CN104396646A - 荷电水雾人工诱导降雨消除雾霾的方法 - Google Patents

Abstract

荷电水雾人工诱导降雨消除雾霾的方法，是一种利用荷电水雾诱导降雨消除雾霾的方法，荷电水雾装置阵列布置在城市区域上风向位置，当发生雾霾天气时，也是大气中水汽含量较大的时候，在这种条件下，开启荷电水雾装置，向大气中播撒荷电水雾，便会形成持续降雨，达到人工降雨和消除雾霾的目的，本发明具有消霾效果好、设备简单、实施成本低、没有二次污染等优点。

Description

荷电水雾人工诱导降雨消除雾霾的方法

技术领域

本发明涉及一种人工降雨消除雾霾的方法，特别涉及一种利用荷电水雾诱导降雨消除雾霾的方法。

背景技术：

近年来，我国大气污染形势严峻，特别是京津冀地区雾霾多发、持续时间愈来愈长，雾是指在接近地球表面、大气中悬浮的由小水滴或冰晶组成的水汽凝结物，是一种常见的天气现象，当气温达到露点温度时(或接近露点)，空气里的水蒸气凝结生成雾；霾，也称灰霾(烟霞)，是指原因不明的因大量烟、尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象，霾的核心物质是空气中悬浮的灰尘颗粒，气象学上称为气溶胶颗粒；所谓雾霾有其雾的气象因素，也有霾的人类的人为因素。当大气环境中细颗粒物和二次粒子达到一定浓度时，便会发生雾霾现象，也即是雾霾是一种水汽、细颗粒物和大气形成的气溶胶现象。在雾霾形成条件下，如果能够使空气中的水蒸气凝结在某种结晶核上，水汽便会以雨的形式降落地面，如果在强度和时间上足够，那么。细颗粒物便会降落地面，空气中水蒸气含量和细颗粒物浓度下降，雾霾消失。因此，人工降雨是消除雾霾的最有效方法之一。

人工降雨的几种方法

1、传统人工降雨是要有充分的条件的，一般自然降水的产生，不仅需要一定的宏观天气条件，还需要满足云中的微物理条件，比如：0℃以上的暖云中要有大水滴；0℃以下的冷云中要有冰晶，没有这个条件，天气形势再好，云层条件再好，也不会下雨。然而，在自然的情况下，这种微物理条件有时就不具备；有时虽然具备但又不够充分。前者根本不会产生降水；后者则降雨很少。此时，如果人工向云中播撒人工冰核，使云中产生凝结或凝华的冰水转化过程，再借助水滴的自然碰并过程，就能使降雨产生或使雨量加大。空中作业是用飞机云中播撒催化剂。地面作业是利用高炮、火箭从地面上发射。炮弹在云中爆炸，把炮弹中的碘化银燃成烟剂撒在云中。火箭在到达云中高度以后，碘化银剂开始点燃，随着火箭的飞行，沿途拉烟播撒。飞机作业一般选择稳定性天气，才能确保安全。一般高炮、火箭作业较为广泛。传统的人工降雨主要是采用撒泼一种稀释剂，比如说碘化银、二氧化碳干冰这些东西，或者沉冰剂，通过凝聚的办法来增加气溶胶的体积。气溶胶体积增大以后，在地球重力的作用下实现人工降雨，进而消除雾霾。这个方法要求比较苛刻，第一空气中要有大量的积雨云，第二对湿度、温度等条件要求非常苛刻，既不能高也不能低，而且要在一个区域里头。所以传统的人工降雨消雾至今成效有限。

2、高压电放电产生等离子体诱导人工降雨

阿联酋政府和瑞士Meteo Systems公司共同成功开发了大气放电产生等离子体降雨，这项具有划时代意义的等离子体降雨技术，其克服了传统人工降雨技术具有碘化银残留物污染和工作条件苛刻的缺点，于2010-07-08期间，在当地气象台预报无云和无雨的气象条件下，在沙漠地区成功完成了52次降雨。降水的形成就是云滴增大为雨滴、雪花或其它降水物，并降至地面的过程。使云滴增大的微观物理过程主要有2个：1.云滴凝结增长2.云滴相互并冲增长。大气放电产生等离子体降雨装置是在阿联酋AI Ain沙漠地区建立了1个由50个功率为500W的放电装置，阵列组成的放电系统，其原理是放电产生的等离子体中的阳离子向地面扩散并被吸收，而其富含的电子极易被0₂分子吸附形成0₂ ^-，并随着阳光加热引起的空气对流向高空运动。在这个过程中，负离子和气溶胶作为高效凝并核能够吸收水分快速增长，从而使云滴数目和体积不断增大，并在重力冲并的作用下，形成直径为几mm的雨滴最终产生降雨。

3、静电催化人工降雨

中国工程院院士华中科技大学潘垣教授提出了静电催化人工降雨的方法。该方法通过把带电粒子撒播到空中，形成静电场，利用静电场对水分子的电极化效应。形成带电离子的气溶胶对于水气非接触的电场凝聚力。当在凝聚力的作用下水汽凝聚到一定程度后，通过重力的作用落下。具体方法可以专门准备一架飞艇，上面载着电子发射器和电子加速器，形成电子束之后向外面发射，电子束就会形成静电场。把带电粒子撒播到空中，大面积吸附，作用空间大。据分析利用静电场来促进水汽凝聚的新技术，在晴天且相对湿度较低的条件下，也能实现人工降雨，从而可有效消除雾霾。把带电粒子撒播到空中，大面积吸附，作用空间大。而且这项技术对温度、湿度等气象窗口的条件要求大大的放宽，也不会因地域不同，雾霾表面吸附的不同而影响其效果。在国外，近期在美国的德州、墨西哥、阿联酋等地，进行的试验已经证实，在晴空，且相对湿度降低到30％条件下，也能实现有效的人工降雨。目前，这项技术处在室内试验，外场试验还未进行。

