本发明涉及通过热解悬浮的尘粒或煤烟，特别是汽油或柴油机排 放的，或由各种排放有害烟雾，例如废料焚化厂的工业燃烧导致的尘 粒或煤烟来中和污染气体的系统。

众所周知，送进汽油或柴油内燃机内的燃料的燃烧从来不会平衡 或燃烧完全，因为在燃烧的瞬时缺乏空气，在排出气体中存在的主要 是诸如一氧化碳CO、未燃烧或部分燃烧的碳氢化合物HC、氮氧化物 NOx和诸如尘粒或煤烟等固体这类有害物质。由汽化作用产生的尘粒 和煤烟的外观带有很少的空气。它特别发生在瞬时：当红绿灯变成绿 灯开始启动时、速度水平变化、上坡和加速时。

已知的处理这些污染物的系统如“汽车上的，近来也用于柴油车 的催化转化器，它使用设计用来主要氧化一氧化碳、未燃烧或部分燃 烧的碳氢化合物HC残余物和氮氧化物NOx的催化剂。这种类型系统 的缺陷在于挑选有效的加速这些反应的金属或金属氧化物催化剂很困 难。一种还原除N2之外的氮氧化物NOx成为N3H的催化剂是不合适 的，因为释放到大气中的氨会重新氧化成NOx。这个系统的另一个很 重要的缺陷是当内燃机从冷却状态启动直到催化转化器达到最佳运行 温度时表现出来的。在这个时期，污染物的排放不仅没有减少，而且 还增加了。这个缺陷需要选用成本较高的贵金属，例如可以在低温下 运行的铂来克服。另外，汽油中的硫SO2被催化剂氧化成生成硫酸的 SO3。总的来说，催化转化器非常昂贵，由于额外增加了车辆自重而降 低发动机功率，增加燃料的消耗，它仅仅中和了部分污染物，使它们 的效力受到限制。关于“气体洗涤”处理，它们太昂贵了。

还有一种设计用来通过燃烧销毁从柴油机排出的污染物中尘粒 的系统。这种燃烧留下有毒的碳残余物。尘粒过滤器也是已知的，但 是它们会很快发生堵塞，需要进行更换或添加一个更新系统，这又增 加了成本。

将要解决的问题主要包括：

●提供一种简单、耐用的系统，能够极大地降低从内燃机和各 种工厂中排放的污染气体到大大低于用满足严格标准的现有系统获得 的水平；

●提供一种以成本等于，最好小于等效的传统装置的系统；

●在使用内燃机的情况下，不引入任何增加燃料消耗并降低功 率的功率损耗；

●极大地增加系统的使用寿命；

●减少从各种工业生产程序(废物焚化厂、燃油的市政加热或 甚至居民燃油加热，和各种包含可以用热解销毁的悬浮尘粒的有毒烟 雾的排放)产生的污染气体的排放。

根据本发明的系统旨在克服上述缺陷，解决上面提到的问题，并 提供一种有广泛用途的有效降低由柴油或汽油内燃机(包括一大部分 目前市售的固定或移动的发动机的动力范围)排放的污染物的装置。 该系统可适用于热解工业烟雾。

根据本发明的系统包括中和污染气体的装置，它由配置用来截留 和销毁不完全燃烧的残余物的热解加热室构成，通过中置的装置以热 解温度给所述气体提供一个非常大的交换面积。形成的所述交换和热 解面积几乎在内燃机启动的瞬间就能达到所述排气的温度。

第一种构建方法是，交换和热解面积包括一组球体，每个球体的 整个表面，有许多例如钻石尖型或类似的突起物(1，2，3)。这些上 面有许多突起的球体，是由石灰石或任何其它种类的岩石加工成的。 该球体也可以由矿物粉，最好由石灰石模制而成。

这些球体上的突起物可以冲压成两个焊接部分，由具有高的热传 导系数的金属制成，成为非常薄的片状。这些球体被加工成一定形状 并装入相应尺寸的热解室内。

根据第二个变化的结构，中和污染气体的装置提供了一个非常大 的交换面积，它包括一叠非常薄的具有高的热传导系数的金属片，在 它的整个表面，各有许多(最好是相同的)突起。沿气体流动方向交 错冲压(stamped)。这些热解板被装入直角或方形截面的绝缘的加热 室中。

