CN104307024B - 一种清理大气雾霾装置和包含其的系统以及系统的使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种清理大气雾霾的装置，包括等离子体发生器、集气罩和等离子输出针管，等离子体发生器下端为进气口，等离子体发生器的上端为出气口，该出气口处扣装集气罩，在集气罩外缘的曲面上均布安装多个等离子输出针管。本发明中，将一平方公里定义为一个区域，利用该区域中的粉尘采样器时时检测大气质量，然后通过中央控制模块驱动等离子体发生器产生高浓度等离子体，而且在轴流风机的推动下，等离子体快速的扩散，由于等离子体的浓度很高，能迅速的使区域内大气中的微小颗粒聚集沉降，自由基有效的处理有害气体分子，静电作用破坏微生物细胞膜，有效的杀灭细菌，产生的臭氧对细菌、病毒也有杀灭作用。

Description

一种清理大气雾霾装置和包含其的系统以及系统的使用方法

技术领域

本发明属于大气环境中雾霾清除技术领域，尤其是一种清理大气雾霾装置和包含其的系统以及系统的使用方法。

背景技术

雾霾是雾和霾的混合物，早晚湿度大时，雾的成分多，白天湿度大时，霾占据主力，雾是由大量悬浮在近地面空气中的微笑水滴或冰晶组成的气溶胶系统，是近地面层空气中水汽凝结的产物，会使空气透明度降低，能见度恶化，霾主要由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子构成，其使大气浑浊、视野模糊并导致能见度恶化，虽然雾和霾的形成机理不同，但二者均具有降低空气透明度、恶化能见度的特点，而且随着雾的积聚，霾无法扩散会进一步增加污染。

雾霾天气形成的原因主要是以下几个方面：1.近地面空气相对湿度较大、地面灰尘大，地面的人和车流使灰尘搅动起来；2.风力较小，大气层比较稳定，微小颗粒聚集、漂浮在空气汇总；3.汽车行进时排放的大量污染物；4.工厂制造出的二次污染；5.冬季取暖排放的废气；6.生物质或垃圾焚烧产生的烟尘。上述几个方面产生的PM2.5是雾霾天气的罪魁祸首，这些微小颗粒中包括酸、碱、盐、胺、酚等，以及尘埃、花粉、螨虫、细菌、病毒等，人们长期生活在这种环境中，会使呼吸道受到侵害，可引起急性上呼吸道感染、急性气管支气管炎及肺炎、哮喘等，特别是小孩的呼吸道、气管等柔嫩，更易受到侵害。除了对呼吸道以外，还会影响心血管系统、生殖系统等。

人们在多方面进行了尝试，期望可以解决雾霾的问题，比如：限制汽车的数量、增加街道的撒水、减少工厂的排放、禁止焚烧等，但这些方法在较长时间内才能见效，无法在短期为人们提供一个健康出行的大气环境。

经过检索，申请号为201310383678.8，发明名称为一种室外雾霾净化装置的专利申请中，其由时间继电器控制抽风电机，使其定时吸入含有雾霾的空气进入空腔内，由喷淋水将空气中的微小颗粒清除，然后洁净的空气排入大气。该方案无法大范围应用，而且抽风电机和水泵的声音本身又造成了噪音污染，而且水自身的重量较大，水箱无法安装在较高的位置上。

申请号201310066739.8，发明名称为一种城市雾霾的扫除装置及其使用方法的专利申请中，其由水箱和渗水管构成，直升机吊装水箱、渗水管和清扫网，利用清扫网在直升机飞行过程中吸附微小颗粒。该方案依然存在设备较小，无法大面积处理雾霾的缺陷，而且直升机飞行的成本与其处理雾霾的效率相比也是一个问题。

综上所述，目前还未发现有类似本发明技术方案的公开资料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供结构合理、使用方便的一种清理大气雾霾的装置。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种清理大气雾霾的装置，其特征在于：包括等离子发生器、集气罩和等离子输出针管，等离子发生器下端为进气口，等离子发生器的上端为出气口，该出气口处扣装集气罩，在集气罩外缘的曲面上均布安装多个等离子输出针管。

