用于产生布朗气的系统及其应用的制作方法

专利名称：用于产生布朗气的系统及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于产生布朗气的系统及其不同用途的应用。
背景技术：
天然气通常用于家用和工业目的。然而，对使用天然气作为燃料源以 满足日益增加的需要，例如家庭和工厂的供热的担心在增加。来自天然气 燃烧的温室排放物包括二氧化碳、二氧化硫、 一氧化二氮和水蒸汽。实际 上，天然气的燃烧被认为是促成全球变暖的主要环境因素之一。由于与天 然气供应的全球短缺形成反差的全球需要增加，使用天然气的另一个问题 是其长期的经济可行性，以及可获得性。另外的问题在于并不是所有的国 家都具有自己的天然气来源，因此严重地依赖于其它国家来获得天然气。 还必要存在大量的基础设施网络来支持天然气向最终用户的供应、储存和 分配。在辽阔的地区的暴露管道和最终设备的网络不仅建造和维护昂贵， 而且非常容易受到外界的影响，例如自然灾害或恐怖主义威胁。
已经提出了几种备选的燃料源来代替天然气。 -个实例是使用太阳能
并且将其转换为可行的能量源。另一个实例是在US4，081，656中所述的布 朗气，该US 4,081,656的内容通过引用结合在此。布朗气被称为用于纯工 业焊接和切割应用的适合的能量源。特别是，US4，081,656描述了一种由 水的电解产生氧气和氢气的混合物的方法。产物布朗气具有显著的特性， 例如高热值，并且能够与所选择的金属和低污染排放物进行反应性燃烧。
几个专利描述了布朗气的应用。例如，US 6,761,558描述了利用布朗 气热反应的加热设备，其内容通过引用结合在此。它进一步描述了在布朗 气通过己垸液体之后从它的反应性燃烧中捕获热量的方法。US 6,443,725 描述了在燃烧器中循环燃烧布朗气以加热产热装置的方法， 其内容通过引用结合在此。
考虑到上述情况，可以看出在当前技术发展水平中需要可靠和安全的
12系统来供应家用和工业用的能量，从而可以满足能量需求的增加，并且对 环境的影响最小。另外，这说明需要一些列具有这些优点的新技术。
例如，焚烧是消灭存在于大多数家庭和工业废物中的病原体、病毒和 有毒有机物的最普通方法。然而，常规的焚烧炉越来越多地面临若干问题。 例如焚烧厂消耗大量的燃料来燃烧废物。燃料可以包括天然气、丙垸、或 轻燃料油。由于对天然气的全球需要增加以及天然气供应的全球短缺，因 此传统的热焚烧对于废物处理很昂贵的手段。为了减轻这种影响，新的焚 烧厂位于离人口密集区域更远处，从而导致废物、燃料和其它供给的高运 输成本，因为对于运行焚烧厂，这些均需要经过更长的距离。
另一个问题在于由于在家庭和工业废物的焚烧过程中的不完全燃烧 而将二噁英和呋喃排放到大气中，导致对社会的严重健康威胁。这已经导 致了来自环境的压力增加，以致对产生二噁英和呋喃的废物的处理强加了 严格的控制和管制。在废物的非常混乱的混合(利用强迫通风)以及烟道气 的至少2秒的高停留时间的情况下，大于1200。的高燃烧温度可以在焚烧 过程中有效地破坏燃烧室中的二噁英和呋喃。因此，确保废物的完全燃烧 并且使燃烧过程中的二噁英和呋喃的形成最小化的一种方法是改进现有 焚烧工艺以显著升高炉子的温度，以提高燃烧效率。然而，这将导致运行 成本的增加，原因是燃料燃烧将增加。
己经提出了几种备选方法以达到高的燃烧温度。 一个实例是转变为流 化床丙烷焚烧炉。另一个实例是使用热等离子体焚烧炉，其将高能、高强 度的等离子体喷射用于消灭废物。然而，这些方法不能直接结合到现有的 焚烧设施中。另一种方法是利用廉价、热值高并且具有最小的环境影响的
、在;:二个实例中，气载的颗粒物质排放物和烟道气排放物仍然是一个
普遍的问题。还广泛己知的是，这些排放物造成显著的环境和健康风险。 这些排放物可能由工业过程、煤燃烧和来自废物燃烧的焚烧设备所产生， 这仅列出几个而已。作为所述作用(process)的结果，如果在没有进一步处
理的情况下被排放到大气中，则排放物的成分可能对环境有害。 控制并且处理排放物和烟道气的现有措施包括旋风器、静电除尘器
(ESP)、沉降室、湿洗器和织物过滤器系统的使用。然而，在大的程度上，这些仅仅有助于减少排放物和烟道气中的颗粒物质，并且部分处理烟道气 和排放物的成分。因此，当将该"处理过"的排放物和烟道气排放到大气中 时，排放物和烟道气仍然可能含有可能对环境有害的成分。
例如，旋风器具有低的总颗粒收集效率，特别是对于低于10mm的颗 粒尺寸。在ESP的情况下，尽管在处理排放物和烟道气方面有效，但是安
装和维护很昂贵。它们还需要大的安装空间。而且，在气体电离过程中可
能由ESP的带负电荷的电极产生臭氧，这增加了环境问题。还可能需要高 度训练的人员来操作ESP。织物过滤器系统也是昂贵的，原因是当在超过 约290。C的温度下操作时，需要昂贵的难熔矿物或者金属的织物。还存在 一定浓度的某些灰尘在意外火星或火焰的存在下爆炸和燃烧的危害。
考虑到这种情况，解决这些问题的在环境上可靠和具有能量效率的手 段是有利的。
发明概述
根据第一方面，本发明提供一种用于产生、储存和利用布朗气的系统，
所述系统包括
-至少一个布朗气发生器，其与电源和水源(watersupply)连通；
-至少一个第一储存室，其与发生器流体连通，用于储存由所述发生器
产生的布朗气；和
-布朗气应用装置，其与所述至少一个第-一储存室连通，
其中所述发生器和第 - - 储存室位于布朗气应用装置的邻近处
(proximate)。
应理解，"邻近处"涉及本发明的预期应用。例如，在大厦内部使用的 应用必需限定落入大厦房屋内部的"邻近处"，例如具有常规锅炉的厂房， 与工业空气调节类似的房顶安装或者具有配电箱的大厦的外部框架的相 邻处。
在不同应用例如住宅开发中，"邻近处"可以包括在住宅开发内的中心 位置。将其与常规的能量供给比如干线电力比较，是不同的，通过常规的 能量供给，可以远离开发处数公里产生发电(generation)。因此，在这种情 况下，与在发电和/或储存方面"遥远"，因此需要基本的用于分配的基础设施的常规能源供给相比，"邻近处"被限定为在可用的位置内，在用途的最 终分配之前无需基本的基础设施。因此，在本发明中，具有位于布朗气应 用装置邻近处的发生器和第一储存室的一个优点是提高系统的效率。当与 依赖外部能量源相比时，这种配置还降低用于提供更少的基础设施的成 本。
己经表明当与其它形式的天然气相比时，布朗气具有高热值，以及可 忽略的污染排放物。因此，为家庭和工业目的使用布朗气将是有利的。例 如，产生的布朗气可以用于提供管道气体，所述管道气体用于烹饪和空间 加热或者用于制备工艺中的工业热处理、用于产生洗衣、清洁和冲洗用的 热水、用于产生空间冷却用的冷却水，以及用于提供焚烧装置用的燃料以 分解垃圾、废物和其它家庭或工业废物。
在第二方面中，本发明提供一种用于产生热水的锅炉和燃烧器装置， 所述锅炉和燃烧器装置包括
-用于接收给水的第一入口；
-用于接收来自布朗气发生器的布朗气的第二入口；和 -用于排放所产生的热水的出口。
根据另一个实施方案，应用装置可以包括至少一个用于产生热水的第 一室，其中由布朗气的燃烧得到用于加热所述热水的热量，而布朗气是从 至少一个第一储存室得到的。特别是，至少一个第一室可以是锅炉和燃烧 器装置。至少一个第--室可以包括
-用于接收来自至少一个第一储存室的布朗气的第-一入口； -用于接收水的第二入口； -气体燃烧器；和 -用于排放所产生的热水的出口 ，
其中来自第一入口的布朗气可以由气体燃烧器燃烧，从而加热来自第 二入口的水，并且其中可以将已加热的水从出口排放。
用于接收水的第二入口可以与被容纳在至少 一 个布朗气发生器内部 的至少一个热交换器的出口连接。
用于接收水的第二入口还可以与至少 一 个太阳能热收集器的出口连接。
15可以在第一入口前面安置至少一个消焰器。消焰器可以包括通常在挥 发气体比如氢、乙炔和其它燃料气体的供给管线上使用的，用于防止火焰 传播到供给源比如增压气体储存罐或气体发生器的装置。对于本发明来
说，可以将消焰器安装在布朗气源的各个不同的接合点(junction)上，以防 止火焰(flash)反过来点燃部分充填有作为火焰冷却剂的液化烃的布朗气储存罐。
至少一个第一室还可以包含反应性金属元件。例如，可以在至少一个 第一室中使用的反应性金属元件可以包括但不限于下列物质中的任何一
种钼、钢、镍-铬合金或其它的高温镍合金。反应性金属元件可以是在壳
体表面上具有孔的单曲面或者双曲面的壳体的形式，以使金属元件和布朗 气火焰之间的接触面积最大。镍-铬合金可以处于镍铬丝的形式。可以将反 应性金属元件设置在布朗气火焰的路径上以实现反应性燃烧，从而进一步 提高第一室中的火焰温度。
本发明的系统还可以包括用于储存由至少一个第一室所产生的热水 的至少一个第二储存室。因此，至少一个第二储存室可以与至少一个第一 室的出口连接。所产生的热水可以被储存在储存室中以用于将来的空间加 热，可以在在洗衣、清洁和冲洗中使用。
根据另一个实施方案，应用装置还可以包括至少一个用于产生已冷却 的水的第二室。特别是，至少一个第二室可以是吸收性的冷却器装置。
至少一个第二室可以包括
-用于接收吸收剂的第一入口；
-用于接收制冷剂的第二入口；
-用于接收冷却水的第三入口；
-用于接收温水的第四入口；
-第-一热交换器；
-第二热交换器；
-用于排放温水的第一出口；以及
-用于排放所产生的已冷却的水的第二出口 ，
其中第三入口和第一出口可以与第一热交换器连接，并且第四入口和 第二出口可以与第二热交换器连接。吸收剂可以是溴化锂(LiBr)、氨(NH3)或其它适合的吸收剂比如干燥剂
或减湿剂，这对本领域技术人员将是清楚的。制冷剂可以是水。对于本发 明的目的来说，也可以使用其它合适的制冷剂。
至少一个第二室可以利用由热交换器运行来自至少第二储存室的热 水所产生的热，或者直接来自至少一个第一室的由布朗气的燃烧所产生的 热，以使制冷剂和吸收剂蒸发，从而实现冷却循环。作为冷却循环的结果， 来自至少一个第二室的水被冷却。可以将产生的已冷却的水储存在至少一 个第三储存室中。已冷却的水可以用于各种应用。例如，用于空间冷却应 用。特别是，来自至少一个第三储存室的己冷却的水可以流入到包括热交 换器以及鼓风机的空气处理装置中，以提供空间冷却。
根据另一个实施方案，本发明的应用装置还可以包括至少一个用于
燃烧废物的第三室。特别是，所述至少一个第三室是焚烧炉装置。至少一
个第三室可以包括
-通过燃烧布朗气而燃烧废物的燃烧装置；
-第一入口，与燃烧装置连接，用于接收废物；
-第二入口，与燃烧装置连接，用于接收来自至少一个第一储存室的布 朗气；禾口
-出口，与燃烧装置连接，用于排放由燃烧装置所产生的烟道气。 可以将废物分离成固体和液体废物。可以将废物在供给至燃烧装置之 前进行处理，以降低废物中的含湿量。
根据本发明的系统还可以包括与用于排放低温烟道气出口连接的热 交换器。备选地，根据本发明的系统可以包括湿洗器，其与连接到燃烧 装置的出口连接，以使从出口排放的烟道气的温度骤冷，和/或移除烟道气 中的颗粒和飞尘。湿洗器是用于处理气流以除去亚微米以上的飞尘的装 置。湿洗器可以具有一系列高容积的喷水喷嘴，以提供从出口排放的烟道
