分任意液体和/或颗粒物质；在对所述气体流夹带的至少部分任意液体和/或颗粒物质进行分离的步骤后，经所述输出管排出所述气体流；以及从所述液体/固体输出口喷射至少部分所述液体和/或颗粒物质。
本发明的另一个目的是，公开这样一种方法，该方法进一步包括使经过所述桥接管的所述气体流加速的附加步骤。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的方法，该方法进一步包括使至少部分从液体/固体输出口喷射的所述液体进入所述气体净化设备中进行再循环的附加步骤。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的方法，该方法进一步包括在输入所述旋风分离器单元前，先从所述气体流中收集液体的步骤；以及在输入至少一个所述流体引入装置前，先使至少部分所收集的液体进行再循环的步骤。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的方法，该方法进一步包括以下附加步骤：在预定数量的选自下组的构件损坏时，使气体直接从所述输入装置流入所述排废装置，所述组由以下构件组成：所述第一流体引入装置；所述第二流体引入装置；所述旋风分离器单元；用于使经桥接管的所述气体流加速的所述装置；以及所述液体再循环装置。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：提供至少一种碱金属氢氧化物的浓缩溶液；提供第二水溶液；提供选择性地使水分子通过的膜；使所述碱金属氢氧化物溶液与所述膜的一侧相接触；使所述第二碱溶液与所述膜的另一侧相接触，以使水分子从所述第二水溶液经所述膜输送至碱金属氢氧化物溶液，其中在所述两种溶液与所述膜相接触的至少部分时间内，所述氢氧化钠溶液的浓度降低，而所述第二水溶液的浓度增大，且形成了稀释后的碱金属氢氧化物流与浓缩的第二水溶液流；以及将至少部分所述稀释后的碱金属氢氧化物流经至少一个所述液体引入装置引入所述气体净化设备中。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：将海水与SWPT模块内的碱溶液相混合，其中形成包括钙和/或镁化合物的沉淀物；将所述混合物分成至少两股流，其中至少一股是富含沉淀物的流，而至少一股是缺乏沉淀物的流；以及将至少部分所述富含沉淀物的流和缺乏沉淀物的流经至少一个所述液体引入装置引入所述气体净化设备中。
本发明的另一个目的是，公开这样一种方法，该方法进一步包括以下附加步骤：以闭环操作方式操作所述气体净化系统，利用该系统，低于已用溶液液流10％的量被排放。
本发明的另一个目的是，公开这样一种方法，该方法进一步包括以下附加步骤：以直通方式操作所述气体净化系统，用这种方式，所述大部分用过的溶液流被排放。
本发明的另一个目的是，公开这样一种方法，其中所述净化系统附加地包括预注入区。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的方法，该方法进一步包括以下附加步骤：将至少部分所述碱金属氢氧化物溶液的稀释液流经过位于所述预注入区的至少一个入口引入所述净化系统。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的方法，该方法进一步包括提供渗透压力的附加步骤，其中所述渗透压力免除了使用分离的注入泵的需要。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的方法，该方法进一步包括以下附加步骤：在将所述气体流进气所述旋风分离器单元前，先从所述气体流中收集液体；以及将至少部分这股流引入罐中。
本发明的另一个目的是，公开这样一种方法，该方法进一步包括以下附加步骤：使至少部分所收集的液体进入所述流体引入装置中进行再循环。
本发明的另一个目的是，公开这样一种方法，该方法进一步包括以下附加步骤：在大气中打开所述罐；使所述罐内至少部分水蒸发。
本发明的另一个目的是，公开这样一种方法，该方法进一步包括以下附加步骤：将添加物质添加至所述罐中。
本发明的另一个目的是，公开这样一种方法，其中将添加物质添加至所述罐中的步骤进一步包括以下附加步骤：添加选自下组的至少一种物质：Ca(OH)2、CaO、CaCO3和海水去硬化后获得的盐水流。
本发明的另一个目的是，公开这样一种方法，该方法进一步包括对所述罐的内容物进行混合的附加步骤。
本发明的另一个目的是，公开这样一种方法，该方法进一步包括排放所述罐的至少部分内容物的附加步骤。
本发明的另一个目的是，公开这样一种方法，其中所述排放所述罐中至少部分内容物的步骤包括将所述罐的至少部分内容物排入离心分离机的附加步骤。
