WO2006133604A1

WO2006133604A1 - Échangeur intégré de quantité de mouvement pour empêcher et traiter la pollution d’émission

Info

Publication number: WO2006133604A1
Application number: PCT/CN2005/001305
Authority: WO
Inventors: Yuguang Zhang
Original assignee: Yuguang Zhang
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2006-12-21
Also published as: CN1724853A

Description

防治废气污染的集成动量交换器

技术领域

本发明涉及大气污染的防治装置，特别是防治废气污染的集成动量交换器。背景技术

自人们对环保的认识的日益加深后，对大气污染，特别是机动车辆和发电厂所带来的大气污染越来越重视，发明了许多技术试图把污染降至最低，也取得了一定的效果，但污染并没得到根治。如三元催化装置减少了单体的排气量，但随着机动车的增加，污染总量直线上升；天然气为燃料的机动车改装费用过高，污染只是有所减少；电动汽车没有废气排放，但存在另一个污染源，蓄电池的重金属及酸污染；燃油添加剂虽可减少废气排放，但添加剂的燃烧又产生了新的污染物质。

综上所述，目前的所有技术存在着不完善之处：治标不治本。仅仅能达到有限制的控制排放，不能从根本上彻底治理废气污染。

早期发明的集成动量交换器，虽然对机动车尾气排放污染一氧化碳（co)、碳氢化合物（HC) 具有良好的治理效果。但对氮氢化物（NOX) 的治理效果不完善，仍有微量的残留气体没有被完全交换掉，从而影响了整体效果。目前，尚未有用集成动量交换器治理电厂废气污染的报导。发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足而提供一种效果更加完善、简易和实用的防治废气污染的集成动量交换器。

本发明的目的是这样实现的：一种防治废气污染的集成动量交换器由平行设置连接的若干级集成交换器组成集成动量交换器（级数的确定，由废气的排量大小而决定），每级交换器由数量不等的、经在一个机械加工平面上高度集成的喷射接收管、扩散管及锥孔、负孔构成，集成动量交换器的第 1级至第 4级之间设有平行安装的若干条喷射接收管的增压管 17，集成动量交换器的首级交换器的一端直接与排气口 16相联接，另一端与 2级交换器联接， 2级交换器与 3级交换器联接， 3级交换器以后，按顺序 3级接 4级， 4级接 5级， 5级接 6级， 6级接接 7级， 7级接降噪装置 8，降噪装置 8与联接法兰 9相接，联接法兰 9与排气导管 10相接，排气导管 10与收气减压整流装置 11相接，收气减压整流装置 11与末端尾气排放口 15相接。

——所述 1-7级交换器内置数十个至数百个形似喷嘴 18、 19、 20的数量相等的喷射接收管和扩散管及负孔、锥孔。

——所述收气减压装置 11为全封闭的圆形体，内置多条可 360度旋转的旋' 转安装导管 13，旋转安装导管 13为多面体，每一面可随意安装数十、数百个独立的动量交换器 12。