气的快速骤冷。例如，可以将烟道气骤冷到200。C至300。C。这样可以抑 制在大气中形成二噁英和呋喃。出口还可以与空气过滤器系统连接。在系 统内具有焚烧炉是有利的，因而可以在不耽搁的情况下处理有害的废物， 因此避免了对环境的有害排放物。焚烧炉还可以被构造成废物至能量 (waste-to-energy)的焚烧炉，由此回收废物燃烧的热量以产生蒸汽或功率。根据第二方面，本发明提供用于产生热水的锅炉和燃烧器装置，所述 锅炉和燃烧器装置包括
-用于接收给水的第一入口；
-用于接收来自布朗气发生器的布朗气的第二入口；和 -用于排放所产生的热水的出口 ，
其中燃烧布朗气以产生加热给水从而产生热水的热量。 用于排放所产生的热水的出口可以与用于储存所产生的热水的储存 罐连接。锅炉和燃烧器装置的第一入口可以与布朗气发生器的第一热交换 器的出口、至少一个太阳能热收集器的出口和/或用于储存所产生的热水的 储存罐连接。
在第三方面中，本发明提供一种用于回收通过燃烧材料的燃烧所产生 的热的系统，所述系统包括
-至少一个布朗气发生器，其与电源和水源连通；
-至少一个第一储存室，其与发生器流体连通，用于储存由所述发生器
产生的布朗气；
-至少--个燃烧室，其与至少一个第一储存室连通，用于燃烧所述燃烧 材料；和
-至少-一个热提取室，其适合接收通过燃烧室的由燃烧材料的燃烧所产 生的热，
其中发生器和第一储存室位于燃烧室和热提取室的邻近处。 在第四方面中，本发明提供一种用于回收由燃烧材料的燃烧所产生的 热的方法，所述方法包括以下步骤
-通过燃烧布朗气，在至少一个燃烧室中将燃烧材料燃烧；以及 -接收由燃烧室产生的烟道气以回收其中的热量。
至少一个布朗气发生器接受电力以在电解过程中将水离解成氧气和 氢气。至少一个布朗气发生器可以包括电解室。将氧气和氢气的混和物用 管输送到至少一个第一储存室。至少一个第一储存室可以含有预定量可以 作为火焰冷却剂的液化烃。例如，液化烃可以选自己烷、庚烷、甲醇、乙 醇以及它们的组合。可以将液化烃保持在低温，例如在低于烃的沸点的温 度。本领域技术人员应理解对可用烃的适合的储存温度，因为这些是普通
18常识的内容。例如，所述温度可以在20。C至100。C之间。特别是，所述
温度可以在10。C至20。C之间。特别地，当所使用的烃为己烷时，所述温 度可以为20。C。液化烃作为缓和布朗气的火焰温度的催化剂(catalyst)。特 别地，液化烃可以是己烷。
根据另一个实施方案，在至少一个燃烧室中燃烧废物。至少一个燃烧 室利用布朗气作为燃料。布朗气可以获自于至少一个第一储存室。特别是， 燃烧室可以是焚烧装置。燃烧室可以是单级或多级构造的燃烧室。至少一
个燃烧室可以包括
通过燃烧布朗气而使燃烧材料燃烧的燃烧装置； 第一入口，其与燃烧装置连接，用于接收燃烧材料； 第二入口，其与燃烧装置连接，用于接收来自至少一个储存室的布朗 气；禾口
出口，其与燃烧装置连接，用于排放由燃烧装置所产生的烟道气。 燃烧材料可以是废物、垃圾废物和其它的家庭或者工业废物。燃烧室 还可以包括用于预处理供给至燃烧装置之前的燃烧材料的预处理单元。可 以将燃烧材料分离成固体和液体燃烧材料。可以将燃烧材料分类以除去可 循环、不可燃烧的材料和有害的燃烧材料。可以将燃烧材料密实化和/或干
' 将燃烧^料在燃烧装置中燃烧。燃烧材料通过任何适合的方法被供给 至燃烧装置。例如，可以通过重力或机械装置将燃烧材料供给至燃烧装置。 燃烧装置可以包括布朗气燃烧器，以将高温火焰投射到燃烧装置中，从而 将燃烧材料燃烧。燃烧装置还可以包括允许新鲜空气供给至燃烧装置以实 现燃烧材料的更完全燃烧的另外的入口。燃烧装置可以具有使用难熔材料 的衬里，以保持燃烧装置内部的高温。可以将燃烧的燃烧材料和烧焦的不 可燃烧材料收集在燃烧装置内部，并且从燃烧装置中移除以进行处理。燃 烧的燃烧材料和烧焦的不可燃烧材料可以在被处置之前经历进 一 步的处 理。
除燃烧装置以外，燃烧室还可以包括再氧化室。再氧化室可以是用于 在烟道气排放到大气中之前，热洗涤燃烧装置中所产生的烟道气的装置。 例如，由燃烧装置中燃烧材料的燃烧所产生的烟道气可以在再氧化室中被氧化，以将烟道气进一步分解或者氧化为对环境更加无害的形式。再氧化 室还可以利用布朗气进行其操作。因此，再氧化室可以包括布朗气燃烧器， 以将烟道气加热至适合的温度。例如，烟道气被加热达到的温度可以是烟
道气成分的还原反应温度。该温度可以在1000°C和2000。C之间。特别是， 该温度可以在约1000°C和1500°C之间。
为了进一步降低一氧化二氮的排放，再氧化室中的布朗气燃烧器可以 将纯氧和布朗气的混和物代替新鲜空气用于燃烧。在新鲜空气中的高氮内 含物可以反应，在高温形成可能对环境有害的氮氧化物。
再氧化室可以包括编织网部件(mesh-gridblock)。可以将编织网部件布 置成使其与再氧化室中的布朗气火焰直接接触，以达到高温。编织网部件 可以被支撑在金属框架上。编织网部件可以是任何合适材料的编织网部 件。例如，编织网部件可以由铂、不锈钢、镍-铬合金或铝-络合金制成。 可以使从燃烧装置引入的烟道气经过已加热的炽热编织网部件以实现完 全氧化烟道气中的烟道气成分如一氧化碳、氮氧化物和其它颗粒的热化学 反应。被处理的烟道气可用于本发明的系统中的其它应用，或者在被排放 到大气中之前进一歩处理。
在燃烧室的多级构造例如两级燃烧室中，可以将燃烧材料在不充分的 空气条件下在燃烧装置中燃烧，以产生包含二氧化碳气体、水蒸汽、 一氧 化碳气体、氢气和烃化合物气体的烟道气。然后，可以将烟道气用管道输 送至再氧化室。再氧化室可以提供有充足的空气，以及富氧状态，以进一 步氧化烟道气的成分。
为了确保将所产生的烟道气用管道从燃烧装置中输送出来，燃烧装置 和再氧化室被保持在适合的负压下。例如，压力可以是-50 Pa。可以通过 在燃烧装置的出口安装抽风机来保持负压。
如上所述，燃烧室中的燃烧材料的燃烧产生烟道气。来自烟道气的热 量被用于系统内的其它用途。例如，可以将产生的烟道气用管道输送到至 少一个热提取室。特别是，至少一个热提取室可以是锅炉装置或干燥器。
锅炉装置可以用于产生蒸汽，使得用于产生蒸汽的热量由从燃烧室用 管道输送至锅炉装置的烟道气得到。可以使用任何适合的锅炉装置。可以 将锅炉装置设计成接受不超过预定温度的烟道气，并且允许烟道气以最小
20的体积流量进入。在这种情况下，可以将鼓风机安装在锅炉装置的入口， 以降低引入的烟道气的温度，并且提高引入的烟道气的体积流量。例如， 锅炉装置可以处于金属管逆流热交换器锅炉装置的形式。至少一个热提取 室可以包括 -水入口；
-用于接收由燃烧装置产生的烟道气的烟道气入口； -用于排放所产生的蒸汽的第一出口，以及 -用于排放烟道气的第二出口，
使得通过来自烟道气入口的烟道气加热来自水入口的水，从而产生蒸 汽，并且其中从第一出口中排放蒸汽，以及从第二出口中排放烟道气。因 此，至少一个热提取室的烟道气入口可以与至少一个燃烧室的出口连接。
进入热提取室的给水可以由系统内的水源得到。在热提取室中的给水 吸收来自由燃烧室产生的烟道气的热，以形成蒸汽。蒸汽可以上升至蒸汽 鼓，以在高压下进一步加热，从而产生过热蒸汽。
到至少--个热提取室的给水可以在燃烧室进行预热。例如，给水管可 以通到屋顶并且沿着燃烧室壁蔓延(mn)，使得管道暴露于来自由燃烧室产 生的烟道气的热或者燃烧室内部的热。在管道内部的给水可以通过对流和 辐射热加热。可以控制在管道内的给水的体积流量，使得水被加热至约 90°C以下。然后可以将加热的给水泵送到至少一个热提取室以产生蒸汽。
根据另一个实施方案，本发明的系统还可以包括与至少一个第一室连 通的发电用装置。发电用装置可以包括
-至少一个蒸汽涡轮机，其适合接收由至少一个第一室产生的蒸汽；
-至少一个发电机，其与至少一个蒸汽涡轮机连通，用于产生电力；和
-用于释放由发电机产生的电力的装置。
来自至少一个热提取室例如锅炉装置的蒸汽使涡轮机运转，从而产生 机械能，该机械能在至少一个发生器中转换为电能，从而产生电力，并且 其中所产生的电力被释放。可以使用任何适合的蒸汽涡轮机。例如，蒸汽 涡轮机可以是单级或多级蒸汽涡轮机。可以通过控制系统调节蒸汽或过热 蒸汽对蒸汽涡轮机的供给。例如，通过改变进入锅炉装置的给水的流量， 可以调节蒸汽对蒸汽涡轮机的供给。可以将所产生的电力供给到至少一个产生布朗气的布朗气发生器和/ 或电网。因此，本发明的系统的一个优点在于通过由蒸汽产生电力，可 以降低对外部电源的依赖。
所述系统还可以包括与至少一个蒸汽涡轮机连通的热交换器。特别 是，热交换器可以是冷却装置。热交换器可以包括
-用于从蒸汽涡轮机接收蒸汽的蒸汽入口；和
-水出口，
其中热交换器冷却从蒸汽入口接收的蒸汽，从而使蒸汽冷凝，以产生 水，并且其中水从水出口排放。从热交换器中排放的水可以在系统内再循 环。例如，可以使用从热交换器中排放的水作为进入锅炉装置的给水。
热交换器还可以与至少一个热提取室连通。特别是，当蒸汽涡轮机达 到最大容量时，可以将在锅炉装置中产生的蒸汽用管道输送至热交换器， 以冷却为水。因此，热交换器可以包括第二入口，该第二入口适合于在蒸 汽涡轮机达到其最大容量时接收由至少一个热提取室产生的蒸汽。
根据另一个实施方案，至少一个热提取室可以包括干燥器，所述干燥 器是在燃烧材料在燃烧室中燃烧之前用于干燥该燃烧材料的。例如，至少 一个热提取室可以是如上述的燃烧室的预处理装置的一部分。特别是，在 将燃烧材料在燃烧装置中燃烧之前，干燥器降低了该燃烧材料的含湿量。 用于在至少一个热提取室中干燥燃烧材料的热可以由从燃烧室中排放的 烟道气得到。因此，可以将来自燃烧室的烟道气用管道输送至干燥器。还 可以将来自锅炉装置的烟道气用管道输送至用于干燥燃烧材料的干燥器。 将干燥的燃烧材料供给至燃烧室以在燃烧室中燃烧。
本发明的系统还可以包括用于将烟道气在其被排放到大气中之前进 行处理的后处理装置。因此，可以用管道将来自燃烧室、干燥器和/或锅炉 装置的烟道气输送至后处理装置。后处理装置可以包括至少一个再氧化 室、湿洗器和/或骤冷器。再氧化室，例如如上所述的再氧化室，通过燃烧 布朗气而热洗涤烟道气。湿洗器是用于处理气流以除去亚微米以上的飞尘 的装置。湿洗器可以具有一系列的高容积的喷水喷嘴，以提供对从出口中 排放的烟道气的快速骤冷。例如，可以将烟道气骤冷到200。C至300。C。 这可以抑制在大气中二噁英和呋喃的再形成。出口也可以与空气过滤器系
22统连接。骤冷器降低了从出口排放的烟道气的温度，和/或除去烟道气中的 颗粒和飞尘。
根据第二方面，本发明提供一种回收由燃烧材料的燃烧产生的热量的 方法，所述方法包括如下步骤
在至少一个燃烧室中，通过燃烧布朗气而使燃烧材料燃烧；以及 接收由燃烧室产生的烟道气以回收其中的热量。
所述方法还可以包括在锅炉中产生蒸汽的步骤，其中用于产生蒸汽的 热量可以由燃烧室产生的烟道气得到。蒸汽可以被供给至与用于发电的发 电机连通的蒸汽涡轮机中。
所述方法还可以包括如下步骤在燃烧材料在至少一个燃烧室中燃烧 之前将其干燥，使得从通过燃烧室产生的烟道气中得到用于干燥燃烧材料 的热量。
在第五方面中，本发明提供一种用于处理排放到大气之前的烟道气的 组件，所述组件包括:
-至少一个用于接收并且加热烟道气的处理室；
-用于燃烧布朗气以供给用于加热烟道气的热量的装置；以及
-用于排放己加热的烟道气的部分。
在第六方面中，本发明提供一种用于处理排放到大气中之前的烟道气 的方法，所述方法包括以下步骤
-将烟道气提供到至少一个处理室； -将布朗气提供至用于燃烧布朗气的装置；和 -通过燃烧布朗气将烟道气加热至预定温度。
用于燃烧布朗气的装置可以是布朗气燃烧器。对于本发明的目的来 说，可以使用任何适合的布朗气燃烧器。布朗气燃烧器可以将高温火焰投 射到处理室中以加热烟道气。处理室还可以包括另外的入口以允许新鲜空 气被供给至处理室。处理室可以被供给有充足的空气和富氧状态，以进一 步氧化烟道气成分。处理室可以具有使用难熔材料的衬里，以保持处理室 内部的高温。当加热烟道气时，可以在处理室中氧化烟道气，以进一步将 烟道气分解或者氧化为可能对环境更加无害的形式。例如，可以将烟道气 加热至适合的温度。可以将烟道气加热至点火温度。烟道气被加热达到的温度可以大于700。C。特别是，烟道气可以被加热至800°C至1600°C之
间的温度。
组件还可以包括在至少一个处理室内部的至少一个构件，其中在至少 一个构件附近加热烟道气实现烟道气的更大的加热效率。例如，至少一个 构件可以包括网、钢丝绒、棒、金属板或者它们的组合。构件可以由任何 适合的材料制成。特别是，构件包括编织网部件，其中编织网部件容纳于 至少一个处理室中。编织网部件可以由铂、钢、镍-铬合金、铝-铬合金或 者它们的组合制成。可以安置构件使其直接与投射到处理室中的布朗气火 焰接触以达到高温。构件可以被支撑在支撑装置上。例如，编织网部件可 以被支撑在金属框架上。为了更好的加热效率，可以使引入处理室的烟道 气通过已加热的构件。特别是，可以使引入的烟道气通过己加热的炽热编 织网部件，以实现完全氧化烟道气中的烟道气成分比如一氧化碳、氮氧化 物和其它颗粒的热-化学反应。被处理的烟道气可以用于其它用途或者在排 放到大气中之前被进一步处理。
组件中可以包括一个或多个处理室。例如，可以有l、 2、 3、 4、 5或 6个处理室。特别是，有3个处理室。具有多个处理室的优点在于被加热 的烟道气的停留时间增加，因此可以实现烟道气成分的完全氧化。当存在 多于l个处理室时，安置处理室的可能方式是串联安置，使得烟道气依次 通过3个处理室中的每一个。 己加热的烟道气可以用于其它用途。因此，组件可以进一步包括适合 接收来自至少一个处理室的已加热的烟道气的热提取室。特别是，热提取 室可以包括锅炉装置。还更特别是，热提取室包括蒸汽锅炉装置。
热提取室可以包括用于产生蒸汽的锅炉装置，使得用于产生蒸汽的热 量由用管道从至少一个处理室输送至锅炉装置的己加热烟道气中得到。可 以使用任何适合的锅炉装置。例如，锅炉装置可以处于金属管或板式逆流 热交换器锅炉装置的形式。热提取室可以包括
-水入口 ； -蒸汽出口；禾卩 -烟道气出口，
所述热提取室被安置成允许烟道气加热水以产生蒸汽。特别是，来自水入口的水通过来自至少一个处理装置的烟道气进行加热，从而产生蒸汽 并且其中蒸汽和烟道气分别从蒸汽出口和烟道气出口中排放。
可以从水源获得进入锅炉装置的给水。在锅炉装置中的给水吸收来自 由至少一个处理室产生的烟道气的热量，以形成蒸汽。蒸汽可以上升至蒸 汽鼓，以在高压下进一步加热，从而产生过热蒸汽。到锅炉装置的给水可 以预先加热。例如，给水管可以通到屋顶并且沿着至少一个处理室的壁蔓 延，使得管道暴露于来自被供给至一个或多个处理室的烟道气的热量或者 一个或多个处理室内部的热量。在管道内部的给水可以通过对流和辐射热 加热。可以控制在管道内的给水的体积流量，使得水被加热至约90。C以 下。然后可以将已加热的给水泵送到锅炉装置以产生蒸汽。
根据另一个实施方案，组件可以进一步包括与热提取室连通的发电用 装置。该发电用装置可以包括
-至少一个蒸汽涡轮机，其适合接收由热提取室产生的蒸汽；
-至少一个发电机，其与至少一个蒸汽涡轮机连通以产生电力；禾口
-用于释放由发电机产生的电力的装置。
来自热提取室特别是锅炉装置的蒸汽使涡轮机运转，从而产生机械 能，该机械能在至少一个发电机中转换为电能，从以产生电力，并且其中 所产生的电力被释放。可以使用任何适合的蒸汽涡轮机。例如，蒸汽涡轮 机可以是单级或多级蒸汽涡轮机。可以通过控制系统调节蒸汽或过热蒸汽 对蒸汽涡轮机的供给。例如，可以通过改变进入锅炉装置的给水的流量， 调节蒸汽对蒸汽涡轮机的供给。可以将所产生的电力供给到电网。电力可 以用于系统内的其它用途。因此，本发明的系统的优点之一在于通过由蒸 汽产生电力，可以降低对外部电源的依赖。
组件可以进一步包括与至少一个蒸汽涡轮机连通的热交换器。特别
是，热交换器可以是冷却装置。热交换器可以包括
-用于接收来自蒸汽涡轮机的蒸汽的第-入口 ；以及 -水出口，
其中热交换器能够使蒸汽冷凝，以产生水，并且其中水从出口排放。 从热交换器中排放的水可以在组件内再循环。例如，可以使用从热交换器 中排放的水作为进入锅炉装置的给水。因此，热交换器的水出口可以与热提取室的水入口连接。
热交换器还可以与热提取室连通。特别是，当蒸汽涡轮机已经达到最 大容量时，在热提取室的锅炉装置中产生的蒸汽可以用管道输送至热交换 器，以冷却为水。因此，热交换器可以包括适合在蒸汽涡轮机达到其最大 容量时接收由热提取室所产生的蒸汽的第二入口。
本发明的组件还可以包括后处理装置，用于在烟道气被排放到大气中 之前进一步处理烟道气。例如，后处理装置可以是洗涤组件。洗涤组件可 以包括用于洗涤烟道气的装置。洗涤组件适合接收来自用于排放已加热的 烟道气的部分的烟道气和/或来自热提取室的烟道气出口的烟道气。特别 是，用于洗涤烟道气的装置是洗涤器。可以使用任何适合的洗涤器。例如， 洗涤器可以是湿洗器、文丘里洗气器、板式撞击洗涤器或塔式喷淋洗涤器。 用于洗涤烟道气的装置可以包括重力沉降室和机械收集器。
重要的是用于洗涤烟道气的装置能够将来自烟道气的粒子转移到液 流，以降低在烟道气中的颗粒的量。这样降低了在将烟道气排放到大气中 之前的烟道气中的颗粒物质的量。用于洗涤烟道气的装置可以能够移除平 均直径为约3pm以上的颗粒物质。用于洗涤烟道气的装置可以能够同时 收集来自烟道气的颗粒物质和气态污染物。可以通过吸收或者化学反应除 去气体。例如，在洗涤器中，强行使富含粒子的烟道气接触液滴、在填充
材料上的液体涡面(sheet)或者来自板的液体射流。例如，颗粒湿洗器从气 流中除去粒子的能力依赖于下列变量
-粒子的大小，即空气动力直径；
-粒子的速率；和/或
-液滴、涡面或射流的速率。
用于洗涤烟道气的装置可以进一歩包括预过滤器或最终过滤器，以进 一步除去烟道气内部的颗粒物质。例如，预过滤器可以被安装在预期捕获 具有更大平均直径的颗粒物质的洗涤器的上游。尽管洗涤器本身也能够除 去这种更大的颗粒物质，但是在气流通过洗涤器之前除去更大的粒子可以 使洗涤器更敏锐和有效地集中在具有更小的平均直径的颗粒物质上。最终 过滤器可以被安装在洗涤器的下游。最终过滤器预期捕获在洗涤过程中没 有被移除的粒子。
26湿洗器可以通过从气流中除去亚微米以上的飞尘来处理气流。除从气 流中除去颗粒物质以外，湿洗器也可以快速使烟道气骤冷。例如，湿洗器 可以具有一系列高容积的喷水喷嘴，以提供烟道气的快速骤冷。
洗涤组件可以进一步包括用于冷却被排放到大气之前的烟道气的装 置。可以使用任何适合的用于冷却烟道气的装置。例如，用于冷却烟道气 的装置是骤冷器。用于冷却烟道气的装置可以将烟道气冷却至低于300°C 的温度。将排放到大气中之前的烟道气冷却的优点在于这样可以抑制在 大气中再形成二噁英和呋喃。用于冷却的装置可以与空气过滤器系统连 接，以进一步除去烟道气中的颗粒和飞尘。
根据第二方面，本发明提供一种用于处理被排放到大气中之前的烟道 气的方法，所述方法包括以下步骤
-将烟道气提供到至少一个处理室；
-将布朗气提供至用于燃烧布朗气的装置；和
-通过燃烧布朗气将烟道气加热至预定温度。
加热步骤可以包括在至少一个用于实现更高的加热效率的构件的存
在下加热烟道气。预定温度可以高于700。C。用于燃烧布朗气的装置可以
是布朗气燃烧器。
根据一个具体的实施方案，将烟道气提供到3个处理室，烟道气依次
通过3个处理室中的每一个。特别是，所述方法可以包括以下步骤 -将烟道气提供到第一处理室；
-通过燃烧布朗气，在第一处理室中将烟道气加热至第一预定温度； -用管道将来自第一处理室的已加热的烟道气输送至第二处理室； -通过燃烧布朗气，在第二处理室中将烟道气加热至第二预定温度； -用管道将来自第二处理室的已加热的烟道气输送至第三处理室；以及 -通过燃烧布朗气，在第三处理室中将烟道气加热至第三预定温度。 例如，第一预定温度可以是约800。C。第二预定温度可以是约1000°C。
第三预定温度可以高于1200°C。特别是，第三预定温度可以是约1600°C。 所述方法可以进一步包括在热提取室中产生蒸汽的步骤，其中用于产
生蒸汽的热量从已加热的烟道气获得。所产生的蒸汽可以被供给至与用于
发电的发电机连通的蒸汽涡轮机中。所述方法还可以包括进一步处理已加热的烟道气的步骤。例如，所述 方法可以包括以下步骤
-在用于洗涤烟道气的装置中洗涤已加热的烟道气；和/或 -在用于冷却烟道气的装置中冷却己加热的烟道气。
可以将烟道气冷却至适合的温度。例如，将烟道气冷却至低于300°C 的温度。
附图简述
合宜的是参考附图进一步描述本发明，该附图示出了本发明的可能的 配置。本发明可以有其它配置，因此附图的特殊性不意在限制本发明。

图1是根据本发明的一个实施方案的系统的示意图。
图2是根据本发明的又一个实施方案的吸收性冷却器的示意图。
图3是根据本发明的又一个实施方案的焚烧炉装置的示意图。
图4是根据本发明的又一个实施方案，用于管道输送至多层建筑的布
朗气和热水及已冷却水的局部产生、储存和输送系统的示意图。 图5是根据本发明的又一个实施方案的系统的示意图。 图6是根据本发明的又一个实施方案，利用来自由燃烧室所产生的烟
道气的热量的系统的示意图。
图7是根据本发明的又一个实施方案，利用来自由燃烧室所产生的烟
道气的热量的的系统的示意图。
图8是根据本发明的又一个实施方案的组件的示意图。
发明详述
图1显示了本发明的一个实施方案的独立系统的一部分。特别是，图 1显示了布朗气的产生以及布朗气在独立系统中的锅炉和燃烧器装置中的 使用。布朗气在布朗气发生器116中产生，布朗气发生器116是描述于 美国专利4，081，656中的一种形式。发生器116可以包括电解室。电源104 与控制面板106连接，该控制面板106监控并且控制操作参数比如经由电 线114到达发生器116的电力供给(electricity supply)。还安置了水源102。 水源102可以是储水罐的形式。来自水源102的水通过反渗透(RO)水过滤器108，并且将过滤的RO水储存在RO水罐110中。通过泵112将来 自RO水罐110的水供给至发生器116中。
因此，发生器116吸收RO水和电力以在电解过程中离解出氧气和氢 气。经由管道121，将所产生的氧气和氢气的混合物用管道输送至布朗气 储存罐122。发生器116还包括热交换器118。电解过程的直接副产物是 来自水离解成其成分的热。热交换器118是水冷的。水从水源102经由 管道152供给至热交换器118。随后，将预热水通过管道154从热交换器 118中用管道输送出来。