本发明的另一个目的是，公开一种如以上任意所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：如果所述输入管内的压力比所述输出管压力低一定量，提供所述输入装置与下组中至少一个之间的流体连接：(a)所述输出管，(b)所述排废装置，以及(c)大气，而如果所述输入管内的压力比所述输出管压力低一定量，则封闭所述输入装置与所述排气装置之间的所述流体连接；从所述输入管向下组中至少一个直接传送所述气体流：(a)所述输出管，(b)所述排废装置，以及(c)大气。
附图说明
为理解本发明的建构和实际使用，以下结合附图描述本发明，其中：
图1为本发明一个实施例的示意图；
图2为根据本发明一个实施例的废气歧管排布的示意图；
图3为本发明一个实施例的俯视示意图；
图4为根据本发明一个实施例的设备内的相对压力的图示；
图5为根据本发明一个实施例的旁路/再循环/液滴捕获器单元的示意图；
图6为本发明一个实施例的图示，其包括液滴捕获器和用于搅动进气废气的装置；
图7为根据本发明一个实施例的旁路系统实施例的示意图；
图8展示了用于在从根据本发明一些实施例的设备中排放废水前、对废水进行清洁的方法的步骤；
图9展示了根据本发明一个实施例的MOH稀释单元；
具体实施方式
以下将结合附图和优选实施例来描述本发明。出于解释说明目的，描述了具体细节，以帮助透彻理解本发明。在不脱离发明本质的前提下，还有细节不同于本发明的其它实施例，这对本领域技术人员是显而易见的。本发明并不限于附图或说明书所描述的内容，而是仅如权利要求所言的，其适当范围只由所述权利要求最宽泛的解释来确定。
如在此所称地，表述“Nm”指的是“标准立方米”。
如在此所称地，表述“废水”指的是至少一次流经在此所述的设备的任何水，或至少一次流经在此所述的设备的任何水溶液或水悬浮液。该术语可非限制性地指可再利用废水(graywater)、黑水、浑水(turbid water)或水中固体颗粒的悬浮液。所述术语还可非限制性地指处理后流经所述设备的水。
如在此所称地，关于液体的存储，术语“罐”指的是用于液体存储的任意设备，
如在此所称地，表述“MOH”指的是不参照化学计量法的碱性氢氧化物，包括但不限于碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物和氢氧化铵，其中“M”指的是平衡离子。
如在此所称地，表述“SWPT”指的是“海水预处理(seawater pretreatment)”。
如在此所称地，在涉及数量时，术语“约”表示公称数量的±20％。
参见图1A，其(未按比例地)示意了本发明一个实施例(10)。烟气经输入装置100进入设备，该输入装置100与发动机的一个或多个排气口或要净化的烟气的源流体连接。在图示实施例中，输入装置100包括位于壳体104内的多个分离式输入管102。输入装置100与输出管110的一端流体连接。在本发明的优选实施例中，输入管102形成歧管，该歧管收集来自一个或多个源的未净化废气，并使来自所述源的气流保持分离，直到其在输入管110中混合。图1B展示了所述设备的第二视图，其中箭头示意了气流方向。
参见图2，其展示了歧管102的典型非限制性实施例。在该实施例中，所述歧管包括三个独立的进气口：主发动机进气口102A、辅助发动机进气口102B和锅炉进气口102C。图中示出了这些进气口与气体混合所在的输入管110以及排废装置150的关系。以下将详细描述图示的旁路单元400(在所示实施例中为主发动机旁路400a和辅助发动机旁路400b)。
所述输入管的第二端部与多个桥接管120流体连接；所述实施例包括两个桥接管(120a和120b)。每个输入管的两端是封闭的，这样，气体不能逃逸至大气中。参见图3，其展示了根据本发明一个实施例的桥接管的分布。如图所示，在本发明的优选实施例中，桥接管围绕输入管偏心地分布。即，所述桥接管的分布方式使所述管不直接跨过对方，且每个桥接管的水平轴延长线不与输入管的水平轴交叉。
所述桥接管与旋风分离单元130的入口流体接触。所述旋风分离器单元可以是根据现有技术任何已知类型的普通设计。旋风分离器单元130的入口开在侧面。气体经出口134从旋风分离器顶部排出(图1中未示出)。旋风分离器单元的底部具有液体/固体输出口136，用于喷射从旋风分离器中的气体流分离的液体和/或颗粒物质。大部分水收集在旋风分离器单元的底部水仓中，由重力流而排出(例如经管道，图中未示出)至环境(船舶应用时的海洋)中或用于回收的系统罐中。如有必要，在排放至环境或进行回收前，对水进行处理，以使水符合向环境排放的适当标准，或使其具有在系统中进行回收所需的特质。由此喷射的液体可从设备10中排除；例如，在水体上或近水体应用、例如用在船舶上时，可直接将液体喷射至水体内。在本发明的其它实施例中，将液体/固体输出口喷射的至少部分液体回收进气体测出设备。
所述气体从旋风分离器单元中排出后，进入输出管140，该输出管140与旋风分离器单元的出口流体连接。如图所示，在本发明的优选实施例中，所述输出管分布在输入管内，即，所述输入/输出管系统形成了双管。所述输出管的直径相对于输入管的直径足够小，以为烟气留出足够空间，所述烟气从输入装置流入旋风分离器。输出管140与将气体流从设备中排出的排废装置150流体连接。所述排废装置可包括一个或多个开口、附加管道或用于从气体流经的设备中排出气体的任何其它已知装置。
