CN103643651A - 一种消除大范围雾霾的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除大范围雾霾的方法，首先将非金属矿物材料粉碎为600～2000目的非金属矿物材料粉末；然后在飞行器上设置一种消除大范围雾霾用使非金属矿物材料粉末带静电装置；最后飞行器升空到雾霾层的顶部，非金属矿物材料粉末通过飞行器的一种消除大范围雾霾用使非金属矿物材料粉末带静电装置喷出，一个粉末喷口喷出带正电荷的非金属矿物材料粉末，另一个粉末喷口喷出带负电荷的非金属矿物材料粉末。该方法，利用飞行器将非金属矿物材料粉末在雾霾层的顶部进行带电荷喷洒，不仅可以快速消除雾霾，同时还能够吸附空气中的多种有毒有害的气体及颗粒物，使有害物质与空气分离，使大气变得更干净。
Description
技术领域
本发明属于人工影响天气的技术领域，尤其涉及低成本、快速的一种消除大范围雾霾的方法。
背景技术
针对目前严重的雾霾天气，国内外的技术界现在提出的解决方案均是长期的方案，如：拆除大量的使用煤炭做燃料的工厂包括燃煤发电厂、供暖的热电厂、炼钢厂、炼焦厂等，使用天然气替代煤炭进行冬季取暖和发电，大力提倡植树种草，提倡多方面的节能减排，这些无疑都是很正确的，然而这均非一朝一夕之功。
当前中国的主要能源是以煤炭为主的，以天然气替代煤炭看上去很美，但是通过大概的计算不禁疑问颇多，如：1公斤标煤的热值是7000大卡，1立方米天然气的热值是8400大卡，换算下来1000立方米天然气约相当于1.2吨标煤。据前年的数据，我国北方仅冬季取暖用煤炭量就是4亿吨左右，那么就需要3300亿立方米左右的天然气来替代，如此巨大数量的天然气还仅仅是取暖这一块的需要，如果将大部分燃煤的工厂进行煤改气的改造，那么所需要的天然气数量就更大了，哪里去寻找这么大数量的天然气？这么大数量的天然气能否长期保证稳定的供应呢？还有一个最大的难以克服的问题，就是这种长期方案的实现时间太长，最难的就是我们实在没有50年的时间去学习英国人进行治理雾霾的方法和经验，这种长期治理雾霾的方法，是借鉴了英国在50年代发生的“伦敦烟雾事件”，英国人用了50多年的时间终于治理好了，然而这种方法对现在的中国来说并不现实，耗用时间太长。
这种照搬外国方式治理我国现在的严重的雾霾，并不是一个最的好方案，应该发明或者是创新一种快速、低成本治理雾霾的技术方案，但是查阅了国内外的多项技术资料均无这方面的技术和经验。
有人也提出使用人工降雨的办法，对雾霾进行治理，然而，中央气象台首席预报员马学款专家指出“通过人工降雨来消除雾霾，既不经济也不现实”，这是因为人工降雨必须要有一定的条件，即，必须要有一定的积雨云层，并且刚好是在雾霾地区的上空才行。如果采用喷水的方式也是行不通的，因为没有这些超巨量的水可用，也不可能低成本的将这些超巨量的水带到雾霾层的上部进行喷洒，使用水来消除雾霾，控制不好会使水变成雾滴，反而加重雾霾，现在仅仅是在地面喷洒大量的水，基本上是没有作用的，冬季喷水太多路面还容易结冰，所以使用喷水法消除雾霾实际上是行不通的。
除此之外，目前在国内外确实也没有什么更好的方法，能够快速、低成本的治理雾霾，雾霾的情况是越来越严重的态势，这一点是全国各界的共识，必须要想办法将其快速、低成本的治理掉，否则不但发展受阻，而且在严重雾霾的笼罩下，一切的经济收益都变得没有意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低，可以快速消除大范围雾霾的方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种消除大范围雾霾的方法，包括以下步骤：