而且，所述集气罩外缘下端水平均布安装多个下等离子输出针管，每个下等离子输出针管的内侧端部通过连接法兰与集气罩相对位置处制出的输出管连通；

所述集气罩外缘上端部竖直安装一个上等离子输出针管，上等离子输出针管的下端部通过连接法兰与集气罩相对位置处制出的输出管连通；

所述集气罩外缘上的上等离子输出针管和下等离子输出针管之间的曲面上均布安装多个倾斜向上的中等离子输出针管，每个中等离子输出针管轴线与水平面的夹角为45度，每个中等离子输出针管的下端部通过连接法兰与集气罩相对位置处制出的输出管连通；

而且，所述等离子发生器内下端安装一轴流风机，该轴流风机的进气口与等离子发生器的下端连通，该轴流风机的出气口通过风道与等离子发生器的上端连通，等离子发生器的上端通过一绝缘法兰座与所述集气罩连通，在绝缘法兰座内嵌装陶瓷放电模块，该陶瓷放电模块通过高频高压变压模块和逆变电源模块连接市电。

而且，所述陶瓷放电模块的结构是：

⑴陶瓷整体为环状结构，在环状结构的外缘表面均布嵌装电极；

或者

⑵陶瓷整体为环状结构，在环状结构的上端开口处间隔安装多个上电极，在环状结构的下端开口处间隔安装与上电极相对位的多个下电极。

而且，所述等离子输出针管的末端套装一避雷针，所述等离子发生器的外部安装一机架，在等离子发生器的外壳上安装一活门。

而且，所述等离子输出针管的长度为2～3米，连接法兰处的直径为40～45毫米，避雷针处的直径为25～30毫米。

本发明的另一个目的是提供一种清理大气雾霾的系统，其特征在于：包括清理大气雾霾的装置、中央控制模块、粉尘采样器，设置多个区域，每个区域内安装一台装置，每个装置安装的位置是开阔处或者建筑物顶部角落处或者20层楼高处，每个装置附近安装一台粉尘采样器，所有区域中的粉尘采样器均连接中央控制模块，该中央控制模块连接所有区域的装置。

而且，所述中央控制模块的输入输出接口连接每个区域内装置中的交流接触器模块控制端，该交流接触器模块的输入端连接市电，该交流接触器模块的输出端连接轴流风机和逆变电源模块的一端，该逆变电源模块的另一端通过高频高压变压模块连接陶瓷放电模块。

而且，所述中央控制模块的输入输出接口连接一液晶显示模块、上位机、GSM模块和报警模块，所述GSM模块通过无线连接手持式移动设备。

本发明的另一个目的是提供一种清理大气雾霾的系统的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

⑴每个区域内的粉尘采样器定时检测周边空气中的微小颗粒并输出检测结果；

⑵中央控制模块接收检测结果后判断是否超出预设数值；

⑶如果检测结果小于预设数值，则重复步骤⑴～⑵；如果检测结果大于预设数值，则闭合交流接触器模块，使轴流风机工作，同时市电经过逆变电源模块和高频高压变压模块处理后输入至陶瓷放电模块，市电为AC220V/50Hz，逆变电源模块输出为AC300V/50kHz，高频高压变压模块输出为AC35Kv/50KHz；

⑷陶瓷放电模块中的电极进行辉光放电，产生的等离子体为10^15～16个/m³，轴流风机的气流速度为10米/秒，等离子体经过等离子输出针管输出后迅速扩散，形成等离子场，净化装置所在区域内的大气；

⑸每个区域内的粉尘采样器继续检测周边空气中的微小颗粒并输出检测结果，中央控制模块接收检测结果后判断是否超出预设数值，如果检测结果小于预设数值，则继续执行第⑴步。

本发明的优点和积极效果是：

本发明中，定义一个区域，利用该区域中的粉尘采样器时时检测大气质量，然后通过中央控制模块驱动等离子发生器产生高浓度等离子体，而且在轴流风机的推动下，等离子体快速的扩散，由于等离子体的浓度很高，能迅速的使区域内大气中的微小颗粒聚集沉降，非均衡的电子与离子有效的处理有害气体分子，负离子产生臭氧破坏微生物细胞膜，有效杀灭细菌、病毒，试验证明，经过处理后的区域内大气中的PM2.5颗粒的数量由处理前的200微克/立方米降低至80微克/立方米以下，净化时间短，效果优秀。