根据第三个变化的结构，中和污染气体的装置提供一个非常大的 交换面积，该交换面积由单一的螺旋状卷曲的，并被装入到绝缘的圆 柱形加热室内的热解板构成。通过将其用作电热器，该螺旋板在发动 机开启之前通过开关温度立刻上升。

根据本发明的第四个变化的结构，中和污染气体的装置包括一组 平的卷曲的螺旋可互换的电热器，叠放在绝缘套内。通过从冷凝器释 放足够的容量，当发动机启动时，热解交换面积的温度上升。为避免 热量散失，热解加热室尽可能的靠近发动机，并且与内燃机和所述热 解室之间的排气管道完全绝缘。

根据本发明的系统包括组装在一起的或集成的模块，这些模块是 根据污染气体的量和类型选自全部或部分下列模块：热解加热室模块、 尘粒和HC过滤及污染气体净化模块、借助确保其汽化的压缩空气注 入的“锌的RINICEOLAT”型除臭与中和液体注入模块、消音器和气 体温度降低模块。

对于高或非常高量的污染气体，热解功能由包含输入收集器和输 出收集器的加热室的电池提供，如果需要，可以加上抽排烟机一起运 行。

本发明的优点如下：

●极大地降低了污染气体；

●由于缺乏水蒸气，并且由于热解加热室的振动连续更新，使 得它比传统的抽排转化器的使用寿命长；

●有可能制造用于所有发动机功率的非常紧装的特薄的系统；

●无发动机功率损失；

●无过量的燃料消耗；

●与传统的抽排转化器相比，仅增加很少的重量；

●发动机启动后可立即运转；

●适用于所有静止的发动机；

●可以用于降低工业烟雾和燃油集中供暖设备排出的烟雾。

本发明在下文中，将参考对供作非限定性的实施例的附图进行详 细描述，其中：

●图1到4是显示产生根据本发明的用于柴油或汽油机的系统 的准球形交换和热解表面的装置的实施例的示图；

●图5，6和7是显示产生根据本发明的用于柴油或汽油机的系 统的准平面交换和热解表面的截面的示图实施例；

●图8显示从上面看根据本发明的系统的如图6和7所示的、 准备用来截留和加热未燃烧或部分燃烧的尘粒或碳氢化合物HC的半 球形或圆柱形突起物的排列的示图实施例；

●图9显示从上面看根据本发明的系统的如图5所示的、准备 用来截留和加热未燃烧或部分燃烧的尘粒或碳氢化合物HC的钻石尖 形的突起物的排列的示图实施例。

●图10部分显示根据本发明的系统的上面有圆柱形突起物的、 准备用来截留和加热未燃烧或部分燃烧的尘粒或碳氢化合物HC的叠 放的薄金属片的示图实施例；

●图11显示根据本发明的系统的螺旋状卷曲上面有准备用来 截留和加热未燃烧或部分燃烧的尘粒或碳氢化合物HC的突起物的薄 金属片的示图实施例；

●图12和13显示由一组卷曲成平的螺旋形的电热器元件构成 的交换和热解表面的结构的示图实施例的前视图和侧视截面图；

●图14显示由一组上面有突起的、放置在密封的、绝缘腔内的 空心金属球构成的交换和加热表面的结构的示图实施例的前截面图；

●图15显示由一组上面有突起的矿物金属球，在它们之间放置 由不锈钢屑构成的金属套和平环之后，放置在密封的、绝缘腔内构成 的交换和热解表面的结构的示图实施例的前截面图；

●图16和17显示加热的、包括由一组放置在密封的绝缘腔内 的、上面有突起的板构成的交换和加热表面的加热室实施例的末端截 面和前视截面图；

●图18显示已知类型的催化转换器实施例的前视图；

●图19显示根据本发明用于载重卡车、公共汽车、长途汽车和 重型设备等的完全热解转化器的前视图；

如图1到3所示，根据本发明的用于干燥排出气体、截留和快速 热解未燃烧或部分燃烧的尘粒和碳氢化合物HC的大的交换和热解表 面实施例，包括加工形成在矿物球表面的突起。这些相同的突起物的 形状优选是能够提供与气体有最大的交换面积的一种。例如，它们可 以使“钻石尖”2，非常尖锐的尖端1(等边棱锥)或半球体3或其它 在压力下容易加工或模制的矿物粉末，如石灰石。通过模制，也可能 将这些突起物形成在非球体的其它形状上，但是由于在等体积条件下 能提供最大的交换面积和利于气体循环，因此球体是最优选的。