除了这些优选的“双管”实施例，其它设置的输入和输出管也都在本发明的范围内。特别地，在本发明的其它实施例中，本发明包括多个输入管。在这些“两管”实施例中，输入管可位于输出管的外部。在优选的两管实施例中，输入管彼此大致平行。在这些实施例中，至少一个桥接管与每个输入管的第二端部流体连接。其余流体连接如上述的“双管”实施例中一样。
箭头示意了流经设备的气体流的大致方向。在本发明的优选实施例中，所述设备进一步包括用于使气体流加速的装置。在图示实施例中，该加速装置包括位于桥接管内或桥接管端部的多个风扇(在图示实施例中，示出了两个风扇125a和125b)，这些风扇以使流经桥接管、流向旋风分离器的气流加速的方式分布。所述风扇的容量超出了每给定尺寸和容量的烟气源预期的最大废气产出量。
所述设备还包括用于流体引入的装置。在沿着流经输入管、桥接管或旋风分离器的气流的一个或多个点引入流体。在本发明优选实施例中，所述流体包括氢氧化钠水溶液；在其它实施例中，所述流体可以是任意适当的碱性水溶液、海水、淡水、淡盐水、可再利用的废水、黑水、海水去硬化后残余的水、氢氧化钠在硬化后的海水中的溶液，或与烟气流中希望移除的物质发生反应的其它任何已知液体。如以下将详细叙述的，所述液体可包括(全部或部分地)从所述设备内回收的流体。
在本发明的优选实施例中，例如图1所示的实施例，流经系统的气体流暴露在位于两处的引入流体中。预注入装置160大致在输入装置100或在输入管110的第一端部处引入流体。可通过现有技术中的任何已知装置(喷嘴、管道、用于形成雾的装置等)来引入流体。所述流体引入装置与流体源流体接触，并与气流相隔离。在图示实施例中，也从到旋风分离器单元的入口处引入流体。在本发明的优选实施例中，预注入阶段包括将流体引入输出管的多个喷嘴(可能包括单独的多组喷嘴)，流体在输出管与未经处理的烟气相接触。所引入的流体可包括多个不同成分。例如，在本发明个更优选实施例中，通过一组喷嘴引入了浓缩的氢氧化钠溶液，而通过第二组喷嘴引入了另一种液体(非限制性地如海水)。在最优选的实施例中，浓缩的氢氧化钠溶液包括水中约50％(w/w)的氢氧化钠的溶液。风扇125确保预注入的流体与气体流良好地混合。所述预注入步骤还用于在气体流经过风扇前先使气体流冷却；在本发明的典型实施例中，在到风扇的入口处的气体温度为约80℃。
在本发明的优选实施例中，注入大量流体的初步流体注入操作在靠近旋风分离器单元130的入口处进行。在优选实施例、如图1所示的实施例中，多个环线170与至少一个喷嘴流体连接；在最优选实施例中，至少一个与喷嘴流体连接的文氏管入口围绕旋风分离器单元的上表面分布。该输入系统注入液滴形式的液体，以增强与气体的接触。通过流经旋风分离器单元的气体/液体流而提供附加的气体-液体接触。在本发明的优选实施例中，初步流体注入步骤时注入的流体为海水、淡水或二者的混合物。
整个设备坐落于底座180上。在典型实施例中，所述底座包括位于风扇和入口罩下方的水平框架。在一些实施例中，例如在对先前并非净化器专用的区域作出改进的那些实施例中，所述底座包括托架状构造，其焊入在支承系统上部的主框架中。该底座安装在最便于使用设备的位置上。例如，其可坐落于陆地上，且收集液体/固体分离器136的输出物以回收或处理，或位于坐落在水体上方的设备中，从而使液体/固体分离器的输出物直接排入水体。所述底座还可位于船只、船舰或其它海上交通工具中。为应用于船舶上，基本框架结构可进一步由连接至船舶烟囱的支索来支承。在净化设备安装在烟囱内的其它穿上应用的实施例中，可为设备的上部提供附加支承件，框架和附加支承件都一体式集成在烟囱结构中。在一些实施例中，底座180坐落于已知的任意类型的更大支承结构中。
在本发明的设备的优选实施例中，所述设备进一步包括旁路单元，以下将详细进行描述。所述旁路单元设计为用于在设备发生故障时使气流(例如，从入口100直接到排放口150的气流)改道。参加黏土4，其展示了在图1所述实施例运转时气流内的压力分布。图4中用字母A到G标示出气流内的七个位置。图4B展示了这七个位置的相对压力。实线表示正常操作时的压力。从点A(入口100)到位于桥接管内的点C，压力下降了。在位于旋风分离器入口上(即，风扇后方)的点D处，压力再次升高，接着随气体流至排放口150(点G)而下降，在排放口150处压力基本为大气压。特别地，点B处的压力低于点F处的压力。图中虚线表示设备故障导致的故障状态。在这种情形下，由于气流流动更慢，因此点B处的压力升高了，其升值高于点F处的压力。当发生这种故障时，旁路通道(以下将详细描述)提供了输入管110与输出管140之间的流体连接，从而使气流改道，绕过净化设备。
