减少由工业废气源排放的污染的设备和方法与流程

本申请要求于2016年12月15日提交的美国临时专利申请序列号No.62/434,637的权益，其全部内容结合在本申请中。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于减少工业废气源排放到空气中的污染的设备和方法，并且更具体地涉及一种将水喷洒或喷射到废气上的设备和方法，其中喷洒的水携带的污染物与废气分开地排出，从而减少排放到大气中的污染物。

背景技术：

来自工业废气源(例如烟囱)的污染物被排放到空气中，造成了气候变化的问题。这进而具有显着的全球影响，如地球表面温度升高以及大气中的臭氧层破坏，从而危及地球上生命的未来可持续性。此外，当这种污染物被吸入时，会给人们带来健康问题，包括呼吸系统疾病和潜在的肺癌。

目前，存在用于减少排放到空气中的污染物的设备和方法，但其中的许多涉及复杂的系统，例如隔离污染物的热、电或磁机构。它们还经常涉及用于捕集污染物的水流和用于收集所述水流的排水系统，其本身具有简单的特征，但是它们又经常与上述任意复杂系统结合在一起。因此，需要一种允许有效减少来自工业废气源的污染物的更简单的设备和方法。

技术实现要素：

一种用于减少由工业废气源排放到空气中的污染物的设备包括具有内腔和至少一个侧壁的套筒。喷洒器系统将水供应到套筒的内腔中的一组喷嘴。每个喷嘴在其中喷射多股水流以清除污染物混合物。套筒基部的孔通向用于排出多股由水和污染物混合物形成的流的管。基部可以沿周向成形，并带有向下的倾斜度。管可以向下倾斜，这两者都允许多股由水和污染物混合物形成的流更容易流动，从而防止这些在基部内聚集和滞留。

在本发明的第一实施方式中，用于减少由工业废气源排出携带至少一种污染物的废气而排放到空气中的污染物的设备包括配置为从工业废气源的顶端延伸的套筒。所述套筒具有供来自工业废气源的废气经过其中行进的内腔、界定内腔的至少一个侧壁和开放的顶端。该设备还包括用于将水供应到套筒的内腔的喷洒器系统。喷洒器系统包括布置在内腔内的至少一个喷嘴。所述一个或多个喷嘴构造成朝向套筒的所述至少一个侧壁、穿过经过所述内腔行进并携带至少一种污染物的废气喷射水。该设备还包括一个或多个排水管，该排水管通向套筒的内腔以从内腔排出水和由所述水携带的至少一种污染物。

在第二方面，所述套筒的基部可以包括通道，该通道构造成收集沿着所述至少一个侧壁落下的水和至少一种污染物，并将水和至少一种污染物运送到所述一个或多个排水管。

另一方面，所述基部可包括向内取向的底部区段和从向内取向的底部区段以与套筒的所述至少一个侧壁间隔开的关系延伸的向上取向的颈部。所述通道可以由至少一个侧壁、向内取向的底部区段和向上取向的颈部界定。