步骤A，将非金属矿物材料粉碎为600～2000目的非金属矿物材料粉末；
步骤B，在飞行器上设置一种消除大范围雾霾用使非金属矿物材料粉末带静电装置；
步骤C，飞行器升空到雾霾层的顶部；
步骤D，非金属矿物材料粉末通过飞行器的一种消除大范围雾霾用使非金属矿物材料粉末带静电装置喷出，一个粉末喷口喷出带正电荷的非金属矿物材料粉末，另一个粉末喷口喷出带负电荷的非金属矿物材料粉末。
步骤A中所述的非金属矿物材料为凹凸棒黏土、硅藻土、高岭土、蒙脱石、沸石或黄土。
步骤B中所述飞行器指能够携带一定重量并且升空高度能够达到4000米且自由移动的大型货运飞机、中型以上的无人飞机、中大型直升飞机或飞艇。
步骤B中所述一种消除大范围雾霾用使非金属矿物材料粉末带静电装置，包括飞行器，还包括设置在飞行器的粉末喷口外端附近的金属栅格，金属栅格与高压绝缘体支架的上部相连接，高压绝缘体支架的下部固定连接在飞行器外舱壁上，所述金属栅格通过导线与高压静电发生器相连接，所述高压静电发生器与蓄电池相连接；非金属矿物材料粉末放置在粉末储仓内，所述粉末储仓的出料口与所述粉末喷口相连接的管路上设有鼓风机；所述粉末储仓、鼓风机、高压静电发生器和蓄电池分别固定连接在飞行器机舱的内舱地板上。
所述金属栅格与粉末喷口的大小和数量相一致，为两组以上。
所述金属栅格由8～10mm的钢筋焊接成篦式。
所述高压绝缘体支架为高压电器瓷瓶，为两个以上。
所述蓄电池为12V或24V电压的蓄电池。
采用本发明提供的消除大范围雾霾的方法，利用飞行器将非金属矿物材料粉末在雾霾层的顶部进行带电荷喷洒，喷洒的颗粒在重量即地球的吸引力作用下会自动下降，在下降的过程中会因为所携带的电荷为正极性和负极性，在电荷异性相吸的作用下，会快速大量的吸附雾霾中的颗粒和一部分有害气体，使雾霾层中悬浮的气凝胶状态的颗粒物与喷洒的颗粒形成更大的团粒快速沉降到地面，这些凝结后快速沉降的大团颗粒会与空气自动分离，达到快速消除雾霾清新空气的作用。采用本发明提供的消除大范围雾霾的方法，不仅可以快速消除雾霾，同时还能够吸附空气中的多种有毒有害的气体及颗粒物，使有害物质与空气分离，使大气变得更干净。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中，1-飞行器机头，2-飞行器机舱，3-粉末储仓，4-鼓风机，5-金属栅格，6-高压绝缘体支架，7-粉末喷口，8-正极导线，9-飞行器机尾，10-蓄电池，11-高压静电发生器，12-负极导线，13-飞行器外舱壁。
具体实施方式
下面结合具体实施例及其附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
本发明提供的一种消除大范围雾霾的方法，包括以下步骤：
步骤A，将非金属矿物材料粉碎为600～2000目的非金属矿物材料粉末。该非金属矿物材料为凹凸棒黏土、硅藻土、高岭土、蒙脱石、沸石或黄土等具有微孔性质的非金属矿物材料。凹凸棒黏土在采挖时大部分呈现的外形是尘土状的土，只要通过600～2000目筛网进行两次筛选即可得到。硅藻土、高岭土、蒙脱石、沸石或黄土等具有微孔性质的非金属矿物粉末，使用球磨机等粉碎设备进行粉碎后筛选。其颗粒物的筛选标准是，根据不同的品种的密度不同，选择确定最小颗粒物的重量，标准是空气托不住的重量为准。
步骤B,在飞行器上安装一种消除大范围雾霾用使非金属矿物材料粉末带静电装置。