在优选实施例中，本发明进一步包括对用于清洁烟气的已使用流体进行再循环的装置。所述再循环系统包括位于输入管内部的流体收集装置，以及适于将至少部分该收集的流体送至蓄液器的流体输送装置，用于与烟气发生反应的液体存储在所述蓄液器中。在包括双管系统的设备的一些实施例中，流体收集装置围绕输出管的外径而分布。在本发明的一些实施例中，流体收集装置包括至少一个液滴捕获器。可使用现有技术任何已知的适当的液滴捕获器。在一些实施例中，全部或部分经过液体/固体输出口136而留在系统中的流体被收集，送回至系统中进行回收。
参见图5，其展示了根据本发明一个实施例的旁路/液滴捕获器/再循环(bypass/droplet catcher/recirculation,BDR)单元。所述BDR单元300围绕输出管140分布。图5a展示了本发明一个典型实施例中的设备内的BDR的位置；图5b展示了BDR单元本身的放大视图。该BDR单元为输出管的一段，其具有罩管310，该罩管310的顶端封闭、底端打开。更大的罩管的内径通常比输出管外径大约35％。例如，在一个实施例中，输出管的外径为1.1m，罩管通常将具有1.5m的外径。所述BDR单元具有开口槽，能允许清洁的废气从输出管流入输出管(再循环模式)，或使未经处理的烟气从舒服管直接流入输出管(旁路模式)。在典型实施例中，所述槽约为10cm×60cm。在典型实施例中，所述槽上形成有风标，以迫使流经这些风标的气体在与旋风分离器单元产生的旋风所引起的循环同向的方向上进行循环。在再循环模式中，该受迫再循环气体夹带着朝着输出管的壁引入的液体的液滴，在旋风效应下穿过所述槽。
在单元中再循环的废气部分取决于所产生的废气的量、即发动机载荷变化而有所不同，而经系统进行再循环的气体量发生是不同的，使得风扇125以恒定功率运转。随着发动机或锅炉载荷的波动，调节经系统进行再循环的气体的量，以补偿所述单元与废气源之间无专用的调节机构的问题。BDR的这一特征使所有排废源都连接至单一的气体/液体接口，而不影响各废物管道内的背压。因此，气体净化系统的操作完全独立于发动机载荷和涡轮增压器或净化风扇所产生的背压。本发明公开的设备在运转时，BDR允许将液体和清洁废气送回至未经处理的废气(输入管)侧进行回收。
如果风扇发生故障，则未经处理的烟气将被迫使以旁路模式通过系统和BDR单元。在这种方式中，船舶的操作可不受中断地继续进行，直到净化器故障得到维修，或打开了位于壳体104内的永久性的旁路开口。
通过BDR单元的这一回收特征，排废装置150内的压力保持接近恒定，并独立于发动机或锅炉载荷，相对于风扇速度125保持环境压力水平。涡轮增压器或锅炉风扇因而不受影响，且净化器可在任意理想气体流速和环境水流速下操作，独立于发动机或锅炉载荷。
参见图6，其展示了包括流体再循环系统的本发明的代表性实施例。在数字(20)所示的实施例中，液滴捕获器202位于靠近桥接管的输入管内。一个或多个液滴捕获器的位置不限于图中所示，图中所示的仅是出于示意性目的。
图6也展示了搅动装置201，其位于输入管内。该搅动装置可以是主动的(例如风扇)或被动的(例如多个风标)，其旨在增强气流中的湍流。这种湍流将加强气体与液体液滴的接触，从而提高从气体流中移除理想物质的效率。
参见图7，其展示了本发明优选实施例中的旁路系统400的一个实施例。在该旁路系统的最优选实施例中，每个输入管102具有独立于其它任何部件的附属旁路子系统。图7a展示了与设备作为整体的旁路系统。图7所示的实施例包括两个输入管102a和102b，每个输入管具有附属的旁路系统(分别为400a和400b)。每个旁路系统具有附属的排废口(在图7a所示的实施例中，分别为410a和410b)，其允许气体直接排放至大气中，后者，排废管410的输出端可连接至输出管140或排废装置150。参见图7b，其展示了典型的旁路系统。该旁路系统包括阻尼器420，其铰接至输入管102的内部，所述阻尼器的区域足够使阻尼器在其行程的一个尽头处阻挡流经排废管410的气流，而在其行程的另一个尽头处阻挡从进口管102到输入管110的气流。当进口管102中具有足够大气压时，阻尼器上升以关闭排废管410，而废气流入输入管110中。如果进口管中的气压下降，或背压增大(作为非限制性例子，由风扇125的功率损失或故障引起)，则阻尼器对排废管打开，气体不经过净化器便排放至大气中。在图示实施例中，锅炉进气口(102c，见图2)没有分离的旁路，BDR本身用作锅炉进气口的旁路。
当旁路单元运转时，排废装置150中的气压显然为大气压。排气管中最大压力比大气压高大约5mm汞柱。当风扇125以恒定速度运转时，输入管110中的压力将小于歧管(进气管)102的排气口的压力，比大气压高大约5mm汞柱。如果排废载荷下降(即，输入管内的压力下降)，则系统将通过增大流经BDR的气流来平衡该压降。
表1总结了对设备最优选实施例中的各种故障模式的系统响应，所述系统同时包括BDR300和旁路系统400。