集成动量交换器由若干级集成交换装置平行组成，每级交换装置均由不同数量的。经高度集成处理后的接收管和扩散管及负孔、锥孔构成。它本身没有动力源，而靠内燃机或通过其它装置排出的气体作为工作动力，经过喷咀高速喷出而获得产生动量交换的真空效应。气流经过喷咀时，因喷咀的截面积逐渐缩小，气流获得加速，这一股喷射流体在气室中流动呈自由流体状态，它与周围的气体产生动量交换后，形成极其强烈的卷吸作用，使气室产生真空。自由射流的喷射距离很短，喷射后立即进入喷射接收管，在喷射接收管内有一颈缩段，射流在这一. 段受固体壁限制，不能继续扩散，只要固体壁管恰到好处，能量损失就较小，从而保持射流一束流体特性向前流动，这样就可以保证喷咀喷射的气体有足够的能量进行动量交换。气流经过接收管颈缩段后，进行扩压段气流按照一定锐角扩散，由于动量交换和能量损失，速度逐渐降低，压力不断增高，为进入第 1级集成交换器的动量交换积累能量。因为这一强烈交换动态是在密闭环境下进行。第一级集成动量交换器吸取外界大气氧气，并在气室内充分燃烧，将不完全燃烧物及有害物质燃烧分解，并将剩余燃烧废气送入第 2级集成动量交换器，以净化后的气源作为能量再交换，直至多级后的能量交换到停止，从而使整个通道形成卷吸效应场，达到吸气的结果，在试验内燃机的过程中内燃机排出来的废气通过以上过程的动量交换废气得到排除，而从另一端又吸入大量新鲜空气。首级动量交换器直接同机动车发动机的排气口相联接，是整个交换器的核心部分。首级动量交换器由集成的吸收管和扩散管组成，直接承受发动机在不同运转速度下或其它装置作用下所爆发出来的巨大能量，并将未经完全燃烧的尾气接受下来，这时吸收管抽吸进新鲜空气，在交换装置内形成具有实用价值的真空度（负压），在动量交换器内形成剧烈的动量交换，使未经完全燃烧的污染物质进行再次循环燃烧（其燃烧温度高达 70CTC以上），而后再经扩散管将首级动量交换器内的残留污染物传送至下 1级动量交换装置。 2级动量交换器同样由经过高度集成处理的吸收管和扩散管组成（其数量和形状可根据不同排放量的需求而自行设定）。 2 级动量交换装置接受来自首级动量交换装置传送过来的剩余能量和殘留污染物质，在新鲜空气的助燃下，再次消耗掉一部份污染物质，然后再将剩余的能量和不完全燃烧物质经扩散管传送至下一级动量交换器 [值得注意的是，各级动量交换器在进行动量交换的过程中，不会对首级动量交换装置所产生的真空度（负压）有任何影响，不然，将会影响到上一级再进入的废气作新的动量交换]。这样不断地往下交换直至达到卷吸效应场。其交换过程中产生了热能，原来的不燃物在高压、高速、高温的流体运动中产生裂变并燃烧。排气与吸气在交换中不断寻找平衡一一但不平衡；物质在交换中由于燃烧产生热能而不断减少——但未完全消失。当交换器停止时，有极少量残留物在交换器内，待下一次动量交换器作功时再参与交换，不造成交换器内大量积炭。

本发明与原有技术相比，最大的特点在于-

1 ) 为确保动量交换器的能量交换效果，本发明对动量交换器的内部结构进行了调整，新增了交换器内孔锥度孔与负孔相结合的最新设计，从而使每一级动量交换器都充分具备了有较高实用价值的真空度（负压），对于发动机能有效地减少发动机的排放压力。达到对废气更加理想的消除污染的作用。同时，随着动量交换器能量交换效能的提高，充分发挥了动量交换器的内在效力。本发明相对减少了集成动量交换器的构成级数，由原来的 13级构成级数减至现在的 7级 (或更少)构成级数，既减轻了集成动量交换器整体的重量，也大幅度的降低了成本，增加了效益。

2 ) 为更好的提升消除污染的效果，本发明新增设计了收气减压整流装置。收气减压整流装置 1 1 由一个全封闭的圆形体构成（视机动车底盘位置形状，可设计成任何一种几何形状），内置多条可 360度旋转的安装导管，旋转安装导管由多面体构成，每一个安装面上可随意安装数十、数百个独立的动量交换器 12。收气减压整流装置替代了原来设计中 7-13级动量交换器，由原来高度集成在一个平面上的数百个交换器，改变为安装在一个平面上的独立的，小型动量交换器。这种设计上的改变，可使收气减压整流装置更加有效的接收前级动量交换器传递下来的剩余能量，通过独立存在的小型交换器，迅速将前级交换器传递下来的能量减压释放，并通过交换器进行再次的动量交换，确保集成动量交换器装置内的动量交换延续不断的进行，直至达到理想的消除污染的效果。