附图说明

图1为本发明中装置的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1中等离子发生器安装一种陶瓷放电模块的截面图；

图4为图3中陶瓷放电模块的俯视图；

图5为图1中等离子发生器安装另一种陶瓷放电模块的截面图；

图6为图5中陶瓷放电模块的俯视图；

图7为本发明中系统的结构示意图；

图8为实施例的安装位置示意图；

图9为多区域相互交叉的示意图；

图10为多区域相邻的示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种清理大气雾霾的装置，如图1、2、3、4所示，本发明的创新点在于：包括等离子发生器10、集气罩7和等离子输出针管，等离子发生器下端为进气口13，等离子发生器的上端为出气口，该出气口处扣装集气罩，在集气罩外缘的曲面上均布安装多个等离子输出针管。

本实施例中，所述集气罩外缘下端水平均布安装六个下等离子输出针管8，每个下等离子输出针管的内侧端部通过连接法兰5与集气罩相对位置处制出的输出管6连通；所述集气罩外缘上端部竖直安装一个上等离子输出针管4，上等离子输出针管的下端部通过连接法兰与集气罩相对位置处制出的输出管连通；所述集气罩外缘上的上等离子输出针管和下等离子输出针管之间的曲面上均布安装六个倾斜向上的中等离子输出针管3，每个中等离子输出针管轴线与水平面的夹角β为45度，每个中等离子输出针管的下端部通过连接法兰与集气罩相对位置处制出的输出管连通。

相邻的两个下等离子输出针管之间以及相邻的两个中等离子输出针管之间的夹角θ均为60度。下等离子输出针管和上等离子输出针管之间的夹角γ为90度。

等离子发生器内下端安装一轴流风机20，该轴流风机的进气口与等离子发生器的下端连通，该轴流风机的出气口19通过风道15与等离子发生器的上端连通，等离子发生器的上端通过一绝缘法兰座9与所述集气罩连通，在绝缘法兰座内嵌装陶瓷介质放电模块，该陶瓷介质放电模块通过高频高压变压模块16和逆变电源模块18连接市电。

陶瓷介质放电模块的结构是：

⑴整体如图3、4所示，陶瓷介质为环状结构14，在环状结构的外缘表面均布嵌装电极28；

或者

⑵整体如图5、6所示，陶瓷介质为环状结构14，在环状结构的上端开口处间隔安装多个上电极28，在环状结构的下端开口处间隔安装与上电极相对位的多个下电极。

所述等离子输出针管的末端套装一避雷针2，所述等离子发生器的外部安装一机架17，在等离子发生器的外壳上安装一活门12。所述等离子输出针管的长度为2～3米，连接法兰处的直径为40～45毫米，避雷针处的直径为25～30毫米。

一种清理大气雾霾的系统如图7所示，包括上述装置、中央控制模块、粉尘采样器，设置多个区域，每个区域的面积为1平方公里左右，每个区域内安装一台装置，每个装置安装的位置是开阔处或者建筑物顶部角落处或者20层楼高处，每个装置附近安装一台粉尘采样器，粉尘采样器与同区域内装置之间的间距是300～600米，所有区域中的粉尘采样器均连接中央控制模块，该中央控制模块连接所有区域的装置。等离子发生器的数量为1～M个，粉尘采样器的数量为1～M个，每个区域内设置一个等离子发生器和粉尘采样器。

所述中央控制模块的输入输出接口连接每个区域内装置中的交流接触器模块控制端，该交流接触器模块的输入端连接市电，该交流接触器模块的输出端连接轴流风机和逆变电源模块的一端，该逆变电源模块的另一端通过高频高压变压模块连接陶瓷介质放电模块。