如图1所示，一种消除大范围雾霾用使非金属矿物材料粉末带静电装置，包括飞行器，还包括设置在飞行器的两个粉末喷口7外端附近的两个金属栅格5。飞行器指能够携带一定重量并且升空高度能够达到4000米且自由移动的大型货运飞机、中型以上的无人飞机、中大型直升飞机或飞艇。飞行器包括飞行器机头1和飞行器机舱2。根据不同的飞行器，也可以有多个粉末喷口，金属栅格5与粉末喷口7的大小和数量相一致，至少在两组以上。金属栅格5使用直径8～10mm粗的钢筋焊接成篦式，钢筋间隔为10～30mm。金属栅格5的下方通过铁丝绑扎在高压绝缘体支架6的上部，高压绝缘体支架6的下部粘接或铆接在飞行器外舱壁13上。高压绝缘体支架6为高压电器瓷瓶，使用高压电器瓷瓶做支架，可以保证3.5万伏不被击穿。根据金属栅格5的不同大小，高压绝缘体支架6为2个以上，数量以便于安装使用为宜。两个金属栅格5分别通过正极导线8和负极导线12与高压静电发生器11的正负极相连接。高压静电发生器由12～24V电压的蓄电池供电的，高压静电发生器的直流静电电压为2～3万伏特，电流≦0.00001安培，是可调型的高压静电发生器。高压静电发生器11与蓄电池10相连接，蓄电池10为12V或24V电压的蓄电池，给高压静电发生器11提供电源。非金属矿物材料粉末放置在粉末储仓3内，粉末储仓3的出料口与粉末喷口7相连接的管路上设有鼓风机4。粉末储仓3、鼓风机4、高压静电发生器11和蓄电池10分别固定连接在飞行器机舱2的内舱地板上。
步骤C，飞行器升空到雾霾层的顶部。一般雾霾层的厚度在1000～3000米左右，飞行器的飞行高度略高于这个高度即可，这并不影响正常的航班飞行，正常的民航客机的最低飞行高度是7000米。
步骤D，在雾霾层顶部，将非金属矿物材料粉末通过粉末喷口及使非金属矿物材料粉末带静电的装置喷出，一个喷口喷出带正电荷的非金属矿物材料粉末，另一个喷口喷出带负电荷的非金属矿物材料粉末。
高压静电发生器将直流电振荡升压，升压后经过高压整流器整流为高压直流电，这个高压直流电的正极带正电荷，负极带负电荷，虽然电压很高，但是电流极小。此直流高压电的正极通过导线连接到一个粉末喷口的金属栅格5上，这个粉末喷口喷出的非金属矿物材料粉末，通过这个金属栅格5后即带上了正电荷。此直流高压电的负极通过导线连接到另一个粉末喷口的金属栅格上，这个粉末喷口喷出的非金属矿物材料粉末，通过这个金属栅格后即带上了负电荷。高压静电发生器的电压虽然很高，但是因为电流极小可以视作基本没有电流，但是任何物体接近或者通过这个高压静电区时会被感应而带上正极性和负极性的高压静电电荷，使用这种装置只要做好绝缘层，将两个电荷区域隔离开即可。
飞行器将非金属矿物材料粉末在雾霾层的顶部进行带电荷喷洒，这些分别携带有正电荷和负电荷的非金属矿物材料粉末喷出后，喷洒的颗粒在重量即地球的吸引力作用下会自动下降，在下降的过程中首先会被飞行器的螺旋桨所产生排出的向后部吹过的旋转气流进行扩散、旋转，也会在飞行器的翼尖部分产生旋转涡流的作用下进一步扩散、旋转、混合。在扩散、旋转、混合状态的下降中会吸附沿途所接近或者碰到的，包括PM10、PM2.5、PM0.5及更加细小粒度的颗粒物在内的所有悬浮在空气中的悬浮颗粒，颗粒物的细度越小越容易吸附。同时在这个下降的过程中，这些吸附作用的距离最少都在1000米以上，所以会吸附极多的颗粒物，此类非金属矿物粉末因为具有大量的微孔结构，原本就具有部分活性炭的性质即吸附有害气体的作用，在携带上电荷后吸附性能大幅度提高，因此可以同时吸附大量的有害气体。
本发明通过在雾霾层顶部喷洒带电荷的非金属矿物材料粉末，利用带异性电荷颗粒物互相吸附的作用，打破雾霾中颗粒物电荷呈平衡状态，打破这种雾霾颗粒物电荷平衡后，在多种自然力的作用下，太阳光的热力循环作用、循环气流的混合吸附作用、流体物质从高浓度向低浓度的扩散作用、物质比重不同时的重力运动作用等等综合作用，使大气本身的自然净化能力充分得到加强和改善，迅速的自行消除雾霾，同时在消除雾霾中颗粒物与空气进行分离，从而净化了空气。