在本发明的优选实施例中，留在设备内的液体在排放至环境中，在水处理单元(water treatment unit,WTU)中进行了处理。所述WTU用于清洁水质，使其达到排放水在浊度和PAH(聚芳烃)水平方面的法定要求。与碱一起注入，防止排放水的pH值降至可接受的限度之下。在本发明的优选实施例中，WTU包括监测器(可使用现有技术中的任意类型)，用于监测排放水的参数、例如pH值、PAH值和浊度，只有在满足或超出相关法定标准时，水才排放至环境中。
参见图8，其展示了用于处理根据本发明一些实施例的WTU中的废水的方法。图8a展示了一种一般性方法，其中相对少量碱溶液与烟气相接触；在优选实施例中，体积比(液体升数/Nm3气体)在大约0.02到约0.8之间。废水随后积存在罐内。所述罐可以为封闭式或面向大气敞开；在那些罐是面向大气打开的实施例中，使至少部分水蒸发，以使剩余溶液浓缩。图8b展示了用于处理根据本发明优选实施例的废水的更详细图示。所积存的废水进一步与来自与收集罐流体接触的源的含钙液流相接触。所述钙源包括含钙物质，例如CaO、Ca(OH)2、CaCO3、海水去硬化后的盐水流等。接着，使用现有技术中的已知手段来分离固体；非限制性例子包括沉淀和离心。处理后的废水随后释放至环境中，或者，在一些实施例中，再循环至流体引入装置，并返回至设备中。
在本发明的一些实施例中，其与用于利用海水来稀释浓缩的MOH溶液的设备集成为一体，所述设备在于2009年12月19日提交的以色列专利申请202817中公开，在此以引用方式并入该专利申请的全部内容。这种类型的设备尤其适用于船舶应用，这是因为其能输送高度浓缩溶液形式的MOH，该MOH溶液能原地稀释，因此进一步节省了空间，降低了重量。
参见图9，其中展示了使用海水来稀释MOH溶液的一种方法的典型实施例1000。MOH溶液存贮在罐1100内。在本发明的优选实施例中，溶液浓度为约10％到约50％的MOH(重量比)之间。在本发明一个更优选的实施例中，MOH溶液的浓度为约30％到约50％(重量比)之间。在本发明最优选实施例中，碱金属氢氧化物为氢氧化钠。
在此公开的方法和系统进一步包括膜构件1101，其包括至少一个膜1501。膜1501可选择性地传输水分子，但其能够漏过的溶质的量可以忽略不计。这类膜是现有技术中已知的；这种膜的适当材料的例子包括陶瓷、聚丙烯和聚磺酸酯。膜构件1101分隔成至少两个腔(在图9所示实施例中，其分隔成两个腔1101A和1101B)，其中膜1501分布于膜构件内，从而使位于腔1101A内的流体能与膜的一侧相接触，而腔1101B内的流体能与膜的另一侧相接触。膜构件1101的建构使得所述腔基本是彼此隔绝的，即从一个腔到另一个腔的分子的通道可仅通过膜1501形成。
MOH溶液从罐1100中流入膜构件1101；在图9所示实施例中，MOH溶液引入腔1101A中。在本发明优选实施例中，MOH溶液从罐1100中经阀1202、泵1302、止回阀1401和第二阀1204流入膜构件。
海水经海水入口1102被引入膜构件1101内(在图9所示实施例中，是进入腔1101B内)。在本发明的优选实施例中，海水经过泵1301和阀1201。除了与膜的两侧相接触外，海水和浓缩MOH溶液在整个过程中时彼此隔离的。在本发明的优选实施例中，MOH溶液与海水之间在膜构件内的体积比为约1:4000到1:400之间。在膜构件内，水穿过膜，从相对稀的海水溶液进入浓缩的MOH中，将MOH溶液稀释至预定水平，从而使海水浓缩。稀释的MOH从膜构件中出来，经阀1205进入加投点1103，而海水从膜构件中出来，经阀1202进入出口点1104。
阀1201到1205可以是现有技术中已知的任意类型；在本发明的优选实施例中，使用了球心阀。类似地，泵1301和1302以及止回阀1401可以是现有技术中已知的任意适当类型。
根据在此公开的方法，可使用比罐1100中的浓缩MOH溶液浓度低的任何水溶液来替代海水。在本发明的非限制性替代实施例中，第二水溶液选自下组：淡盐水、加工过的水、废水、工业水流、海水、至少部分处理后的盐水或以上任意组合。
随着水分子通过半透性膜而扩散，压力(或体积)将增大，直到达到渗透平衡。基于将50％的氢氧化钠稀释至5％而计算的理论渗透压至少为40巴。可通过控制MOH溶液与到膜构件的第二水溶液之间的流量比来调节这一压力。在本发明的一些实施例中，利用渗透压的这种增大来将稀释的MOH通过雾化喷嘴注入废气中。这些实施例具有节省大量能源的优点，因为对于每10L注入废气中的稀释MOH，仅需泵入约1L浓缩的MOH。
选择性地透过水的膜是现有技术中已知的；本发明的方法中使用的膜可以是适于与强碱以及本发明特定实施例中使用的第二水溶液延伸接触的任意类型。另外，所用的膜是适于限制经过膜的离子交换的类型。在本发明的优选实施例中，所述膜具有附加特征：能经受高的渗透压。在本发明的优选实施例中，所述膜选自下组：陶瓷膜、聚丙烯膜、聚磺酸酯膜和以上任意组合。