所述中央控制模块的输入输出接口连接一液晶显示模块、上位机21、GSM模块和报警模块，所述GSM模块通过无线连接手持式移动设备29。

上述清理大气雾霾的系统的使用方法包括以下步骤：

⑴每个区域内的粉尘采样器定时检测周边空气中的微小颗粒并输出检测结果；

粉尘采样器包括滤膜在线采样器、粒子切割器、粉尘质量浓度读数仪、粉尘浓度超标报警閾值设定系统、大屏幕液晶显示器、备用电源和数据输出接口。

滤膜在线采样器采集大气污染空气，经粒子切割器处理后，将电场强度检测值转换成电压值，传送到中央控制模块。

⑵中央控制模块接收检测结果后判断是否超出预设数值；

⑶如果检测结果小于预设数值，则重复步骤⑴～⑵；如果检测结果大于预设数值，则闭合交流接触器模块，使轴流风机工作，同时市电经过逆变电源模块和高频高压变压模块处理后输入至陶瓷放电模块，市电为AC220V/50Hz，逆变电源模块输出为AC300V/50kHz，高频高压变压模块输出为AC35Kv/50KHz；

⑷陶瓷介质放电模块中的电极进行辉光放电，产生的等离子体为10^15～16个/m³，轴流风机的气流速度为10米/秒，等离子体经过等离子输出针管输出后迅速扩散，形成等离子场，净化装置所在区域内的大气；

⑸每个区域内的粉尘采样器继续检测周边空气中的微小颗粒并输出检测结果，中央控制模块接收检测结果后判断是否超出预设数值，如果检测结果小于预设数值，则继续执行第⑴步。

当步骤⑶中的检测结果大于预设数值时，首先使报警模块发出报警，当净化完成后，自动延时15分钟再关闭等离子发生器的工作，每个区域中的等离子发生器的供电线路上安装电压互感器模块，通过电压互感器模块检测等离子发生器工作是否正常。

实施例

天津市，宁河县县城某处，如图8所示，设置区域22的面积为一平方公里，等离子发生器25安装在中心处的塔架上，塔架高度为40米，粉尘采样器设置数量为四个，第一个23距离等离子体发生器300米，第二个24距离450米，第三个27距离550米，第四个26距离650米。

粉尘采集器选用CCZ-20A，监测显示，四个粉尘采集器的输出的PM2.5数值在190～200微克/立方米。

上位机启动等离子发生器，陶瓷放电模块采用图4所示的结构，电极在AC35Kv/50KHz的高频高压激发下进行辉光放电，轴流风机推动等离子体输出，经过250秒的计时，四个粉尘采样器的输出上传至上位机中，输出结果是：第一个60微克/立方米，第二个65微克/立方米，第三个70微克/立方米，第四个75微克/立方米。

上述实验可知，区域内的三个粉尘采集器在净化后的输出均为低污染状态，甚至区域外的第四个粉尘采集器在净化后也输出低污染状态，可见区域可设置为更大的范围，每个区域内的粉尘采集器设置一个即可。

另外，每个区域的边界可以相互交叉(图9)或者每个区域可以相互间隔(图10)，每个区域内的粉尘采集器和等离子发生器均连接一中央控制模块和上位机，上位机控制多个区域，根据每个区域内时时检测的数据控制等离子发生器是否工作，当区域足够多时可以保证某处空气的时时净化。

本发明中，定义一个区域，利用该区域中的粉尘采样器时时检测大气质量，然后通过中央控制模块驱动等离子发生器产生高浓度等离子体，而且在轴流风机的推动下，等离子体快速的扩散，由于等离子体的浓度很高，能迅速的使区域内大气中的微小颗粒聚集沉降，自由基有效的处理有害气体分子，静电作用破坏微生物细胞膜，有效的杀灭细菌，产生的臭氧对细菌、病毒也有杀灭作用，试验证明，经过处理后的区域内大气中的PM2.5颗粒的数量由处理前的200微克/立方米降低至80微克/立方米以下，净化时间短，效果优秀。

Claims (5)