在另一方面，所述通道可以朝向所述一个或多个排水管向下倾斜。

另一方面，所述一个或多个排水管可以由单个排水管组成，并且所述通道可以沿周向成形并且朝向所述排水管向下倾斜。

另一方面，所述设备还可以包括支承所述设备从所述工业废气源的顶端延伸的结构。

另一方面，该结构可以包括环绕套筒的至少一个环和抵靠所述至少一个环并从所述至少一个环延伸的多个支承梁。

另一方面，喷洒器系统还可包括进水管组件，该进水管组件被配置成从套筒外部的供水源接收水。进水管组件可以与所述至少一个喷嘴流体连通以将水供给到所述至少一个喷嘴。

另一方面，该设备还可包括从进水管组件、通过套筒并进入内腔延伸的至少一个次级管。所述至少一个次级管的每个次级管带有一个或多个喷嘴并构造成将水供给到所述喷嘴。

另一方面，每个次级管可以带有单个喷嘴。

另一方面，套筒可以是圆柱形的。

另一方面，所述一个或多个喷嘴可被构造成朝向套筒的所述至少一个侧壁水平地喷射水。

另一方面，所述一个或多个喷嘴可以布置在套筒的中心纵向轴线处。

另一方面，所述至少一个喷嘴可被构造成沿其径向向外喷射多个水射流。

另一方面，该设备可以包括相对于彼此竖直间隔布置的两个或更多个喷嘴。

另一方面，两个或更多个喷嘴可以相对于彼此竖直对齐地布置。

另一方面，所述一个或多个排水管可以向下倾斜。

在本发明的另一实施方式中，用于减少由工业废气源排出携带至少一种污染物的废气而排放到空气中的污染物的设备包括被构造为从工业废气源的顶端延伸的套筒。所述套筒包括用于供来自工业废气源的废气在其中行进的内腔、界定所述内腔的至少一个侧壁以及开放的顶端。该设备还包括用于将水供应到所述套筒的内腔的喷洒器系统。喷洒器系统包括两个或更多个喷嘴，所述两个或更多个喷嘴相对于彼此以竖直间隔开的关系布置在内腔内。所述一个或多个喷嘴构造成水平地朝向套筒的所述至少一个侧壁、穿过经过所述内腔行进并携带至少一种污染物的废气喷射水。该设备还包括一个或多个排水管，该排水管通向套筒的内腔以从内腔排出水和至少一种由所述水携带的污染物。

在本发明的又一个实施方式中，用于减少由工业废气源排出携带至少一种污染物的废气而排放到空气中的污染物的方法包括：向工业废气源提供具有套筒的设备的第一步骤，所述套筒配置成从工业废气源的顶端延伸。所述套筒包括用于供来自工业废气源的废气经过其中行进的内腔、界定所述内腔的至少一个侧壁以及开放的顶端。该设备还包括用于将水供应到套筒的内腔的喷洒器系统。所述喷洒器系统包括布置在内腔内的至少一个喷嘴。所述一个或多个喷嘴构造成朝向套筒的所述至少一个侧壁、穿过经过内腔行进并携带至少一种污染物的废气注射水。该设备还包括一个或多个排水管，所述排水管通向套筒的内腔以从内腔排出水和由水携带的至少一种污染物。该方法还包括以下步骤：将水供应到喷洒器系统，并且通过所述至少一个喷嘴将所供应的水朝向套筒的所述至少一个侧壁喷射。所喷射的水从经过套筒行进的废气去中除一种或多种污染物。套筒的所述至少一个侧壁引导水和一种或多种被去除的污染物朝向所述一个或多个排水管落下。落下的水和一种或多种被去除的污染物然后通过所述一个或多个排水管排出。

从下面的附图和优选实施例的详细描述中，本发明的这些和其它目的、特征和优点将变得更加显而易见。

附图说明

在下文中将结合附图来描述本发明的优选实施例，所述附图被提供来说明而不是限制本发明，其中相同的标号表示相同的元件，并且其中：

图1示出了本发明的设备的第一说明性实施例的俯视立体图；

图2示出了本发明的设备的第一说明性实施例的另一俯视立体图；

图3示出了本发明的设备的第一说明性实施例的俯视平面图；

图4示出了在根据本发明的说明性实施例的减少污染物的方法的第一阶段中的本发明的设备的第一说明性实施例的横截面的侧视图；

图5示出了在根据本发明的说明性实施例的减少污染物的方法的第二阶段中的本发明的设备的第一说明性实施例的横截面的侧视图；

图6示出了在根据本发明的说明性实施例的减少污染物的方法的第三阶段中的本发明的设备的第一说明性实施例的横截面的侧视图；和

图7示出了在根据本发明的说明性实施例的减少污染物的方法的第四阶段中的本发明的设备的第一说明性实施例的横截面的侧视图。

贯穿附图的多个视图，相同的附图标记指代相同的部分。

具体实施方式

以下详细描述在实质上仅仅是示例性的，并不旨在限制所描述的实施例或所描述的实施例的应用和用途。如本文中所使用的，用语“示例性”或“说明性”意指“用作示例、实例或说明”。在此描述为“示例性”或“说明性”的任何实施方式不必被理解为比其它实施方式更优选或更具优点。下面描述的所有实施方式都是为了使本领域技术人员能够制造或使用本发明的实施例而提供的示例性实施方式，并非用于限制由权利要求所限定的本发明的范围。在此为了描述的目的，术语“上”、“下”、“左”、“后”、“右”、“前”、“竖直”、“水平”以及派生词应与在图1中定向的本发明相关。此外，不受在前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中出现的任何表达出的或暗示的理论约束。还应该理解的是，在附图中示出并且在下面的说明书中描述的具体装置和过程仅仅是所附权利要求中限定的发明构思的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例有关的具体尺寸和其它物理特征不应被认为是限制性的，除非权利要求明确指出。