布朗气储存罐122部分填充有液化烃。在这种情况下，液化烃是己烷 124。还提供的是己烷储存罐126。将来自己烷储存罐126的己烷124通 过泵127泵送至布朗气储存罐122。氧气和氢气的混合物与己烷蒸气124 混合，以形成布朗气120。布朗气储存罐122还配备有安全阀128。
控制面板106还监控并且控制其它操作参数比如从RO水罐110到 发生器116的RO水供给、到布朗气储存罐122的己烷124供给、在发 生器116和布朗气储存罐122内部的气体压力、发生器116的操作温度 以及来自发生器116的氧气和氢气的混合物的流量。
可以将来自布朗气储存罐122的布朗气120经由管道网络130直接 供给至最终用户。管道可以配备有至少一个止回阀132，以确保气体的流 动仅仅在一个方向上进行。管道130还包括压力调节器133、控制阀134 和消焰器136。除将布朗气120直接供给至最终用户以外，布朗气120 还可以供给至锅炉和燃烧器装置146以产生热水。
特别是，将布朗气120通过管道138供给至锅炉和燃烧器装置146 的燃烧器148。管道138包括止回阀140、压力调节器141、控制阀142 和消焰器144。燃烧器148是标准工业气体燃烧器，其具有用于气体点 燃的装置、用于火焰形状和图案控制的装置和检测火焰的装置。燃烧器 148以布朗气120进行工作，并且具有电动机驱动的鼓风机、供气电磁阀 和气体喷嘴。燃烧器148被构造成产生温度高达1000°C的火焰。燃烧器 148将火焰投射到锅炉中。
锅炉150是其内具有容纳水管束(未显示)的空间的圆柱体结构，所述 水管束用于储存被供给至锅炉150以使其被加热以产生热水的给水。另
29夕卜，在锅炉150内部，存在有被放置于燃烧布朗气120的火焰的路径上的 反应性金属元件的层，以实现有助于进一步提高火焰温度的反应性燃烧。
由在燃烧器148中的布朗气120的燃烧产生的热气与管束接触，因此， 加热了在管道内的给水。为了尽可能多地保持燃烧热，锅炉150的外部被 覆盖在绝热材料层中。利用布朗气120在燃烧器148中的燃烧的热来加 热被供给至锅炉150的给水，以产生热水。
到锅炉150的给水来自三个来源。首先，如来自水源102的补充水。 通过泵158沿着管道156将水泵送至锅炉。第二，如从布朗气发生器116 中的热交换器118排放出的在管道154中的预热水。第三，如从至少一个 太阳能热收集器159中排放出的在管道157中的预热水。至少一个太阳能 热收集器159吸收来自水源102的水并且排放预热水，该预热水经由管 道157被供给至锅炉和燃烧器装置146中。特别是，将来自管道154、 156 和157的水组合并且通过泵158泵送至锅炉和燃烧器装置146。由锅炉150 产生的热水可以用于空间加热、清洁和冲洗用途。在将水用于空间加热、 清洁和冲洗用途之前，可以根据用途，可以将锅炉150所产生的热水与来 自水源102的水经由搅拌器阀混合，以达到约50°C至70°C的温度。可 以将所产生的热水储存在热水储存罐中。
图2显示了被包括在本发明的系统中的另外的装置。特别是，图2显 示了吸收性冷却器200的配置。吸收性冷却器200产生可以用于空间冷 却用途的已冷却的水。吸收性冷却器200分为四个部分冷凝器202、发 生器204、蒸发器206和吸收器208。吸收性冷却器200对在接近真空蒸 发制冷剂以吸收其周围的热量的热化学过程起作用。
蒸发器206和吸收器208部分被保持在接近真空的条件。特别是，在 蒸发器206的条件如下将蒸发器206保持在真空状态下，以实现在更低 温度下的蒸发。例如，压力可以是约lkPa，而温度可以是约4。C。吸收性 冷却器200被流动来自热水罐201的热水的热交换器205加热。另外， 为了补偿热，它可以被安置在锅炉和燃烧器装置146的燃烧器148附近。 溴化锂(LiBr) 210、吸收剂和水212、制冷剂被供给至吸收性冷却器200 的发生器部分204。由通过锅炉和燃烧器装置146产生的热水所产生的热 量或者来自布朗气120通过燃烧器148的燃烧的热量使发生器部分204
30中的LiBr溶液210中水份蒸发。水蒸汽214形式的制冷剂蒸气循环到冷 凝器部分202中，并且释放潜热给冷凝器部分202中的热交换器216内 的冷却水242。在该过程中，水蒸汽214冷凝回到制冷剂水212。
制冷剂水212流经包括膨胀阀220的管道218，以在蒸发器部分206 中形成制冷剂喷雾222。将来自喷雾222的水喷到蒸发器部分206中的己 冷却水管束224上。来自喷雾222的水被吸收器部分208中的浓LiBr230 部分地吸收，并且部分地收集在蒸发器部分206的223，并且借助于泵238 经由管道218再循环回到冷凝器部分202。制冷剂喷雾222的水的温度冷 却，因此制冷剂喷雾222的水吸收来自已冷却水管224中的温水246的热 量，并且蒸发(在真空下)。因此，将已冷却水从已冷却水管224中排放。 在该过程中产生的制冷剂蒸气被吸收器部分208中的浓LiBr230吸收。当 蒸发器206和吸收器208相互连接时，制冷剂蒸气的这种快速吸收在蒸发 器206产生真空状态。特别地，存在与蒸发器206和吸收器208连接的泵 (未显示)。泵产生低于大气压的1.0%的高真空。在发生器部分204中产生 浓LiBr。当在LiBr溶液中的水份在发生器部分204中蒸发时，形成浓LiBr。 浓L旧r经由包括膨胀阀228的管道226流到吸收器部分208，以形成LiBr 喷雾230。在吸收器部分208的底部收集来自LiBr喷雾230的LiBr，以在 它与来自蒸发器206的制冷剂蒸气组合时，形成稀释的LiBr溶液232的 池，其通过泵236被循环回到发生器部分204中的LiBr池210。 LiBr喷雾 230将LiBr喷到吸收器部分208中的热交换器215上。热交换器215具 有温度约为25°C的冷却水240，该冷却水240从冷却塔250被供给至热交 换器中，同时温度稍高的水242从热交换器215中排放，并且被供给至冷 凝器部分202中的热交换器216。因此，在吸收来自冷凝器部分202中的 制冷剂蒸气214的热量之后，高温水244从热交换器216中排放，并且 被供给至冷却塔250。
将蒸发器部分206中产生的冷却水248用管道输送至储存罐或者直接 用管道输送至最终用户以用于各种用途，比如空间冷却用途。例如，冷却 水248可以流到各个家庭的空气处理装置(具有鼓风机的热交换器)以提供 空间冷却用途。
本发明的系统还包括焚烧炉装置300。焚烧炉装置300的配置显示在图3中。特别是，焚烧炉装置300利用由布朗气发生器116产生的布朗
气120作为燃料。焚烧炉装置300氧化在系统现场的家庭和工业废物。 焚烧炉装置300以布朗气120进行工作，该布朗气120是由布朗气储存 罐122获得的。通过管道网络302将布朗气120从储存罐122用管道输 送至燃烧室312和再氧化室314。管道网络302还包括压力调节器304、 在布朗气储存罐122的出口处的止回阀303以及多通阔(multivalve) 306以 将布朗气流120分开到燃烧室312和再氧化室314中。压力调节器304 控制并且保持管道网络302中的均匀的出口布朗气120压力。燃烧室312 和再氧化室314中的每一个分别配备有布朗气燃烧器313和315。布朗气 燃烧器313和315是具有用于气体点燃的装置、用于火焰形状和图案控制 的装置和检测火焰的装置的标准工业气体燃烧器。布朗气燃烧器313和 315以布朗气120进行工作，并且还具有电动机驱动的鼓风机、供气电磁 阀和气体喷嘴。燃烧器313和315被构造成在燃烧室312和再氧化室314 中产生温度高达1500°C的火焰。还将消焰器308和310以及控制阀305 和307分别安置在燃烧室312和再氧化室314的各自的入口。
焚烧炉装置300还包括预处理装置316和318。预处理装置316用于 预处理固体废物，而预处理装置318用于预处理液体废物。预处理装置 316包括收集装置320、分选机322和干燥器324。收集装置320收集固 体废物，而分选机322分选废物。可以通过人工分选员经由视觉手段物理 分选固体废物，以除去玻璃、砂砾、金属和其它的块状物体。废物的含湿 量在加热废物的干燥器324中被降低。通过管束加热废物。管束具有通过 束管的蒸汽以加热管束，因此加热废物。然后将来自干燥器324的废物供 给至燃烧室312中。类似地，对于液体废物的预处理，在预处理装置318 中安置用于收集液体废物的收集装置326、从液体废物中除去淤泥的过滤 器328以及从淤泥中除去水份的蒸发器330。过滤器328可以是任何适合 的过滤器。例如，过滤器可以是织物或膜过滤器。备选地，还可以使用压 滤机或者离心过滤器。用于液体废物的预处理方法可以包括从原水中过滤 出淤泥的固体-水分离。淤泥可以在用于脱水的蒸发器中收集。然后，经过 滤的原水可以在排放到排水系统中之前进行化学处理。然后将处理的废物 供给至燃烧室312中。燃烧室312通过布朗气120的燃烧被加热，以达到至多1500°C的温 度，该温度高于大多数固体废物的闪点。 一旦从废物和布朗气120的燃烧 中，燃烧室312达到约1000。C的温度，布朗气燃烧器313就停止工作。 布朗气燃烧器313仅仅在燃烧室312的温度下降至低于1000。C时才再点 燃。燃烧室312内部本身还可以具有热交换器338。热交换器338可以 使热回收最大化。例如，热交换器338的管束中所含的循环水吸收来自燃 烧室312的燃烧热，并且在废物干燥器324处释放热量，在此，可以将热 量用于移除固体废物中的湿气。在焚烧炉装置300中还包括循环系统以对 焚烧炉装置300中的热交换器提供给水。循环系统包括多通阀348、 350、 352、蒸汽沉降罐344、泵346和管道网络342。
由于废物在燃烧室312中的燃烧而产生的烟道气332被供给至再氧 化室314中，以通过进一步氧化有机材料和其它有害材料而完全分解残留 在烟道气332中的任何废物。
由于烟道气332的燃烧以及布朗气120通过燃烧器315的辅助燃烧， 将再氧化室314保持在1000°C以上的温度。再氧化室314配备有供给新 鲜空气的装置，该新鲜空气用于烟道气332的富氧燃烧。再氧化室通过燃 烧器315加热，以达到约1000。C的温度，SP，烟道气成分比如一氧化碳 (CO)、氢(H2)和甲垸(CH3)的自动点火温度。-一旦再氧化室314从烟道气 332的燃烧以及布朗气120的辅助燃烧中达到约1000°C的温度，燃烧器 315就停止工作。当再氧化室314的温度下降至低于1000°C时，燃烧器 315开始燃烧布朗气120。再氧化室314还配备有支撑在再氧化室314 内部的金属框架上的编织网部件3U。高度渗透的穿孔编织网部件311可 以由铂、钢、镍-铬合金或其它镍合金制成。编织网部件311的孔可以具 有任何适合的形状，比如方形、三角形或多边形。编织网部件311可以被 构造成交错的多层结构以使与引入的烟道气332的接触及其对燃烧器 315所产生的布朗气火焰的暴露最大化。