在稀释设备的优选实施例中，其包括SWPT模块。用一种越过一价离子而选择性地与二价离子结合的物质(SSBD)在SWPT模块内对水溶液进行处理。这种物质的非限制性离子包括絮凝剂、络合剂和离子交换物质。通过这种方法，可导致系统生成沉淀的二价离子、例如Ca++和Mg++，以形成SSBD-离子复合物或化合物的方式从用于处理烟气的溶液中选择性地移除。结合的SSBD-离子复合物随后从水溶液中分离；在一些实施例中，其添加至FFD系统产生的用过的水流中。至少部分剩余水溶液(即，SSBD-离子复合物从中移除的水溶液)与MOH溶液混合，所得混合物被引入FGD单元，并按上述对烟气进行处理。在优选实施例中，整个系统都位于船上。在优选实施例中，所述絮凝剂为水胶基絮凝剂。在一些实施例中，所述FGD系统包括至少一个旋风分离器单元，优选地为以上公开的类型。
实施例
实施例1
通过使用本发明的一个实施例，其中包括两个输入管，每个输入管连接至包括风扇的桥接管，使船上柴油机产生的流量约43,000Nm3/h的烟气与仅350m3/h海水(SW)相接触。所述发动机使用硫含量为3％重量比的燃油。进入和排出的气态流的温度分别为153℃和37℃。进入所述构件和从所述构件中排出的烟气流中的SO2浓度分别为570和66ppm，因此，通过仅使用SW，SO2浓度便降低了88.4％。
实施例2
通过使用与前述例子相同的设备，使船上柴油机产生的流量约43,000Nm3/h的烟气首先与4m3/h水中的120I/h的50％的氢氧化钠溶液相接触，然后与200m3/h海水相接触。所述发动机使用硫含量为3％重量比的燃油。进入和排出的气态流的温度分别为145℃和43℃。进入所述构件和从所述构件中排出的烟气流中的SO2浓度分别为580和6ppm，因此，这个例子中SO2浓度便降低了99％。
实施例3
在8项独立实验中，通过使用前述的总容积为约1.46m3设备，使最大输出为660kW的三气缸四冲程发动机产生的气体与水溶液相接触。表2给出了测试条件和每项实验结果。每一栏的最后一行描述的是基于消耗的燃油量和设备总SO2排放量而算得的燃料中的硫浓度。在所有情形中，所俘获的SO2都足够高，所述排放达到或超过了防污公约(MARPOLregulation)14Annex VI要求的燃油中0.1％的硫的限制。

Claims (21)

1.用于降低气体流中至少一种成分的浓度的气体净化设备(10)，包括：
a.输入装置(100)，用于将至少一种气体流引入所述气体净化设备中，所述输入装置包括至少一个进气管(102)；
b.排废装置(150)，用于从所述气体净化设备中释放出至少一种气体流；
c.双管，其包括输入管(110)、容纳在所述输入管内的输出管(140)以及位于所述输出管外壁与所述输入管内壁之间的间隔，所述输入管和所述输出管中的每一个管均包括第一端部和第二端部；
d.用于在所述输入装置(100)与所述输入管(110)之间提供流体连接的装置；
e.用于在所述输出管(140)与所述排废装置(150)之间提供流体连接的装置；
f.壳体(104)，其大致靠近所述输入管的所述第一端部而分布，其中至少一个通路连接所述输入装置与所述输入管，至少一个通路连接第一流体引入装置与至少一个流体源，且至少一个通路连接所述输出管的所述第一端部与所述排废装置，这些通路至少部分地容纳在所述壳体内；
g.至少两个桥接管(120)，其与所述输入管(110)的所述第二端部流体连接，所述桥接管围绕所述输入管呈圆周状分布，并大致位于所述输入管的所述第二端部；
h.用于所述间隔的密封装置，所述密封装置包括：
i.第一密封装置，其大致位于所述输入管的所述第一端部；包括所述壳体与一个或多个外管之间的机械连接；以及
ii.第二密封装置，其大致位于所述输入管的所述第二端部；
所述密封装置适于防止所述输入管与围绕所述设备的大气之间产生质量流，并适于进一步维持所述输入装置与所述至少两个桥接管之间经所述输入管的流体连接；
i.旋风分离器单元(130)，所述旋风分离器单元包括：
i.旋风单元输入装置(132)，其与所述至少两个桥接管流体相连；
ii.旋风分离器；
iii.气体输出装置(134)，其与所述输出管的所述第二端部流体相连；以及
iv.液体/固体输出口(136)；以及
j.流体引入装置，其适于在选自下组的至少一个位置处将至少一种流体引入所述气体流中：
(a)所述间隔，(b)所述桥接管，(c)大致位于所述输入管的所述第二端部，(d)大致位于到所述旋风分离器的入口处，以及(e)大致位于输出管的所述第二端部；
其中所述气体净化设备进一步包括多个风扇(125)，其中至少一个风扇分布在每个所述桥接管中，从而使经过所述桥接管朝着所述旋风分离器单元的所述气体流加速，所述风扇的总容量大于或等于所述气体流流经所述输入装置的速率。
2.用于降低气体流中至少一种成分的浓度的气体净化设备(10)，包括：
a.输入装置(100)，用于将至少一种气体流引入所述气体净化设备，所述输入装置包括至少一个进气管(102)；
b.排废装置(150)，用于从所述气体净化设备中释放气体流；