图4显示由大约4毫米厚的薄金属构成的空心球实施例，上面有 钻石尖形突起，冲压成两半(6和7)，用例如电或超声焊接。所选的 材料应该是能够提供最好的热传导系数，以及抗排出气体和其它有毒 排出物腐蚀的种类。作为一个实施例，用于轿车的球体直径约20毫米， 用于长途汽车的约50毫米，用于载重卡车的约60毫米。球体的数量 依据将要中和的污染物的量而定。

突起物的主要功能是降低球体表面的热惰性，使得它们能够在内 燃机启动的即刻就达到排出气体的温度，而不需要直接通过加热球体 才有效。它们形成大量积聚的热。突起物的第二个功能是增加与气体 的交换面积，以及截留通过的未燃烧或部分燃烧的尘粒和残余物，残 余物以缩小的尺寸更容易粘着到突起物上，并且加热更快。突起物的 第三个功能是通过避免发生由于降低发动机的功率而导致的电量损失 来促进气体的处理量。

尘粒和煤烟的热解极大地减小了它们的体积，甚至使得它们几乎 完全消失。热解后，尘粒残余物不再含有毒性碳CO，它已经转变成 无毒的二氧化碳CO2。碳氢化合物HC经过热解也被转化，变成无害 物质。由燃料的燃烧产生的水H2O在通过球体时消除。由于连续更新 交换表面的驱动和气体移动产生的振动，非常小的尘粒和碳氢化合物 HC残余物被释放消除。这个非常少量的残余物体积通过气压驱动进 入下面的过滤部分。

空心的矿物或金属球代表第一种产生交换和热解面的装置。在较 大直径的球体的特别情况下，球体之间的通过缝隙较大，易于使未中 和或未充分中和的尘粒和煤烟通过。

图5到11显示用于产生比球体大得多的交换面积、非常紧凑且 规则的另一个模型。图5，6和7显示在球体上的各种已知形状突起物 的实施例。钻石尖形10、半球形11或圆柱形12，冲压在平面上，例 如，优选以与气流方向16成45°角错列的方式排列成网15，以避免笔 直的通道。

这种错开的排列使得气体沿着包括许多障碍物的路径运行，由于 气流的速度而使尘粒和煤烟撞击这些障碍物成为碎片，主要在循环的 开始减小其尺寸并在温度约800到900℃下粘附到突起物上，在突起 物上它们被化学转化并减小成体积非常小的惰性残余物。在热解加热 室内的气体流动的距离被安排成使得几乎所有的尘粒和煤烟都能被中 和。然后，由于振动使得这些少量的残余物被分离，并通过气压被驱 除到下面的滤器中。

图9显示冲压形成在板20上的钻石尖形突起物的排列的实施例。 钻石尖被排到成使得在板20上除了边缘的局部外没有留下平坦的部 分。这种排列使得在限制振动的情况下能提供最大可能的交换表面。 在钻石尖的情况下，它们中的一些从一处到另一处被略去，使得它们 堆叠在一起，留下一个钻石尖高度的空间，以利于气体循环。尖端或 突起物的高度根据排出气体的最大量来计算，以防止负载耗损。

图10显示部分堆叠的热解板，上面有错列的、准备完全充满热 解加热室的、封闭的圆柱形突起物12。

图11显示圆柱形热解加热室21的实施例，它包括图5，6或7 的热解板22，无中心地进行卷曲并绑扎，放入到包含绝缘体24的加 热室的腔23内，它的上面用外力放置一个滚筒，或者在将其放入加热 室之前用不锈钢套25封闭。加热室的结构与下图中的加热室结构相 同。

图12和13显示一个热解加热室实施例29的前截面图和侧截面 图，该热解加热室包括用绝缘材料31包裹的圆柱形腔30，其中装有 一组相同的螺旋状平的卷曲的电热器32，它们之间有一个空间33。电 热器可以以各种已知的方式组装。

气体入口34和出口35的闭合凸缘在气体入口36和出口37的导 管上优选形成一个圆锥形开口。未显示已知的电绝缘体和外层套管 (skin bushing)方法。加热器的温度根据将要通过热解降低的污染物 的性质来校准。加热器的数量和加热室的直径根据气体的处理量而定。 关于维修，这种类型的加热室装有可互换的加热器。以通常的方法固 定的用于加热器的每个陶瓷环支架，包括例如两个台肩，反向环绕， 这使得它们可以被相继安装。加热器例如通过终端连接。该绝缘腔可 制造成两个半壳，从而可以拆除以更换有故障的加热器。