烟道气332和由燃烧器315产生的布朗气火焰的流动方向相对于编 织网部件311的取向是这样的使得它们彼此垂直或相互平行。编织网部 件311被安置成与由燃烧器315产生的布朗气火焰成一直线。引导来自 燃烧室312的烟道气332穿过编织网部件311。-一旦直接暴露于由燃烧器315产生的布朗气火焰，编织网部件311就发光，并且达到能够与引
入的烟道气332反应的温度。在该过程中，烟道气成分比如一氧化碳(CO)、 氢(H^和其它气态烃化合物被氧化为对环境更无害的形式，比如二氧化碳 (C02)、水以及其它的更无害气体。
在作为废气340排放到大气中之前，来自再氧化室314的所得烟道气 335通过包括湿洗器336的室334。湿洗器336处理所得到的烟道气335 以除去亚微米以上的飞尘。湿洗器336可以具有一系列高容积的喷水喷嘴， 以提供烟道气335在其被释放为废气340之前快速骤冷至约200°C至 300。C的温度，以抑制在大气中再形成二噁英和呋喃。对湿洗器336的给 水由水源102得到。从室334释放的废气340可以与空气过滤器系统连接。
图4显示了如上所述的系统的各个装置的配置的一个实例。特别是， 图4显示了比如布朗气发生器116、锅炉和燃烧器装置146、吸收性冷却 器200和焚烧炉装置300之类的装置可以如何在独立系统中使用，以产 生布朗气、储存布朗气并且输送在多层建筑中用于各种用途的布朗气。
图5显示了本发明的一个实施方案的一般独立系统。特别是，图5显 示了布朗气的产生，以及布朗气在独立系统的燃烧室中的使用。布朗气产 生于布朗气产生系统1113中，其中布朗气产生系统1113包括布朗气发生 器1114、热交换器1116和布朗气储存罐1122。特别是，布朗气在布朗 气发生器1114中产生，所述布朗气发生器1114是描述于美国专利 4,081,656中的一种形式。发生器1114可以包括电解室。电源1104连接 至控制面板1106，该控制面板1106监控并且控制操作参数比如经由电线 1112至发生器1114的电力供给。还安置了水源1102。水源1102可以是 储水罐的形式。通过泵1110，使来自水源1102的水通过反渗透(RO)水过 滤器1108，并且将经过滤的RO水供给至发生器1114的电解室中。
因此，发生器1114吸收RO水和电力以在电解过程中离解出氧气和 氢气。将产生的氧气和氢气的混和物经由管道1121用管道输送至布朗气 储存罐1122。布朗气产生系统1113还包括热交换器1116。电解过程的直 接副产物是来自水离解为其成分的热量。热交换器1116是水冷的。冷却 水从冷却塔1118经由管道1117循环至热交换器1116。随后，将温水通过 管道1119从热交换器1116中用管道输送出去，并且返回到冷却塔1118。布朗气储存罐1122部分地充满液化烃。在这种情况下，液化烃是己
垸1124。还安置己垸储存罐1126。通过泵(未显示)将来自己烷储存罐1126 的己垸1124泵送至布朗气储存罐1122。氧气和氢气的混和物与己烷蒸气 混合以形成布朗气1120。布朗气储存罐1122进一步配备有安全阀1128。 安全阀是被设定为在一定的压力水平下打开以防止容器或系统内的压力 达到不安全水平的阀门。
可以将来自布朗气储存罐1122的布朗气经由管道网络1130直接供给 至燃烧室1142中。管道网络1130的管道可以配备有至少一个止回阀 1132，以确保布朗气1120的流动仅在一个方向上迸行。管道网络1130还 包括至少一个压力调节器1134、至少一个控制阀1136和至少一个消焰器 1138。压力调节器是用于控制并且保持管道系统的出口气体压力均匀的装 置，而消焰器是防止来自经由打开的安全旋塞的外部火焰的"逆燃"的装 置。
特别是，通过泵送网络1130，将布朗气1120供给至燃烧室1142的 至少一个燃烧器1140。燃烧器1140是标准工业气体燃烧器，其具有用于 气体点燃的装置、用于火焰形状和图案控制的装置和检测火焰的装置。燃 烧器1140以布朗气1120进行工作，并且具有电动机驱动的鼓风机、供 气电磁阀和气体喷嘴。燃烧器1140被构造成产生温度大于1200°C的火 焰。燃烧器1140可以位于燃烧室1142的一侧，并且将火焰投射到燃烧室 1142中。当在燃烧室1142中燃烧废物时，产生烟道气。如下面详细描述 的，来自烟道气的热量可用于发电。
图6显示了本发明的系统的配置，其中将来自由燃烧室1142产生的 烟道气的热量用于各种另外的用途。在图6中所示的燃烧室包括单级燃烧 装置U42a。燃烧装置1142a使用由布朗气产生系统1113产生的布朗气 1120作为燃料以使燃烧材料燃烧。燃烧材料可以是废物，其可以包括家庭 和工业废物。如上图5所述，通过管道网络1130，将来自布朗气产生系统 1113的布朗气1120管道输送至燃烧装置1142a。压力调节器1134在管道 网络1130中控制并且保持适用于燃烧装置1142a的均匀出口布朗气压力。 例如，气体压力可以是约11英寸水(即约2738 Pa)。
燃烧装置1142a的内壁衬有难熔材料，以容忍在燃烧装置1142a内部的燃烧热，并且保护燃烧装置1142a的结构。例如，难熔材料可以包括能 够在酸性环境中工作的硬质、耐热材料。难熔材料的实例包括但不限于氧
化铝、碳化硅、耐火粘土、砖和二氧化硅。经由在燃烧装置1142a的侧面 或者底部的孔，将压縮空气的间歇射流供给至燃烧装置1142a。压縮空气 用于提高在燃烧装置1142a中待燃烧的废物与空气的湍流混合。压縮空气 的间歇射流有助于防止将压縮空气供给至燃烧装置1142a的孔的堵塞。在 燃烧装置1142a的底部的栅格(未显示)将干燥固体废物与灰尘分离。来自 燃烧装置1142a中的废物燃烧的底部灰尘1201经由在燃烧装置1142a底 部的漏斗(未显示)收集以进行处理。
作为在燃烧装置U42a中燃烧废物的结果，产生烟道气1202。将一 些烟道气1202从燃烧装置1142a经管道输送至水管蒸汽锅炉1204。通过 泵1212将水泵送至蒸汽锅炉1204中。在蒸汽锅炉1204中，水在管道1206 内循环，所述管道1206被从燃烧装置1142a经管道输送至蒸汽锅炉1204 的烟道气1202外部加热。例如，烟道气可以处于900 。C。由于包括在蒸 汽锅炉1204内的水-填充管1206暴露于高温烟道气1202，因此管道1206 中的水的温度升高，并且由于热虹吸效应，热水上升至蒸汽锅炉1204中 的蒸汽鼓1208。通过烟道气1202进一步加热蒸汽鼓1208中的热水而产 生蒸汽1214。将蒸汽1214从蒸汽鼓1208的顶部抽出，并且任选在过热 器(未显示)中进一步加热，以产生过热蒸汽。然后经由通道1228a将烟道 气1202用管道输送至后处理装置1230，以对作为废气1236排放到大气 中之前的烟道气1202进行处理。下面更详细地描述后处理装置1230。
然后将蒸汽1214或过热蒸汽用于驱动蒸汽涡轮机1216。例如，过热 蒸汽可以处于390。C以上。蒸汽涡轮机1216可以是单级或多级蒸汽涡轮 机。蒸汽涡轮机1216通过轴1218与用于发电的发电机1220连接。将蒸 汽1214在约23巴(2.3 xl(^Pa)的高压下供给至蒸汽涡轮机1216。蒸汽涡 轮机1216旋转，从而引起轴1218也旋转。作为轴1218旋转的结果，在 发电机1220中包含的磁铁也旋转。磁铁具有在其周围盘绕的线。随着在 发电机1220内部的磁铁旋转，在导线9(wire)中产生电流。发电机1220将 机械能转换为电能。然后将通过发电机1220产生的电力传输至一系列用 于调节布朗气产生系统1113为产生布朗气1120而使用的电压和电流的电
36器装置，或者传输至位于系统内部的电网，即用于系统的电源1104。
然后，将通过蒸汽涡轮机1216的蒸汽1214或者过热蒸汽引导至热 交换器1222。将蒸汽1214在热交换器1222中冷却，以冷凝为水。然后 通过泵1212将冷凝水泵送回到蒸汽锅炉1204的管道1206，以吸收来自 烟道气1202的热量以产生蒸汽1214。通过管道网络1224，从水源1102 获得流入热交换器1222中以冷却来自蒸汽涡轮机1216的蒸汽1214或 过热蒸汽的给水。热交换器1222也冷却过量的过热蒸汽或者过量的蒸汽 1214。当蒸汽涡轮机1216达到其最大容量并且不能再吸收蒸汽1214或 过热蒸汽时，蒸汽1214被认为过量。当发生这种情况时，经由旁通管道 1226将过量蒸汽1214或过量过热蒸汽引导至热交换器1222。如上所述， 将过量蒸汽1214和过量过热蒸汽在热交换器1222中冷却并且冷凝为水。 然后通过泵1212将水泵送回到蒸汽锅炉1204的管道1206，以吸收来自烟 道气1202的热量以产生蒸汽1214。
燃烧室1142还包括预处理装置1242。特别是，预处理装置1242用 于预处理固体废物。预处理装置1242包括干燥器，用于在废物被供给至 燃烧装置1142a进行燃烧之前降低废物的含湿量。通过存在于干燥器中的 管束1243加热废物。管束1243具有经过在外部加热废物的管束的管道的 烟道气1202。特别是，管束1243的管道是高度传导性的。将来自燃烧装 置1142a的一些烟道气1202经由通道1229用管道输送至管束1243。还 经由通道1228b将来自蒸汽锅炉1204的烟道气1202用管道输送至管束 1243。然后经由通道1244将经过管束1243的烟道气1202用管道输送至 后处理装置1230，以在将烟道气1202以废气1236的形式排除到大气中 之前对该烟道气1202进行处理。下面更详细描述后处理装置1230。
分别经由通道1228a和1244，将来自蒸汽锅炉1204和预处理装置 1242的烟道气1202用管道输送至后处理装置1230。后处理装置1230 包括湿洗器1232和骤冷器1234。将来自蒸汽锅炉1204和预处理装置 1242的烟道气1202在湿洗器1232中洗涤。湿洗器1232可以是化学湿 洗器。例如，在化学湿洗器中使用的化学药品可以是由氢氧化钙或氢氧化 钠形成的水性浆液。湿洗器1232可以是具有多个互连的室的封闭件。每 一个室可以由穿孔板形成，以减缓经过湿洗器1232的烟道气1202的通
37量(passage)。湿洗器1232处理烟道气1202以除去亚微米以上的飞尘、灰 尘和颗粒。湿洗器1232可以具有一系列高压的流体喷射喷嘴。例如，流 体可以是碱性溶液比如氢氧化钠或氢氧化钙。碱性溶液中和可能是酸性的 烟道气1202。碱性溶液还洗掉烟道气1202中飞尘和大的颗粒。
在烟道气1202通过湿洗器1232之后，然后将半处理的烟道气1202 在用于快速骤冷的骤冷器1234中清洗。骤冷器1234具有一系列高容量 的喷水喷嘴，以提供在烟道气1202以废气1236形式释放之前，将烟道气 1202快速骤冷至约200°C至300°C的温度，从而抑制在大气中再形成二 噁英和呋喃。骤冷还降低半处理的烟道气1202的气味。到骤冷器1234 的给水从水源1102获得。经由管道网络1238，来自水源1102的水通过 泵1239泵送至骤冷器1234。在通过泵1233被再循环回到湿洗器1232 的喷雾喷嘴之前，在后处理装置1230底部收集的含有飞尘和大的颗粒的 流体可以通过过滤器系统。以均匀的间隔，可以将在后处理装置1230的 底部的流体排放到处理装置1240，在此将其化学处理。可以将化学处理过 的流体再循环回到湿洗器1232或者排放到排水系统中。