c.至少两个输入管(110)，每个输入管包括第一端部和第二端部；
d.输出管(140)，其包括第一端部和第二端部；
e.用于在所述输入装置与每个所述输入管之间提供流体连接的装置；
f.用于在所述输出管的所述第一端部与所述排废装置之间提供流体连接的装置；
g.壳体(104)，其大致靠近所述输入管的所述第一端部，其中至少一个通路连接所述输入装置与所述输入管，至少一个通路连接第一流体引入装置与至少一个流体源，且至少一个通路连接所述输出管的所述第一端部与所述排废装置，这些通路至少部分地容纳在所述壳体内；
h.至少两个桥接管(120)，其与所述输入管的所述第二端部流体连接；
i.旋风单元输入装置(132)，其与所述至少两个桥接管流体相连；
ii.旋风分离器；
iii.气体输出装置(134)，其与所述输出管的所述第二端部流体相连；以及
iv.液体/固体输出口(136)；以及
j.流体引入装置，其适于在选自下组的至少一个位置处将至少一种流体引入所述气体流中：
(a)所述桥接管，(b)大致位于所述输入管的所述第二端部，(c)大致位于到所述旋风分离器的入口处，以及(d)大致位于输出管的所述第二端部；
其中，所述气体净化设备进一步包括多个风扇(125)，其中至少一个风扇分布在每个所述桥接管中，从而使经过所述桥接管朝着所述旋风分离器单元的所述气体流加速，所述风扇的总容量大于或等于所述气体流流经所述输入装置的速率。
3.根据权利要求1或2所述的气体净化设备，其特征在于，该气体净化设备进一步包括至少一个位于所述输出管内的风扇。
4.根据权利要求1或2所述的气体净化设备，其特征在于，所述流体引入装置至少部分地围绕所述输出管分布。
5.根据权利要求1或2所述的气体净化设备，其特征在于，所述流体引入装置包括选自下组的部件：(a)多个喷嘴，以及(b)至少一个环行线和至少一个喷嘴，所述喷嘴与所述至少一个环形线流体相连，从而以液滴形式向所述气体流中引入至少部分所述流体。
6.根据权利要求1或2所述的气体净化设备，其特征在于，该气体净化设备进一步包括至少一个旁路通道，所述旁路通道用于在所述输入管(110)与下组中至少一个之间提供流体连接：(a)所述输出管(140)；(b)所述排废装置(150)；以及(c)大气。
7.根据权利要求6所述的气体净化设备，其特征在于，该气体净化设备进一步包括环绕所述旁路通道的罩管(310)。
8.根据权利要求6所述的气体净化设备，其特征在于，该气体净化设备进一步包括围绕所述通路的圆周分布的多个风标。
9.根据权利要求6所述的气体净化设备，其特征在于，所述旁路通道包括旁路/液滴捕获器/再循环单元(300)和围绕所述输出管(140)设置的罩管(310)，且所述旁路通道用于提供所述输入管(110)与所述输出管(140)之间的流体连接。
10.根据权利要求6所述的气体净化设备，其特征在于，所述旁路通道是可密封的，当所述旁路通道打开时，提供所述流体连接。
11.根据权利要求6所述的气体净化设备，其特征在于：
a.所述输入装置包括至少一个进气管；
b.所述旁路通道包括至少一个铰接至所述输入管内部的阻尼器(420)，所述阻尼器的区域足够大，以使得：
i.在其行程的一个尽头处，所述阻尼器基本阻挡了经所述输入管与选自下组至少之一的部件之间流体连接的气流：(a)所述输出管；(b)所述排废装置，以及(c)大气；并且
ii.在其行程的另一个尽头处，所述阻尼器基本阻挡了从所述进气管到所述输入管的气流；
c.当所述排废装置内的压力超过所述进气管内的压力达预定量时，所述阻尼器还适于从其阻挡所述排废装置的位置移至其阻挡所述进气管的位置，
从而当大致位于所述输入管一预定端部的预定位置处的气压超过在大致位于所述输出管同一端部的某位置测得的所述输出管内的气压时，使至少部分所述气体流绕过所述输入管；当大致位于所述输入管一预定端部的预定位置处的气压小于或等于在大致位于所述输出管同一端部的某位置的所述输出管内的气压时，使至少部分所述气体流经过所述设备进行再循环。
12.根据权利要求1或2所述的气体净化设备，其特征在于，该气体净化设备进一步包括流体再循环装置，所述流体再循环装置包括：
a.流体收集装置，所述流体收集装置分布在选自下组的位置处：(a)位于所述输入管内；以及(b)位于所述旋风分离器的液体/固体输出处；以及
b.流体输送装置，其适于将所述流体收集装置收集的流体中至少一部分送至所述至少一个流体引入装置中的至少一个。
13.根据权利要求1或2所述的气体净化设备，其特征在于，所述流体选择下组：(a)海水；(b)氢氧化钠水溶液；(c)去硬化海水中的氢氧化钠水溶液；(d)海水去硬化后的剩余液流；(e)来自所述设备内的回收流；(f)淡水；(g)用选自下组的方法处理过的任意前述流体：过滤、沉淀、添加吸收材料、离心分离、添加碱以及以上任意组合。
14.根据权利要求1或2所述的气体净化设备，其特征在于，所述至少一个流体引入装置包括：