这种类型的加热室可独立于用于内燃机的热解排气转化器而用 于大量工业用途中，特别是用于大量也排出许多煤烟并明显导致城市 污染的燃油加热厂。对于非常浓重的，例如从废物焚化厂排出的工业 烟雾，热解加热室的电池可以装上入口收集器和出口收集器，与排烟 机一同使用，以防止当出口速度太低时出现回压。

这种类型的加热室的优点在于它可以按照要求准确地控制热解 的温度。

图14显示封闭在绝缘体40内的圆柱形热解加热室39的实施例 的前截面图，它的交换表面由一组上面有突起物的空心金属球7构成， 预先调整成在不锈钢网内的加热室的尺寸，通过卷折闭合外层41或 42来固定。球体的数量和直径，以及加热室的直径和长度根据气体的 量和性质(汽油、柴油或用于发动机以外的其它种类)而定。

图15显示包含密封的外层45的圆柱形热解加热室44的实施例 的前截面图，其中密封的外层45被绝缘体46包围，它的交换表面由 一组矿物球1，2或3组成，上面有突起物，预先调整成在不锈钢网内 的加热室的尺寸，并插入到套47内，在插入平面环50，51后卷折闭 合外层48或49之前定位，其中的平面环50，51由不锈钢线编织而成， 在截面上呈现三个非常陡的沿，也是预先用不锈钢网包围。尘粒和煤 烟穿过平面环中的结网，通过撞击在它的连续的沿上而成为碎片。不 锈钢线可以连续的车屑(lathe swarf)形式获得。然后结网。根据气 体的性质，平面环作为消音器以降低排气的噪声水平。

球体的数量和直径，以及加热室的直径和长度根据气体的量和种 类(汽油、柴油或用于发动机以外的其它种类)而定。

图16和17显示另一个热解加热室实施例55的末端截面和前截 面图，它包括由一组根据图5，6或7中之一的热解板56构成的交换 表面，上面有突起物10，11或12，位于由矩形截面的绝缘体58包围 的密封腔57内；包括彼此偏移的气体入口管59和气体流出管60。这 种类型的热解加热室比球形的热解加热室更紧凑，因为它的整个体积 都用来进行气体交换，而在球体内则不是这种情况。

图18显示了一种传统的催化转化器，其结构包括催化剂模块65、 中置过滤器模块66和消音器模块67。

图19示意说明本发明的用于高功率发动机的系统的最完整的配 置。该配置由通过折边镶接它们的进气管和出气管而彼此组装的模块 构成。同种类型的模块可根据不同的长度和/或截面范围而生产，对于 预定的功率范围，这使得能够根据气体的流量与特性、将要加热的尘 粒或煤烟的进料密度通过选择全部或部分下列模块来构筑系统，这些 模块包括：热解中和模块70；例如由以商品名“anthracnose”按照直 径为5～8mm的集料形式工业化生产的泥炭基植物滤器构成的气体过 滤与净化模块71。这一功效还可以例如通过也包围在金属网内的褶状 碳滤纸得到保证。碳滤器的容量的作用是截留从前面的装置来的非常 细小的热解残余物，继续减小它们可能包含的残余气体成分，并且当 残余气体污染物通过时将其净化，继续中和；除臭和中和气体注入模 块72。

这种能够中和尘粒与对废气进行除臭处理的气体例如是与能够 确保其汽化的压缩空气一起被注入的“锌的RINICEOLAT乳液。该 装置例如由含有液态气体的贮器、电动阀门、所述液体的定时注入缓 动装置、压缩空气注入缓动装置构成。在管中流动的液态气体与压缩 空气在注入套管中汇合，压缩空气有助于液态气体几乎即刻汽化。例 如对于载重柴油机车辆而言，在中速行驶条件下流量为每5秒钟大约 12μl，即大约3.6l/km；此时使用常规消音模块74。

对于最小流量污染物而言，例如对于旅游汽车与汽油或粗柴油驱 动等同物(小发电机组)而言，所述系统可以在最小构造上包括相应 功率的热解加热器模块70和消音与气体冷却模块74以及任选的锌的 RINICEOLAT注入模块。