虽然通过飞行器喷洒的地区范围很小，但是引起雾霾层变化的范围是很大的，也可以说，我们利用这种手段，打破了呈平衡状态的雾霾层，增强了大气本身原先就有的净化能力，使这个良性循环作用长久自动的持续下去，就可以控制住大范围的雾霾，使之消除并且与空气分离，颗粒物沉降后空气中杂质减少，这样空气就变干净了。
非金属矿物材料粉末是呈多孔状的物质，本身就有吸附多种有害物质和气体的作用，在下降的过程中空气中的氮氧化合物、硫酸盐颗粒、硝酸盐颗粒，以及呈气态的硫化氢、二氧化硫、一氧化碳、氧化氮、碳氢化合物、臭氧等有害的气体都会被吸收相当大的一部分，根据需要治理的雾霾的严重程度，投放不同数量的非金属矿物材料粉末，达到我们所需要的治理效果即可，一般投放的非金属矿物材料粉末越多，则吸附有害物质的效果越好，越是在当地的大气层稳定的状态下，效果越明显。
投放非金属矿物材料粉末的数量根据雾霾层的厚度和严重程度进行投放数量的控制，也可以根据当地的湿度进行相对应的调整，如在南方地区湿度比较大，可以选择600～2000目偏大粒度的喷洒颗粒，在北方湿度较小可以选择偏小颗粒的喷洒颗粒粉末，总之，这是可以根据具体的雾霾情况进行调控的。在当地无风且雾霾严重时效果会更好，这时的自动凝结现象会高效率的进行，在较轻的雾霾时可以投放较少的数量。
总之，利用非金属矿物材料粉末，从雾霾层顶部喷洒，可以快速消除雾霾，其作用表现在以下两个主要方面：
1.通过投放很小一部分非金属矿物材料粉末，利用异性电荷能够自动吸附到一起形成大的颗粒物的电化学絮凝、凝结作用，打破原先雾霾中的电荷平衡状态，使雾霾中的颗粒物凝结成比重大的团粒，在地球的重力作用下自动降落到地面。
2.打破雾霾的电荷平衡后，使大气的原本自身就有的自净能力得到加强，在多种自然力的共同作用下进入到快速自净的良性循环状态，此时不需要再加入人工投资和干预，是一种四两拨千斤的方式，这个现象我们可以从卤水点豆腐时观察到类似的现象如下。一大锅的豆浆（100公斤左右）点进去的卤水仅仅只有几两，约千分之一、二，这一大锅呈白色的豆浆（就是都带有相同的电荷，并且呈现平衡状态的细小的豆子悬浮颗粒物，在电荷平衡时就呈现乳白色的液体，即便加热到开锅状态也不会自动凝结、分离）但是只要加入小半碗的卤水，马上就会迅速的凝结成固体的豆花和大量的清水，这个凝结过速度极快，点入的卤水并不是与这100多公斤的豆浆汁全部或全面接触，然而亲自见到这个过程的人都看到，基本上是“一眨眼”的时间（0.0几秒的时间），特别快就凝结了，也就是豆花与水进行了快速分离了，原先不透明的豆浆，变成豆花和清水，其原理就是通过电荷电化学的絮凝、凝结作用所产生的快速分离现象。
实施例：
使用运五型农用飞机一架，装载1500公斤凹凸棒黏土粉末，粉末的粒度为800～1200目（华中地区湿度较大），当地当时的天气是属于严重雾霾天。运五型农用飞机，安装有喷洒粉末的装置。运五型农用飞机的技术参数为：最大起飞重量5250千克，最大载重1500千克，最大速度256千米/小时，航程845千米，有效载荷1,500kg，巡航速度160km/h，升限4500m，爬升率2m/s，起飞距离180m，着陆距离157m。
气象预报：短期内无风，当地的天气污染程度为重度雾霾天，能见度极差，航班停飞、高速路限行、汽车行驶极慢需开防雾灯，PM2.5的大气探测仪器被“爆表”，行人都戴口罩，呼吸时感觉很呛人。