在本文中公开了用于减少来自废气的通过含有污染物混合物220的工业废气源200排放到空气中的污染物的设备100，其大致在图1-7中的全部中示出。设备100包括用于将设备100附接到工业废气源200的顶端204的套筒110。工业废气源200可以例如是烟囱。图1、2和4的视图示出了套筒110在工业废气源200之外延伸并在工业废气源200的顶端204的上方延伸。套筒110沿着中心纵向轴线或轴向方向111延伸；在一些实施例中，套筒110可以是柱形的，轴向方向111平行于套筒110的中心纵向轴线。套筒110包括至少一个侧壁112、开放的顶端114、基部116和在所述至少一个侧壁112、顶端114和基部116之间界定的内腔。在一些实施例中，例如所描绘的实施例中，套筒110可以形成为一体件。然而，可以想到替代性实施例，其中套筒110可以由彼此附接的两个或更多个部件形成。水喷射系统或水喷洒器系统130(以下一般称为喷洒器系统130)将水供应到套筒110的内腔118。套筒支承结构160有助于设备100位于工业废气源200的顶端204上方且在所述顶端204的延伸部中。

如图4所示，喷射器系统130包括用于将水运送到套筒110的内腔118中的进水管组件132。在本实施例中，进水管组件132由连接到水源(未示出)的单个管134组成，所述管134具有在端部138中终止的管状体136。进水管组件132连接到供水源(未示出)。例如，管134的管状体136连接到供水源，用于朝向套筒110输送水。进而，进水管组件132的端部138与套筒110接近或邻接，如图所示。喷洒器系统130还包括从进水管组件132延伸到套筒110的内腔118中的至少一个的次级管140。例如，在本实施例中，喷洒器系统130具体包括三个次级管140。每个次级管140具有第一端142和相对的第二端144。每个次级管140的第一端142连接到进水管组件132并与进水管组件132流体连通，以使水从进水管组件132流入到次级管140中。在本实施例中，每个次级管140与进水管组件132之间的连接在套筒110的外侧进行；即每个次级管140的第一端142布置在套筒110的外侧，并且每个次级管140通过套筒110的侧壁112中的相应通孔120延伸到套筒110中，使得每个次级管140的第二端144布置在套筒110的内腔118中。

每个次级管140带有至少一个喷嘴150。例如但不限于，每个次级管140可以带有单个喷嘴150，如本实施例所示。一个或多个喷嘴150可以布置在沿每个次级管140并且在套筒110的内腔118内的任意位置。例如，在所示出的实施例中，每个单个喷嘴150布置在相应的次级管140的内端或第二端144。如前所述，每个次级管140的至少一个喷嘴150位于套筒110的内腔118内。例如，在本实施例中，喷嘴150竖直对准另一喷嘴并布置在内腔118的中心，如在图3的俯视平面图以及图4的横截面侧视图中最佳地示出的。如在图3和图4中最佳地示出的，喷嘴150分别将水152喷射到套筒110的内腔118中。

在本申请的整个文件中，喷嘴被理解为用于允许水从次级管140向外喷洒或喷射的开口或其它水出口。例如，在此示出的喷嘴150被形成为大致柱形本体，其具有带有多个开口156的大致柱形且轴向的(竖直的)侧壁154。开口156布置成穿过侧壁154并围绕喷嘴150的周边延伸。开口156朝向套筒110的侧壁112定向，如图1-3中最佳地示出的，使得水152从喷嘴150的多个开口156沿径向且在周向上向外地喷射，形式为多个水流或水射流152，如图3中最佳地示出。多个水流或水射流152指向套筒110的侧壁112。另外，如图4所示，多个水流152可穿过套筒110的内腔118被水平地推进或喷射，使得水流152大致垂直于套筒110的纵向轴线111并且因此垂直于轴向方向206，废气和由此所带的污染物混合物通过套筒110竖直向上并且朝向套筒110的开放的顶端114沿该轴向方向行进，这将在下文中更详细地描述。

排水口或孔170(在图3中最佳地示出的)位于套筒110的基部116处，用于由基部116收集的水152和污染物混合物220经过所述排水口或孔170通过，如将要在下文中更详细地描述的。孔170通向位于套筒110外侧的排水管172并与所述排水管172流体连通(在图4中最佳示出)。管172将水152和污染物混合物220从套筒110排出。在本发明的一些实施例中，例如在本文示出的实施例中，管172是倾斜的或歪斜的(即，既不是竖直的也不是水平的)，以防止多股由水152和污染物混合物220形成的流堵塞和形成气泡。选择性地或另外地，排水管172可以呈螺旋形，以促进多股由水152和污染物混合物220形成的流向下流动。