1.一种清理大气雾霾的装置，其特征在于：包括等离子发生器、集气罩和等离子输出针管，等离子发生器下端为进气口，等离子发生器的上端为出气口，该出气口处扣装集气罩，在集气罩外缘的曲面上均布安装多个等离子输出针管；

所述集气罩外缘下端水平均布安装多个下等离子输出针管，每个下等离子输出针管的内侧端部通过连接法兰与集气罩相对位置处制出的输出管连通；

所述集气罩外缘上端部竖直安装一个上等离子输出针管，上等离子输出针管的下端部通过连接法兰与集气罩相对位置处制出的输出管连通；

所述集气罩外缘上的上等离子输出针管和下等离子输出针管之间的曲面上均布安装多个倾斜向上的中等离子输出针管，每个中等离子输出针管轴线与水平面的夹角为45度，每个中等离子输出针管的下端部通过连接法兰与集气罩相对位置处制出的输出管连通；

所述等离子发生器内下端安装一轴流风机，该轴流风机的进气口与等离子发生器的下端连通，该轴流风机的出气口通过风道与等离子发生器的上端连通，等离子发生器的上端通过一绝缘法兰座与所述集气罩连通，在绝缘法兰座内嵌装陶瓷放电模块，该陶瓷放电模块通过高频高压变压模块和逆变电源模块连接市电；

所述陶瓷放电模块的结构是：

⑴陶瓷整体为环状结构，在环状结构的外缘表面均布嵌装电极；

或者

⑵陶瓷整体为环状结构，在环状结构的上端开口处间隔安装多个上电极，在环状结构的下端开口处间隔安装与上电极相对位的多个下电极；

所述等离子输出针管的末端套装一避雷针，所述等离子发生器的外部安装一机架，在等离子发生器的外壳上安装一活门；

所述等离子输出针管的长度为2～3米，连接法兰处的直径为40～45毫米，避雷针处的直径为25～30毫米；

相邻的两个下等离子输出针管之间的夹角均为60度。

2.一种清理大气雾霾的系统，其特征在于：包括如权利要求1所述的装置、中央控制模块、粉尘采样器，设置多个区域，每个区域内安装一台装置，每个装置安装的位置是开阔处或者建筑物顶部角落处或者20层楼高处，每个装置附近安装一台粉尘采样器，所有区域中的粉尘采样器均连接中央控制模块，该中央控制模块连接所有区域的装置。

3.根据权利要求2所述的一种清理大气雾霾的系统，其特征在于：所述中央控制模块的输入输出接口连接每个区域内装置中的交流接触器模块控制端，该交流接触器模块的输入端连接市电，该交流接触器模块的输出端连接轴流风机和逆变电源模块的一端，该逆变电源模块的另一端通过高频高压变压模块连接陶瓷放电模块。

4.根据权利要求2所述的一种清理大气雾霾的系统，其特征在于：所述中央控制模块的输入输出接口连接一液晶显示模块、上位机、GSM模块和报警模块，所述GSM模块通过无线连接手持式移动设备。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种清理大气雾霾的系统的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

⑴每个区域内的粉尘采样器定时检测周边空气中的微小颗粒并输出检测结果；

⑵中央控制模块接收检测结果后判断是否超出预设数值；

⑶如果检测结果小于预设数值，则重复步骤⑴～⑵；如果检测结果大于预设数值，则闭合交流接触器模块，使轴流风机工作，同时市电经过逆变电源模块和高频高压变压模块处理后输入至陶瓷放电模块，市电为AC220V/50Hz，逆变电源模块输出为AC300V/50kHz，高频高压变压模块输出为AC35Kv/50KHz；

⑷陶瓷放电模块中的电极进行辉光放电，产生的等离子体为10^15～16个/m³，轴流风机的气流速度为10米/秒，等离子体经过等离子输出针管输出后迅速扩散，形成等离子场，净化装置所在区域内的大气；

⑸每个区域内的粉尘采样器继续检测周边空气中的微小颗粒并输出检测结果，中央控制模块接收检测结果后判断是否超出预设数值，如果检测结果小于预设数值，则继续执行第⑴步。