早晨8时，装载凹凸棒黏土粉末的飞机起飞，15分钟后达到2500米高度，已经在雾霾层的顶部了，上面是艳阳高照的蓝天，下面是严重雾霾覆盖的城市。飞行器在雾霾层顶部以每小时160公里的巡航速度飞行，在一个面积为2000平方公里的城市上空，以S形航线往复飞行喷洒两种电荷性质的凹凸棒黏土粉末，一小时喷洒完毕，返航。1小时后此城市上空出现一个直径约10～20公里的逐渐变得透明的大气空洞，并且越来越透明，太阳光可以直射地面了，在太阳光的加热作用和城市热岛效应下，1小时后在这个空洞部位产生了旋转、扩散的上升气流，这个空洞已经是越来越大了，2小时后整个城市上空的雾霾逐步减少，天气越来越明亮了，此作用可以自动持续2～7天，雾霾将越来越少。
本发明提供的消除大范围雾霾的方法，还可以使用在需要大量处理的烟尘颗粒物或大量排放的有害气体的场合，如：燃煤发电厂的烟筒处、炼焦厂的排放处、秸秆燃烧处、垃圾焚烧厂的排放处等地方，在这些地方使用本发明不需要使用飞行器。只需要架设一个塔架，从塔架上向需要处理的范围内喷洒即可，这样，可以将这些污染源所产生的污染物包括气体、颗粒物等在源头进行处理和消除，使其在1～2公里的范围内自动沉降到地面，从源头上进行治理，其减排、消除雾霾的意义更大。
Claims (8)
1.一种消除大范围雾霾的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，将非金属矿物材料粉碎为600～2000目的非金属矿物材料粉末；
步骤B，在飞行器上设置一种消除大范围雾霾用使非金属矿物材料粉末带静电装置；
步骤C，飞行器升空到雾霾层的顶部；
步骤D，非金属矿物材料粉末通过飞行器的一种消除大范围雾霾用使非金属矿物材料粉末带静电装置喷出，一个粉末喷口喷出带正电荷的非金属矿物材料粉末，另一个粉末喷口喷出带负电荷的非金属矿物材料粉末。
2.根据权利要求1所述的一种消除大范围雾霾的方法，其特征在于，步骤A中所述的非金属矿物材料为凹凸棒黏土、硅藻土、高岭土、蒙脱石、沸石或黄土。
3.根据权利要求1所述的一种消除大范围雾霾的方法，其特征在于，步骤B中所述飞行器指能够携带一定重量并且升空高度能够达到4000米且自由移动的大型货运飞机、中型以上的无人飞机、中大型直升飞机或飞艇。
4.根据权利要求1所述的一种消除大范围雾霾的方法，其特征在于，步骤B中所述一种消除大范围雾霾用使非金属矿物材料粉末带静电装置，包括飞行器，还包括设置在飞行器的粉末喷口（7）外端附近的金属栅格（5），金属栅格（5）与高压绝缘体支架（6）的上部相连接，高压绝缘体支架（6）的下部固定连接在飞行器外舱壁（13）上，所述金属栅格（5）通过导线与高压静电发生器（11）相连接，所述高压静电发生器（11）与蓄电池（10）相连接；非金属矿物材料粉末放置在粉末储仓（3）内，所述粉末储仓（3）的出料口与所述粉末喷口（7）相连接的管路上设有鼓风机（4）；所述粉末储仓（3）、鼓风机（4）、高压静电发生器（11）和蓄电池（10）分别固定连接在飞行器机舱(2)的内舱地板上。
5.根据权利要求4所述的一种消除大范围雾霾的方法，其特征在于，所述金属栅格（5）与粉末喷口（7）的大小和数量相一致，为两组以上。
6.根据权利要求4所述的一种消除大范围雾霾的方法，其特征在于，所述金属栅格（3）由8～10mm的钢筋焊接成篦式。
7.根据权利要求4所述的一种消除大范围雾霾的方法，其特征在于，所述高压绝缘体支架（6）为高压电器瓷瓶，为两个以上。
8.根据权利要求4所述的一种消除大范围雾霾的方法，其特征在于，所述蓄电池（10）为12V或24V电压的蓄电池。
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