任选地，在被排放到大气之前，从骤冷器1234释放的废气1236可以 与空气过滤器系统连接，以进一步处理。废气1236还可以包括饱和的水 蒸汽。因此，可以将蒸发器安装在骤冷器1234的气体出口以除去废气1236 中的饱和蒸气，从而防止在大气中形成烟流。作为进一步的选择，被处理 的烟道气1202在被排放到大气之前也可以通过气体过滤系统，以除去亚 微米尺寸的粒子。
在各种另外的用途中使用来自由燃烧室1142产生的烟道气的热量的 本发明系统的另外的配置显示在图7中。除了燃烧室1142以外，图6的 系统和图7的系统基本上是相同的。显示在图7中的燃烧室1142包括两 级燃烧室。特别是，图7的燃烧室1142包括燃烧装置1142a和再氧化室 1302。再氧化室1302可以是热再氧化室。如燃烧装置1142a—样，再氧 化室1302也使用由布朗气产生系统1113产生的布朗气1120作为燃料。 因此，通过管道网络1130将布朗气1120从布朗气产生系统1113管道输 送至再氧化室1302。管道网络1130可以包括多通阀1303以将布朗气 H20的流分开到燃烧装置1142a和再氧化室1302中。管道网络1130还包括止回阀1304、压力调节器1306、控制阀1308和消焰器1310。压力 调节器1306控制并且保持管道网络1130中的均匀布朗气压力。
再氧化室i302配备有布朗气燃烧器1312。布朗气燃烧器1312是标 准工业气体燃烧器，其具有用于气体点燃的装置、用于火焰形状和图案控 制的装置和检测火焰的装置。布朗气燃烧器1312以布朗气1120进行工作， 并且具有电动机驱动的鼓风机、供气电磁阀和气体喷嘴。布朗气燃烧器 1312可以被构造成在再氧化室1302中产生温度大于1200°C的火焰。特 别是，将再氧化室1302保持在约1000。C的温度，即烟道气成分比如一氧 化碳(CO)、氢(H2)和甲垸(CH4)的还原反应温度。
在开始焚烧(燃烧)过程时，燃烧装置1142a和再氧化室1302的布朗 气燃烧器1140和1312分别燃烧布朗气1120，以加热燃烧装置1142a和再 氧化室1302内部的炉子空间。控制布朗气1120的流量和燃烧的持续时间， 以在燃烧装置1142a中达到预定温度。典型地，在没有废物的情况下，燃 烧装置1142a可以达到高于1000°C的温度。在焚烧过程中，将干燥的废 物恒定地供给至燃烧装置1142a，以将其燃烧。在稳定的状态下，在恒定 供给废物的情况下，燃烧装置1142a可以达到高于1200°C的温度。在燃
烧过程中，产生富含一氧化碳、气态烃化合物以及产生氮的氧化物(Ncg
的烟道气。将产生的烟道气1202输送至再氧化室1302以进一步处理。再 氧化室1302可以具有伸长的结构以允许在最低值2秒的停留时间内完全 燃烧烟道气1202。备选地，再氧化室1302可以由两个以上的类似或者不 同构造的互连的小炉子制成，以通过增加处理烟道气1202的暴露时间， 更完全地处理烟道气1202。
再氧化室1302配备有支撑在再氧化室1302内部的金属框架上的编 织网部件1313。高度渗透的穿孔编织网部件1313可以由铂、钢、镍-铬 合金或镍合金制成。编织网部件1313与布朗气燃烧器1312所产生的布 朗气火焰积极地反应，以在再氧化室1302内部达到高温。编织网部件1313 的孔可以具有任何适合的形状比如方形、三角形或多边形。特别是，编织 网部件1313可以被构造成交错的多层结构，以使与引入的烟道气1202 的接触及其对布朗气燃烧器1312所产生的布朗气火焰的暴露最大化。
烟道气流和由布朗气燃烧器1312产生的布朗气火焰的流动方向相对于编织网部件1313的定向是这样的它们彼此垂直或相互平行。编织网 部件311被安置成与布朗气燃烧器1312所产生的布朗气火焰成一直线。
引导来自燃烧装置1142a的烟道气1202穿过编织网部件1313。在直接 暴露于由布朗气燃烧器1312产生的布朗气火焰时，编织网部件1313发 光，并且达到能够与引入的烟道气1202反应的温度。在该过程中，烟道 气成分比如CO、 H2和其它气态烃化合物被氧化为对环境更无害的形式， 比如二氧化碳(C02)、水以及其它的更无害气体。特别是，在氧气进一歩 与布朗气1120中的氢反应之前，含氮烟道气1202还原为元素成分，即 氮和氧，从而产生氮蒸气和水蒸气。
如在上图6中所示，将来自再氧化室1302的烟道气1314的部分用 管道引导至蒸汽锅炉1204，用于产生蒸汽(或过热蒸汽)，以驱动蒸汽涡轮 机1216和发电机1220进行发电。还经由通道1315将来自再氧化室1302 的烟道气1314的一部分管道输送至管束1243，以干燥预处理装置1242
在整个焚烧过程中，燃烧装置1142a和再氧化室1302都被保持在负 压，以确保产生适合的抽力，而使烟道气1202从燃烧装置1142a和再氧 化室1302流动至蒸汽锅炉1204和预处理装置1242。例如，压力可以是 约-50 Pa。在燃烧装置1142a和再氧化室1302中的负压可以经由抽风机 实现，所述抽风机被安装在燃烧装置1142a的烟道气排放端(在图6中所 示的系统的情况下)、在再氧化室1302的烟道气排放端(在图7中所示的 系统的情况下)或者在后处理装置1230的排气端。
图8显示了本发明的一个实施方案的一般组件。特别是，图8显示了 在将从烟道气放出器排放的烟道气排放到大气之前对该烟道气的处理。将 来自烟道气放出器2102的烟道气2103用管道输送至第一处理室2104。 烟道气放出器2102可以是排放烟道气的任何系统。例如，烟道气放出器 2102可以是焚烧装置、烧煤炉等。烟道气2103可以富含一氧化碳、气态 烃化合物和氮的氧化物(NCg。烟道气2103典型地具有约300°C以上的温 度。在第一处理室2104中，烟道气2103被进一步加热。例如，烟道气2103 在第--处理室2104中被进一步加热至约800°C。然后用管道将已加热的 烟道气2103输送至第二处理室2106以进一步加热。例如，可以在第二处理室2106中将烟道气2103加热至约1000°C的温度。来自第二处理室 2106的已加热的烟道气2103用管道输送至第三处理室2108以加热至大 于1200。C的温度。特别是，在第三处理室2108中的温度是约1600°C。
通过燃烧布朗气，使烟道气2103在第一处理室2104、第二处理室 2106和第三处理室2108中被加热。可以在布朗气发生器中产生布朗气， 这种布朗气发生器是描述于美国专利4,081,656中的一种形式。通过管道 网络2112，布朗气可以从布朗气储存罐2110直接供给至处理室2104、 2106和2108。布朗气储存罐2110可以配备有安全阀2111。安全阀是被 设定在一定的压力水平打开以防止在容器或系统内的压力达到不安全水 平的阀门。管道网络2112可以配备有至少一个止回阀2114。管道网络 2112可以进一步包括多通阀2116以将布朗气流分开到每一个处理室 2104、 2106和2108中。例如，布朗气流可以被分开，以分别通过管道网 络2118、2120和2122，将布朗气供给至第一处理室2104、第二处理室2106 和第三处理室2108。每一个管道网络2118、 2120、 2122可以分别包括至 少一个压力调节器2124、 2132、 2140、至少一个控制阀2126、 2134、 2142 和至少一个消焰器2128、 2136、 2144。压力调节器是用于控制并且保持管 道系统的出口气体压力均匀的装置，而消焰器是防止外部火焰经由打开的 安全旋塞"逆燃"的装置。压力调节器2124、 2132和2140分别控制并且保 持适用于管道网络118、 2120和2122的处理室2104、 2106和2108的均 匀出口布朗气压力。例如，气体压力可以是约11英寸的水(即，约2738 Pa)。
特别是，分别将布朗气供给至第一处理室2104、第二处理室2106和 第三处理室2108的燃烧器2130、2138和2146。燃烧器2130、2138和2146 是标准工业燃烧器，其具有用于气体点燃的装置、用于火焰形状和图案控 制的装置和检测火焰的装置。燃烧器2130、 2138和2146以布朗气进行工 作，并且具有电动机驱动的鼓风机、供气电磁阀和气体喷嘴。燃烧器2130、 2138和2146可以被构造成产生温度大于1200°C的火焰。燃烧器2130、 2138和2146可以被设置使得分别将火焰投射到处理室2104、2106和2108 中。
布朗气燃烧器2130、 2138和2]46被构造成分别在第一处理室2104、 第二处理室2106和第三处理室2108中产生温度约800°C、 1000°C和
411200。C的火焰。特别是，烟道气成分比如一氧化碳(CO)、氢(H2)和甲垸
(CHU)的自动点火温度在约800°C和1600。C之间。一旦在处理室2104、2106 和2108中从烟道气2103的燃烧和布朗气的辅助燃烧中达到所需的温度， 布朗气燃烧器2130、 2138和2146就停止操作。当第一处理室2104、第 二处理室2106和第三处理室2108的温度分别下降到低于800。C、1000。C 和1200。C时，布朗气燃烧器2130、 2138和2146开始燃烧布朗气。在开 始处理过程时，布朗气燃烧器2130， 2138和2146点燃布朗气以分别加热 在第一处理室2104、第二处理室2106和第三处理室2108内部的炉子空 间。控制布朗气的流量和燃烧持续时间以在处理室2104、 2106和2108的 每一个中达到预定温度。
第一处理室2104,第二处理室2106和第三处理室2108可以具有细 长的结构以允许在最低值2秒的停留时间完全燃烧烟道气2103。备选地， 第一处理室2104、第二处理室2106和第三处理室2108中的每一个可以 由两个以上的类似或者不同构造的互连的小炉子制成，以通过增加处理烟 道气2103的暴露时间达到更完全处理烟道气2103。第一处理室2104、 第二处理室2106和第三处理室2108中的至少一个可以进一步配备有编 织网部件(未显示)。
编织网部件可以支撑在第一处理室2104、第二处理室2106和第三处 理室2108中的至少一个的内部的金属框架上。高度渗透的穿孔编织网部 件可以由铂、钢、镍-铬合金、镍合金或它们的组合制成。编织网部件1313 与布朗气燃烧器2130、 2138和2146所产生的布朗气火焰积极地反应，以 在第一处理室2104、第二处理室2106和第三处理室2108内部达到高温。 编织网部件的孔可以具有任何适合的形状和尺寸。例如，编织网部件的孔 的形状可以是方形、三角形或多边形。特别是，编织网部件可以被构造成 交错的、多层结构以使与引入的烟道气2103的接触及其对布朗气燃烧器 2130、 2138和2146所产生的布朗气火焰中的暴露最大化。
烟道气流和布朗气燃烧器2130、 2138和2146所产生的布朗气火焰的 方向相对于编织网部件的定向是这样的，即它们彼此垂直或相互平行。编 织网部件被安置成与布朗气燃烧器2130、 2138和2146所产生的布朗气火 焰成一直线。引导来自烟道气放出器2102、第-一处理室2104或第二处理