在图4所示的设备100的优选实施例中，套筒110的基部116包括沿着工业废气源200的整个周边延伸的通道122。例如，本实施例的基部116包括向内取向的底部区段124，该底部区段124终止于向上取向的颈部126，通道122由侧壁112、底部区段124和向上取向的颈部126界定。如在图4中最佳地示出的，通道122可以朝向排水孔170以倾斜或歪斜构型布置，以有助于使水152和污染物混合物220沿着通道124被引向孔170、向下通过孔170并进入管172，从而避免了水152和污染物混合物220在套筒110的基部116处的聚集和滞留。然而，可以存在其它变型：例如，套筒110的基部116可以具有中点，在中点处朝向左下右下方向倾斜，于是在基部处可以具有两个孔170和两个管172，水152和污染物混合物220可以通过这两个孔170和两个管172排出。一般来说，可分别在基部116上设置且分别从基部116延伸任意数量的排水孔170及管172，且通道122可朝向排水孔170倾斜。

在图1-3所示的设备100的优选实施例中，套筒110通常成形为圆柱形。这样的形状允许多个水流152在套筒110的侧壁112周围均匀分布，因为它与中心喷嘴150径向等距。它还允许多股由水152和污染物混合物220形成的流沿着套筒110的侧壁112向下更容易地流动，因为这种形状不具有促进捕集的角或边缘。

在图4所示的设备100的另一方面中，至少一个次级管140水平地定向，并且相应数量的喷嘴150被配置为水平地注射水。此外，次级管140在套筒110的内腔118内在竖直方向上彼此平行地间隔开，喷嘴150也是如此。同样，喷嘴150大致沿着圆柱形套筒110的中心纵向轴线(轴向方向111)布置。这样的设置允许所有部件有效地间隔开，并且使得来自每个喷嘴150的多个水流152的输出最大化。尽管如此，可以存在其它的定向，例如，用于水流的多个管132围绕套筒110的侧壁112布置，每个管132具有一个次级管140，该次级管140沿径向连接到居中地位于套筒110的内腔118内的一个喷嘴150。

如前所述，设备100可以包括用于将套筒110支承在工业废气源200上的套筒支承结构160。如图1-3所示，套筒支承结构160可包括围绕套筒110缠绕的至少一个环162、附接到或包含在所述至少一个环162中的多个插入点164以及插入到或附接到相应的插入点164的相应的多个梁166。多个插入点164可围绕所述至少一个环162等距间隔开，如图3所示。相应的多个梁166中的每一个梁都具有顶端168，在图1和图2中都示出了。梁166可附接或连接到工业废气源200或另一表面(例如屋顶)以向设备100提供稳定性和/或支承设备100。

在下文中参照图4-7描述设备100的操作。

如在图4中示出的，废气由工业废气源200排出，所述废气携带包含一种或多种污染物的污染物混合物220。如图所示，废气沿工业废气源220的轴向方向206排出。水经由进水管组件132供应到设备100。如图5-7所示，当排气和污染物混合物220通过套筒110的内腔118上升时，废气和污染物混合物220连续地遇到径向布置的水射流152——所述水射流由一组堆叠的喷嘴150的每一相继的喷嘴150喷洒。水射流152相继且逐渐地将污染物混合物220的至少一部分从废气推出并推向套筒110的侧壁112，使得输送到大气的最终废气(图7)包含比进入套筒110的初始废气(图4)更少量的污染物混合物220。从废气中去除的水152和污染物混合物220沿着套筒110的侧壁112向着套筒110的基部116向下冲洗。套筒110的基部116处的通道122收集水152和由水152携带的污染物混合物220，并将水152和污染物混合物220引导至排水口或孔170。孔170和管172将水152和污染物混合物220远离套管110排出。如前所述的且在图7中示出的，结果是通过套筒110的开放的顶端114将更少的污染物220排放到空气中。

如上所述，喷嘴150优选地朝向套筒110的侧壁112定向，并且水射流或水流152优选地是径向的。这和喷嘴150优选居中地位于内腔118的事实保证了沿着套筒110的内腔118的整个宽度施加最大的水压力，从而使从废气去除污染物混合物220的能力最大化。

此外，使管172倾斜或歪斜有助于防止水152和污染物混合物220堵塞和形成气泡。然而，考虑关于管172构造的选择性实施例。例如，管172可以呈螺旋形，以促进水152和污染物混合物220的向下流动。

在本发明的整个本文中，水被理解为包括纯水或选择性地包含水的液体或源自水的液体。

由于可以对所描述的本发明的优选实施例详细地进行许多修改、变化和改变，所以在前面的描述中以及在附图中示出的所有内容被解释为说明性的而不是限制性的。因此，本发明的范围应由所附权利要求及其法律上的等同方案来确定。