a.用于在相对于所述气体流的方向上形成经过所述输入管的第一流体流的装置；以及
b.用于在与所述第一流体流大致反向的方向上形成经过所述输入管的第二流体流、并引导使所述第二流夹带的至少部分流体与所述第一流夹带的至少部分流体接触的装置。
15.根据权利要求14所述的气体净化设备，其特征在于，所述第一流体流和所述第二流体流其中之一包括海水，且所述第一流体流和所述第二流体流中的另一个包括浓缩的碱溶液。
16.一种用于降低气体流中至少一种预定物质的浓度的方法，所述方法包括以下步骤：
a.获取根据权利要求1所述的气体净化设备；
b.将所述气体流引入所述输入管(110)中；
c.通过位于每个桥接管内的至少一个所述风扇，使经过所述桥接管(120)朝所述旋风分离器单元(130)的气体流加速；
d.经第一流体引入装置将流体引入所述气体净化设备，以使得至少部分所述气体流与至少部分所述流体相接触；
e.将至少部分所述气体流引入所述旋风分离器单元；
f.经第二流体引入单元将流体引入所述气体净化设备，以使得至少部分所述气体流与大致位于所述旋风分离器单元入口处的至少部分所述流体相接触；
g.从所述旋风分离器单元内的、引入所述旋风分离器单元的至少部分所述气体流中分离出所述气体流夹带的至少部分任意液体和/或颗粒物质；
h.在对所述气体流夹带的至少部分任意液体和/或颗粒物质进行分离的步骤后，经所述输出管排出所述气体流；以及
i.从所述液体/固体输出口(136)喷射至少部分所述液体和/或颗粒物质。
17.一种用于降低气体流中至少一种预定物质的浓度的方法，所述方法包括以下步骤：
a.获取根据权利要求2所述的气体净化设备；
b.将所述气体流引入所述至少两个输入管(110)中；
c.通过位于每个桥接管内的至少一个所述风扇，使经过所述桥接管(120)朝所述旋风分离器单元(130)的气体流加速；
d.经第一流体引入装置将流体引入所述气体净化设备，以使得至少部分所述气体流与至少部分所述流体相接触；
e.将至少部分所述气体流引入所述旋风分离器单元；
f.经第二流体引入单元将流体引入所述气体净化设备，以使得至少部分所述气体流与大致位于所述旋风分离器单元入口处的至少部分液体相接触；
g.从所述旋风分离器单元内的、引入所述旋风分离器单元的至少部分所述气体流中分离出所述气体流夹带的至少部分任意液体和/或颗粒物质；
h.在对所述气体流夹带的至少部分任意液体和/或颗粒物质进行分离的步骤后，经所述输出管排出所述气体流；以及
i.从所述液体/固体输出口(136)喷射至少部分所述液体和/或颗粒物质。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下附加步骤：在选自下组的预定数量的构件损坏时，使气体直接从所述输入装置流入所述排废装置，所述组由以下各项组成：所述第一流体引入装置；所述第二流体引入单元；所述旋风分离器单元；用于使经过桥接管的所述气体流加速的装置。
19.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括以下步骤：
a.如果所述输入管内的压力降至所述输出管内的压力之下达到预定量时，提供所述输入装置与下组中至少一个之间的流体连接：(a)所述输入管，(b)所述排废装置，以及(c)大气；
b.如果所述输入管内的压力降至所述输出管压力之下达到预定的量，则封闭所述输入装置与所述输出装置之间的所述流体连接；并且
c.从所述输入管向下组中至少一个直接传送所述气体流：(a)所述输出管，(b)所述排废装置，以及(c)大气。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，
所述获取根据权利要求1所述的气体净化设备的步骤还包括获得包括流体再循环装置的气体净化设备，所述流体再循环装置包括：
i.流体收集装置，所述流体收集装置位于选自(a)在所述输入管内和(b)在所述旋风分离器单元的液体/固体输出装置上的位置；
ii.流体输送装置，其适于将所述流体收集装置收集的流体的至少一部分送至所述至少一个流体引入装置中的至少一个；
所述方法还包括在所述流体再循环装置损坏时，使气体直接从所述输入装置流入所述排废装置的步骤。
21.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，
所述获取根据权利要求2所述的气体净化设备的步骤还包括获得包括流体再循环装置的气体净化设备，所述流体再循环装置包括：
i.流体收集装置，所述流体收集装置位于选自(a)在所述输入管内和(b)在所述旋风分离器单元的液体/固体输出装置上的位置；
ii.流体输送装置，其适于将所述流体收集装置收集的流体的至少一部分送至所述至少一个流体引入装置中的至少一个；
所述方法还包括在所述流体再循环装置损坏时，使气体直接从所述输入装置流入所述排废装置的步骤。
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