42室2106的烟道气2103分别穿过第一处理室2104、第二处理室2106或 第三处理室2108中的编织网部件。通过直接暴露于布朗气燃烧器2130、 2138和2146所产生的布朗气火焰中，编织网部件发热，并且达到能够与 引入的烟道气2103反应的温度。在该过程中，烟道气成分比如CO、 H2 和其它气态烃化合物被氧化为对环境更无害的形式，比如二氧化碳(C02)、 水以及其它的更无害气体。特别是，在与布朗气中的氢反应之前，含氮烟 道气2103离解为元素成分，从而产生氮气。
可以将来自每一个第一处理室2104、第二处理室2106和第三处理室 2108的已加热的烟道气2103中的一些用管道输送至后处理装置。后处理 装置可以是下面更详细描述的洗涤组件2176。备选地，将来自处理室特别 是第三处理室2108的已加热的烟道气中的一些用管道输送至水管蒸汽锅 炉2148。通过泵2170将水泵送至蒸汽锅炉2148。在蒸汽锅炉2148中， 水在管道2150中循环，其被用管道从第三处理室2108输送至蒸汽锅炉 2148的已加热的烟道气2103在外部加热。由于在蒸汽锅炉2148中包括 的水填充管道2150暴露于高温烟道气2103中，因此在管道2150中的水 的温度上升，从而产生蒸汽2154，然后所述蒸汽2154上升至蒸汽锅炉 2148中的蒸汽鼓2152。将蒸汽2154从蒸汽鼓2152的顶部抽出，并且任 选在过热器(未显示)中进一步加热，以产生过热蒸汽。然后将烟道气2103 用管道输送至后处理装置，以将烟道气2103在作为废气2194排放到大气 中之前进行处理。该后处理装置可以是洗涤组件2176，下面对其进行更 详细的描述。
然后将蒸汽2154或过热蒸汽用于驱动蒸汽涡轮机2156。例如，过热 蒸汽可以处于250°C以上。蒸汽涡轮机2156可以是单级或多级蒸汽涡轮 机。蒸汽涡轮机2156通过轴2160连接至用于发电的发电机2158。将蒸汽 154在高压下供给至蒸汽涡轮机2156。蒸汽涡轮机2156旋转，从而导致 轴2160也旋转。作为轴2160的旋转的结果，在发电机2158中包含的磁 铁也旋转。磁铁具有盘绕在其周围的导线。随着在发电机258内部的磁 铁旋转，在导线中产生电流。发电机2158将机械能转换为电能。然后将 通过发电机2158产生的电力传输至电网2168。
然后将经过蒸汽涡轮机2156的蒸汽2154或过热蒸汽引导至热交换器2166。将蒸汽2154在热交换器2166中冷却，以冷凝为水。然后通过 泵2170将冷凝水泵送回到蒸汽锅炉2148的管道2150，以吸收来自烟道 气2103的热量以产生蒸汽2154。通过管道网络2174，从水源2172,获得 流入热交换器2166以冷却来自蒸汽涡轮机2156的过热蒸汽的给水。热 交换器2166也冷却过量的过热蒸汽或者过量的蒸汽2154。当蒸汽涡轮机 2156达到其最大容量并且不能再吸收蒸汽2154或过热蒸汽时，蒸汽2154 被认为过量。当发生这种情况时，经由旁通管道2162将过量蒸汽2154 或过量过热蒸汽引导至热交换器2166。如上所述，将过量蒸汽2154和过 量过热蒸汽在热交换器2166中冷却并且冷凝为水。然后通过泵2170将水 泵送回到蒸汽锅炉2148的管道2150，用于吸收来自烟道气2103的热量 以产生蒸汽2154。
将来自蒸汽锅炉2148、第一处理室2104、第二处理室2106和/或第 三处理室2108的烟道气2103用管道输送至洗涤组件2176。洗涤组件 2176包括湿洗器2178和骤冷器2188。将来自蒸汽锅炉2148、第一处理 室2104、第二处理室2106和/或第三处理室2108的烟道气103在湿洗 器2178中清洗。湿洗器2178可以是化学湿洗器。湿洗器2178可以是具 有多个互连的室的封闭件。每一个室可以由穿孔板形成，以减缓通过湿洗 器2178的烟道气2103的通量。湿洗器2178处理烟道气2103以除去亚 微米以上的飞尘、灰尘和颗粒。湿洗器2178可以具有一系列高压的流体 喷射喷嘴2180。例如，流体可以是碱性流体比如氢氧化钠或氢氧化钙。碱 性流体中和可能是酸性的烟道气2103。碱性流体还洗掉烟道气2103中飞 尘和大的颗粒。
在烟道气2103通过湿洗器2178之后，然后将半处理的烟道气2103 在用于快速骤冷的骤冷器2188中清洗。骤冷器2188具有一系列高容量的 喷水喷嘴2190，以在烟道气2103作为废气2194被释放到大气中之前使 该烟道气快速骤冷至约200°C至300°C的温度，从而抑制在大气中再形成 二噁英和呋喃。骤冷还降低半处理的烟道气2103的气味。由水源2172 获得到骤冷器2188的给水。经由管道网络2196，通过泵2192将来自水 源2172的水泵送至骤冷器2188。在通过泵2184被再循环回到湿洗器2178 的喷雾喷嘴2180之前，在洗涤组件2176底部收集的含有飞尘和大的颗粒的流体2182可以通过过滤器系统。以均匀的间隔，可以将在洗涤组件2176 底部的流体2182排放到处理装置2186，在此将其化学处理。可以将化学 处理过的流体再循环回到湿洗器2178或者排放到排水系统中。
任选地，从洗涤组件2176释放的废气2194可以连接至空气过滤器 系统，以将其再排放到大气之前进一步处理。废气2194还可以包括饱和 的水蒸汽。因此，可以将蒸发器安装在洗涤组件2176的气体出口以除去 废气2194中的饱和蒸气，从而防止大气中形成烟流。作为进一步的选择， 经处理的烟道气2103也可以在被排放到大气之前通过气体过滤系统以除 去亚微米尺寸的粒子。
在整个处理过程中，第一处理室2104、第二处理室2106和第三处理 室2108被保持在负压以确保产生适合的抽力，用于使烟道气2103从处 理室2104、 2106和2108至蒸汽锅炉2148和洗涤组件2176的流动。例 如，压力可以是约-50Pa。在第一处理室2104、第二处理室2106和第三 处理室2108中的负压可以经由抽风机实现，所述抽风机被安装在第一处 理室2104、第二处理室2106和第三处理室2108的烟道气排放端，或者 在洗涤组件2176的排气端。
权利要求
1.一种用于产生、储存和利用布朗气的系统，所述系统包括-至少一个布朗气发生器，其与电源和水源连通；-至少一个第一储存室，其与所述发生器流体连通，用于储存由所述发生器产生的布朗气；和-布朗气应用装置，其与所述至少一个第一储存室连通，其中所述发生器和第一储存室位于所述布朗气应用装置的邻近处。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个第一储存罐容纳有 预定量的液化烃。
3. 根据权利要求2所述的系统，其中所述液化烃选自己垸、庚垸、 甲醇以及乙醇。
4. 根据在前权利要求中任一项所述的系统，其中所述应用装置包括至 少一个用于产生热水的第一室，其中由布朗气的燃烧得到用于加热所述热 水的热量，而所述布朗气是从所述至少一个第一储存室得到的。
5. 根据权利要求4所述的系统，其中所述至少一个第一室是锅炉和燃 烧器装置。
6. 根据权利要求4或权利要求5所述的系统，其中所述至少一个第一 室包括-第一入口，用于接收来自所述至少一个第一储存室的布朗气； -第二入口，用于接收水；-出口，用于排放所产生的热水，其中通过所述气体燃烧器燃烧来自所述第一入口的布朗气，从而加热 来自所述第二入口的水，并且其中将已加热的水从所述出口中排放。
7. 根据权利要求6所述的系统，其中所述用于接收水的第二入口与被 容纳在所述至少一个布朗气发生器内部的至少一个热交换器的出口连接。
8. 根据权利要求6或权利要求7所述的系统，所述系统还包括在所述 第一入口前面的至少一个消焰器。
9. 根据权利要求4至8中任一项所述的系统，其中所述至少一个第一室包含反应性金属元件。
10. 根据权利要求9所述的系统，其中所述反应性金属元件选自铂、 钢、镍-铬合金、或高温镍合金。
11. 根据权利要求4至10中任一项所述的系统，所述系统还包括用于 储存所述热水的至少一个第二储存室。
12. 根据权利要求11所述的系统，其中所述至少一个第二储存室与所述至少一个第一室的所述出口连接。
13. 根据在前权利要求中任一项所述的系统，其中所述应用装置还包括用于产生已冷却的水的至少一个第二室。
14. 根据权利要求13所述的系统，其中所述至少一个第二室是吸收性 的冷却器装置。
15. 根据权利要求13或权利要求14所述的系统，其中所述至少一个 第二室包括-第一入口，用于接收吸收剂；-第三入口，用于接收冷却水； -第四入口，用于接收温水； -第一热交换器； -第二热交换器；-第一出口，用于排放温水；以及-第二出口 ，用于排放所产生的己冷却的水，其中所述第三入口和第一出口与所述第一热交换器连接，并且所述第 四入口和第二出口与所述第二热交换器连接。
16. 根据权利要求15所述的系统，其中所述吸收剂选自溴化锂(LiBr) 和氨(NH3)。
17. 根据权利要求15或权利要求16所述的系统，其中所述制冷剂是水。
18. 根据权利要求15至17中任一项所述的系统，其中所述第四入口 与所述至少一个第二储存室连接。
19. 根据权利要求13至18中任一项所述的系统，所述系统还包括用于储存己冷却的水的至少一个第三储存室。
20. 根据在前权利要求中任一项所述的系统，其中所述应用装置还包 括用于燃烧废物的至少一个第三室。
21. 根据权利要求20所述的系统，其中所述至少一个第三室包括 -燃烧装置，其通过燃烧布朗气而燃烧废物；-第一入口，其与所述燃烧装置连接，用于接收废物； -第二入口，其与所述燃烧装置连接，用于接收来自至少一个第一储存 室的布朗气；禾口-出口，其与所述燃烧装置连接，用于排放由所述燃烧装置产生的烟道气。
22. 根据权利要求21所述的系统，所述系统还包括在所述第一入口前 面的至少一个消焰器。
23. 根据权利要求21或权利要求22所述的系统，所述系统还包括与 用于排放烟道气的所述出口连接的热交换器。
24. —种用于产生热水的锅炉和燃烧器装置，所述锅炉和燃烧器装置 包括-第一入口，用于接收给水；-第二入口，用于接收来自布朗气发生器的布朗气；和 -出口，用于排放产生的热水，其中燃烧所述布朗气以产生热量，所述热量力n热所述给水以产生热水。
25. 根据权利要求24所述的锅炉和燃烧器装置，其中用于排放所产生 的热水的所述出口与用于储存所产生的热水的储存罐连接。
26. 根据权利要求25所述的锅炉和燃烧器装置，其中第一入口与所述 布朗气发生器的第一热交换器的出口、至少一个太阳能热收集器的出口和 Z或用于储存所产生的热水的储存罐连接。
27. —种用于回收通过燃烧材料的燃烧所产生的热量的系统，所述系 统包括-至少一个布朗气发生器，其与电源和水源连通；-至少一个第一储存室，其与所述发生器流体连通，用于储存所述发生器所产生的布朗气；和-至少一个燃烧室，其与至少一个第一储存室连通，用于燃烧所述燃烧 材料；和-至少一个热提取室，其适合接收经由所述燃烧室从所述燃烧材料的燃 烧中产生的热量，其中所述发生器和第一储存室位于所述燃烧室和所述热提取室的邻 近处。