这样，经过若干级动量交换装置的处理后，使废气在集成动量交换器内得到充份的交换处理，最后形成在动量交换器的末端，不再有任何气体排出，并产生一种内吸的现象。从而，真正使废气得到根本的治理，不再有任何污染物排向大气。经试验检测证明，经过集成动量交换器处理后的发动机联接口内，没有积碳殘留物存在，这说明，集成动量交换器可将机动车排放出的污染物质经大量多级集成动量交换，循环燃烧处理后，只有极少一部分残留且绝不会积炭，绝大部分燃烧。不但没有排气现象，反而产生吸气的作用，从而确保没有污染物排出。真正达到了完全意义上的 "零排放"，是迄今为止根治机动车尾气污染的最好、最有效的方法。此集成动量交换器还可以用来处理任何形式排放的废气，如发电厂废气，只要增加收集、加压和加温装置即可，是处理所有废气最先进的技术。附图说明

在图 1 中， 1-7为 1级 -7级动量交换器， 8为降噪装置， 9为联接法兰， 10. 为排气导管， 11为收气减压整流装置， 12为动量交换器， 13为交换器安装旋转导管， 14为联接法兰， 15为废气排放出口， 16为内燃机联接法兰， 17为增压管。

图 1是本发明的结构示意图。

图 2是本发明交换器内接收管和扩级管的结构剖面示意图。

其中 18为 1-3级交换器内的吸收管和扩级管剖面图， 19为 4-5级交换器内的接收管和扩级管剖面图， 20为 6-7级交换器内的接收管和扩级管剖面图， 21 为收气减压整流装置中动量交换器示意图。具体实施方式

集成动量交换器由若干级集成交换器组成。除第一级主交换器直接同废气排气口相联接外，其余各级通过联接通道由螺纹紧固联接成一个整体。集成动量交换器加工材料易得，可用耐高温、不起皮的不锈钢制成，也可用耐腐蚀的铝合金材料制成，为降低成本，还可用普通钢材加工制成。制作工艺多种多样，如机械加工、压铸及精密成型等。为适应大批量加工需要，还可用精密压铸的方法获得。

集成动量交换器的实用尺寸，可根据排气量而定。一般来讲，每级集成交换器的外形尺寸直径在 85mm〜250mm之间，厚度在 15mm〜25mm之间。排气量越大，则集成动量交换器的外形尺寸（直径）则越大。每级集成交换器由数十至数百个不同口径的喷射接收管和扩散管及负孔构成。喷射接收管扩散管的口径尺寸随排气量和集成交换器的外形尺寸而决定，一般在 2mm〜8mm之间。

Claims

权利要求书

1. 一种防治废气污染的集成动量交换器，其特征是由平行设置连接的若干级集成交换器组成集成动量交换器（级数的确定，由废气排量大小而决定），每级交换器由数量不等的、经在一个机械加工平面上高度集成的喷射接收管、扩散管、负孔和锥孔构成，集成动量交换器的第 1级至第 4级之间设有平行安装的若干条喷射接收管的增压管（17)，集成动量交换器的首级交换器的一端直接与废气排气口（16) 相联接，另一端与 2级交换器联接， 2级交换器与 3级交换器联接， 3级交换器以后，按顺序 3级接 4级， 4级接 5级， 5级接 6级， 6级接 7级 (依次类接）， 7 级接降噪段（8 )，降噪段（8) 与联接法兰（9) 相接，联接法兰（₉) 与排气导管（10) 相接，排气导管（10) 与收气减压整流装置（11 ) 相接，收气减压整流装置（11 ) 与通过联接法兰（14) 与末端尾气排放口（15 )相接。

2. 根据权利要求 1所述的交换器，其特征在于在 1-7级（或多或少级）交换器内置数十个至数百个形似喷嘴（18、 19、 20) 的数量相等的喷射接收管和扩散管及负孔、锥孔。

3. 根据权利要求 1所述的交换器，其特征在于收气减压装置（11 ) 为全封闭的圆形体，内置多条可 360度旋转的旋转安装导管（13 )，旋转安装导管（13 ) 为多面体，每一面可随意安装数十、数百个独立的动量交换器（12)。