28.根据权利要求27所述的系统，其中所述至少一个燃烧室包括 -燃烧装置，其用于通过燃烧所述布朗气而燃烧所述的燃烧材料； -第一入口，其与所述燃烧装置连接，用于接收所述燃烧材料； -第二入口，其与所述燃烧装置连接，用于接收来自所述至少一个第一 储存室的布朗气；和-出口，其与所述燃烧装置连接，用于排放由所述燃烧装置产生的烟道
29. 根据权利要求27或权利要求28所述的系统，其中所述燃烧材料是废物。
30. 根据权利要求28或权利要求29所述的系统，其中所述至少一个 热提取室是用于产生蒸汽的锅炉装置，使得用于产生所述蒸汽的热量由所 述燃烧装置产生的烟道气得到。
31. 根据权利要求28至30中任一项所述的系统，其中所述至少一个热提取室包括-水入口；-烟道气入口，用于接收由所述燃烧装置产生的烟道气； -第一出口，用于排放产生的蒸汽，以及 -第二出口，用于排放烟道气，使得通过来自所述烟道气入口的烟道气加热来自所述水入口的水，从 而产生蒸汽，并且其中从所述第一出口排放所述蒸汽，并且从所述第二出 口排放所述烟道气。
32. 根据权利要求31所述的系统，其中所述至少一个热提取室的所述 烟道气入口与所述至少一个燃烧室的出口连接。
33. 根据权利要求27至32中任一项所述的系统，所述系统还包括与所述至少一个热提取室连通的发电用装置。
34. 根据权利要求33所述的系统，其中所述发电用装置包括 -至少一个蒸汽涡轮机，其适合接收由所述至少一个热提取室产生的蒸汽；-至少一个发电机，其与至少一个蒸汽涡轮机连通，用于产生电力；和 -用于释放由所述发电机产生的电力的装置。
35. 根据权利要求34所述的系统，其中所述至少一个蒸汽涡轮机是单 级或多级蒸汽涡轮机。
36. 根据权利要求33至35中任一项所述的系统，其中将所产生的电 力供给到所述至少一个布朗气发生器和/或电网。
37. 根据权利要求34至36中任一项所述的系统，所述系统还包括与 所述至少一个蒸汽涡轮机和所述至少一个热提取室连通的热交换器。
38. 根据权利要求37所述的系统，其中所述热交换器包括 -蒸汽入口，用于接收来自所述蒸汽涡轮机的蒸汽；和 -水出口，其中所述热交换器冷却从所述蒸汽入口接收的蒸汽，从而使所述蒸汽 冷凝以产生水，并且其中从所述水出口排放所述水。
39. 根据权利要求38所述的系统，其中所述热交换器还包括第二入 口，所述第二入口适合接收在所述蒸汽涡轮机达到其最大容量时由所述至 少一个热提取室产生的蒸汽。
40. 根据权利要求38或权利要求39所述的系统，其中所述热交换器 的水出口与所述至少一个热提取室的水入口连接。
41. 根据权利要求27至40中任一项所述的系统，其中所述至少一个 热提取室包括干燥器，所述干燥器用于将所述燃烧材料在所述燃烧室中燃 烧它之前干燥。
42. 根据权利要求41所述的系统，其中用于干燥所述燃烧材料的热量 由从所述燃烧装置中排放的烟道气得到。
43. 根据权利要求41或权利要求42所述的系统，其中来自所述干燥 器的已干燥的燃烧材料在所述至少一个燃烧室中燃烧。
44. 一种用于回收由燃烧材料的燃烧所产生的热量的方法，所述方法 包括以下步骤-通过燃烧布朗气，在至少一个燃烧室中使燃烧材料燃烧；以及 -接收由燃烧室产生的烟道气以回收其中的热量。
45. 根据权利要求44所述的方法，所述方法还包括以下步骤在锅炉中产生蒸汽，其中用于产生所述蒸汽的热量由从所述燃烧室产 生的烟道气得到。
46. 根据权利要求45所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤 -将产生的所述蒸汽供给至至少一个蒸汽涡轮机；和 -提供与所述至少一个蒸汽涡轮机连通的发电机，用于产生电力。
47. 根据权利要求46所述的方法，其中将所产生的电力供给到所述至 少一个布朗气发生器和/或电网。
48. 根据权利要求46或权利要求47所述的方法，其中所述至少一个 蒸汽涡轮机是单级或多级蒸汽涡轮机。
49. 根据权利要求44所述的方法，所述方法还包括以下步骤燃烧材 料在至少一个燃烧室中燃烧之前将其干燥，使得由所述燃烧室产生的烟道 气得到用于加热所述燃烧材料的热量。
50. 根据权利要求49所述的方法，其中将已干燥的燃烧材料在所述至 少一个燃烧室中燃烧。
51. —种用于处理排放到大气中之前的烟道气的组件，所述组件包括 -至少一个处理室，用于接收并且加热所述烟道气； -用于燃烧布朗气的装置，以供给用于加热所述烟道气的热量；以及 用于排放己加热的烟道气的部分。
52. 根据权利要求51所述的组件，所述组件还包括在所述至少一个处 理室内部的至少一个构件，其中在所述至少一个构件附近加热烟道气实现 了所述烟道气的更大的加热效率。
53. 根据权利要求52所述的组件，其中所述至少一个构件包括编织网 部件，其中所述编织网部件容纳于所述至少一个处理室内部。
54. 根据权利要求53所述的组件，其中所述编织网部件由铂、钢、镍 -铬合金、铝-铬合金或者它们的组合制成。
55. 根据权利要求51至54中任一项所述的组件，其中所述用于燃烧 布朗气的装置是布朗气燃烧器。
56. 根据权利要求51至55中任一项所述的组件，其中所述至少一个 处理室被加热至高于500°C的温度。
57. 根据权利要求56所述的组件，其中所述至少一个处理室被加热到 介于800°C至1600°C之间的温度。
58. 根据权利要求51至57中任一项所述的组件，其中所述组件包括 3个处理室，所述3个处理室被设置，使得所述烟道气依次通过所述3个 处理室中的每一个。
59. 根据权利要求51至58中任一项所述的组件，所述组件还包括适 合接收已加热的烟道气的热提取室。
60. 根据权利要求59所述的组件，其中所述热提取室包括用于产生蒸 汽的锅炉装置，使得从所述已加热的烟道气得到用于产生蒸汽的热量。
61. 根据权利要求59或权利要求60所述的组件，其中所述热提取室 包括-水入口； —蒸汽出口；禾口-烟道气出口，所述热提取室被安置成允许所述烟道气加热水以产生蒸汽。
62. 根据权利要求51至61中任一项所述的组件，所述组件还包括与 所述热提取室连通的发电用装置。
63. 根据权利要求62所述的组件，其中所述发电用装置包括-至少一个蒸汽涡轮机，其适合接收由所述热提取室产生的蒸汽； -至少一个发电机，其与所述至少一个蒸汽涡轮机连通，用于产生电力；和-用于释放由所述发电机产生的电力的装置。
64. 根据权利要求63所述的组件，其中所述至少一个蒸汽涡轮机是单 级或多级蒸汽涡轮机。
65. 根据权利要求62至64中任一项所述的组件，其中所产生的电力被供给到电网。
66. 根据权利要求63至65中任一项所述的组件，所述组件还包括与所述至少一个蒸汽涡轮机和所述热提取室连通的热交换器。
67. 根据权利要求66所述的组件，其中所述热交换器包括-第一入口，用于接收来自所述蒸汽涡轮机的蒸汽；以及 -水出口，其中所述热交换器能够使蒸汽冷凝以产生水，并且其中从所述水出口 排放所述水。
68. 根据权利要求67所述的组件，其中所述热交换器还包括第二入 口，所述第二入口适合接收在所述蒸汽涡轮机达到其最大容量时由所述热 提取室产生的蒸汽。
69. 根据权利要求67或权利要求68所述的组件，其中所述热交换器 的水出口与所述热提取室的水入口连接。
70. 根据权利要求51至69中任一项所述的组件，所述组件还包括洗 涤组件，所述洗涤组件包括用于洗涤烟道气的装置，并且其中所述洗涤组 件适合接收来自用于排放所述已加热的烟道气的部分和/或所述热提取室 的烟道气出口的烟道气。
71. 根据权利要求70所述的组件，其中所述用于洗涤烟道气的装置是 洗涤器。
72. 根据权利要求71所述的组件，其中所述洗涤器选自湿洗器、文丘 里洗气器、板式撞击洗涤器和塔式喷淋洗涤器。
73. 根据权利要求70至72中任一项所述的组件，其中所述洗涤组件 还包括用于冷却被排放到大气中之前的烟道气的装置。
74. 根据权利要求73所述的组件，其中所述用于冷却烟道气的装置是 骤冷器。
75. 根据权利要求73或权利要求74所述的组件，其中所述用于冷却 烟道气的装置将所述烟道气冷却至低于300°C的温度。
76. —种用于处理被排放到大气之前的烟道气的方法，所述方法包括 以下步骤-将烟道气提供到至少-一个处理室； -将布朗气提供至用于燃烧布朗气的装置；和-通过燃烧所述布朗气将所述烟道气加热至预定温度。
77. 根据权利要求76所述的方法，其中所述加热步骤包括在用于实现更高加热效率的至少一个构件的存在下加热所述烟道气。
78. 根据权利要求76或权利要求77所述的方法，其中所述用于燃烧 布朗气的装置是布朗气燃烧器。
79. 根据权利要求76至78中任一项所述的方法，其中所述预定温度 高于700°C。
80. 根据权利要求76至79中任一项所述的方法，其中将所述烟道气 提供到3个处理室，所述烟道气依次通过所述3个处理室中的每一个。
81. 根据权利要求80所述的方法，所述方法还包括以下步骤 -将所述烟道气提供到第一处理室；-通过燃烧所述布朗气，将在第一处理室中的所述烟道气加热至第一预 定温度；-用管道将来自所述第一处理室的已加热的烟道气输送至第二处理室； -通过燃烧所述布朗气，将在第二处理室中的所述烟道气加热至第二预 定温度；-用管道将来自所述第二处理室的已加热的烟道气输送至第三处理室；以及-通过燃烧所述布朗气，将在第三处理室中的所述烟道气加热至第三预定温度。
82. 根据权利要求81所述的方法，其中所述第一预定温度是约800°C。
83. 根据权利要求81或权利要求82所述的方法，其中第所述二预定 温度是约1000°C。
84. 根据权利要求81至83中任一项所述的方法，其中所述第三预定 温度高于1200°C。
85. 根据权利要求76至84中任一项所述的方法，所述方法还包括在 热提取室中产生蒸汽的步骤，其中从已加热的烟道气得到用于产生所述蒸 汽的热量。
86. 根据权利要求85所述的方法，所述方法还包括以下步骤 -将产生的蒸汽供给至至少一个蒸汽涡轮机；和-提供与所述至少一个蒸汽涡轮机连通的发电机，用于产生电力。
87. 根据权利要求76至86中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤-在用于洗漆烟道气的装置中洗涤所述已加热的烟道气；和/或-在用于冷却烟道气的装置中冷却所述已加热的烟道气。
88. 根据权利要求87所述的方法，其中将所述烟道气冷却至低于 300。C的温度。
全文摘要
一种用于产生、储存和利用布朗气的系统，所述系统包括至少一个布朗气发生器(116)，其与电源(104)和水源(102)连通；至少一个第一储存室(122)，其与所述发生器流体连通，用于储存由所述发生器(116)产生的布朗气；和布朗气应用装置(146、200、300)，其与所述至少一个第一储存室连通，其中所述发生器和第一储存室位于所述布朗气应用装置邻近处。例如，所述布朗气可以用于产生热水(146)、用于产生冷却水(200)以及作为焚烧装置(300)中的燃料。
文档编号C10L3/00GK101583699SQ200780041850
公开日2009年11月18日 申请日期2007年9月13日 优先权日2006年9月13日
发明者莫祥谢·史蒂文 申请人:莫祥谢·史蒂文