4、空中喷洒水雾诱导人工降雨

我们知道，人工降雨必须有云。在需降雨地区向云中播撒大量冰晶核(主要是碘化银)，云中水汽就会变成雨滴降落下来。当然，空气中必须有足够的水汽。根据这个原理，苏联科学家研究出人工降雨新方法，其做法就是：在晴朗的白天，用功率足够大的喷雾机向空中喷水雾，而后依靠上升气流将水雾带到3000米高空，不久就形成堆积云。分析可知，喷水雾不但降低了空气温度(每立方空气只要0.5克水就能促使空气温度下降1℃)，且使空气中原有水汽凝结成大量的微水滴。据计算，用这种方法，向空气中喷1吨水可获1000吨雨水。

分析上述人工降雨的各种方法，我们可知：传统的人工降雨方法是向具备人工降雨条件的云中，撒播人工冰核，使云中产生凝结或凝华的冰水转化过程，再借助水滴的自然碰并过程，就能使降雨产生或使雨量加大。这个方法要求比较苛刻，第一空气中要有大量的积雨云，第二对湿度、温度等条件要求非常苛刻，既不能高也不能低，而且要在一个区域里头。所以传统的人工降雨消雾至今成效有限。

高压电放电产生等离子体人工降雨，方法相对简单，对于人工降雨的条件相对宽松，但是，应用的设备造价高，代价大，未必适合我国国情。

静电催化人工降雨采用高空通过电子发射器和电子加速器，撒播带电粒子的方法，通过带电粒子对水汽的吸附聚集形成人工降雨，目前还在试验室实验阶段。

喷雾机向空中喷水雾的方法，单纯增加空气中水汽含量，从原理上讲，应该要求的天气条件是苛刻的，在雾霾形成时的条件，未必能满足人工降雨条件。

发明内容

本发明提供了一种利用荷电水雾人工诱导降雨消除雾霾的方法，克服了上述几种人工降雨所存在的不足和问题。多年来，我们采用荷电水雾抑尘降尘，对于细颗粒物降尘效果明显，在原理方法上与上述的人工降雨方法有相似之处，并且，可以使带电粒子、水汽同时进入空中，满足电凝聚水汽增加的双重效果，设备简单，代价低，没有污染。

技术方案

在经常发生雾霾的城市区域上风向，阵列布置若干套荷电水雾装置，荷电水雾装置包括：出风口、水雾荷电电极、旋流式压力雾化喷嘴、液体加压泵、射流风机、高压电源、控制电路、壳体、进风口，出风口垂直于地面朝向天空，由上至下依次布置有出风口、水雾荷电电极、旋流式压力雾化喷嘴、射流风机、进风口。水雾荷电电极是由环状电极和针状电极组合而成，与高压电源的负极相连，高压电源的正极接地，旋流式压力雾化喷嘴与液体加压泵相连，由液体加压泵提供所需的高压水，旋流式压力雾化喷嘴的外壳接地，射流风机吸入来自进风口的空气并对空气作功产生自下而上流动的高压高速气流将荷电水雾带入高空，控制电路是荷电水雾装置控制核心，配置有气象传感器、控制驱动器、数据通信模块以及输入输出设备，负责采集气象数据，检测荷电水雾装置运行状态，控制荷电水雾装置各个工作点位，通过数据通信模块与总控数据上位机进行实时的数据交换，当发生雾霾天气时，也是大气中水汽含量较大的时候，在这种条件下，开启荷电水雾装置，向大气中播撒荷电水雾，荷电喷雾形成的带有负电荷的水雾粒子，在气流的作用下飘向高空，一方面继续增加大气的水汽含量，提高大气中水蒸汽的饱和度，另一方面荷电的粒子吸引空气中的水分子向其聚集，以致形成水汽晶核并不断长大，当形成的水滴达到一定的粒度时，便形成人工降雨，降雨的持续将引起大气温度的降低，会进一步促进水汽凝结的条件，水汽不断形成雨滴，降雨持续，达到人工降雨和消除雾霾的目的。

本发明的优点：

1、人工降雨/增雨消除雾霾，相比较于其它消除雾霾的方法手段，是有效的、经济的以及可控的。

2、荷电水雾诱导人工降雨/增雨消除雾霾，与其它人工降雨/增雨消除雾霾方法技术相比，具有消霾效果好、设备简单、实施成本低、没有二次污染等优点。

附图说明：

图1荷电水雾诱导人工降雨消除雾霾天气的布置示意图

图2荷电水雾装置示意图

1、出风口 2、壳体 3、水雾荷电电极 4、旋流式压力雾化喷嘴

5、射流风机 6、控制电路 7、进风口 8、液体加压泵

9、高压电源 10、环状电极 11、针状电极

12、水雾荷电装置 13、阵列布置的水雾荷电装置

具体实施方法：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明

实施例1，如图1和图2所示，在经常发生雾霾的城市区域上风向，阵列布置若干套荷电水雾装置12，荷电水雾装置12，包括：出风口1、水雾荷电电极3、旋流式压力雾化喷嘴4、液体加压泵8、射流风机5、高压电源9、控制电路6、壳体2、进风口7；出风口1垂直于地面朝向天空，由上至下依次布置有出风口1、水雾荷电电极3、旋流式压力雾化喷嘴4、射流风机5、进风口7，水雾荷电电极2是由环状电极10和针状电极11组合而成，与高压电源9的负极相连，高压电源9的正极接地，旋流式压力雾化喷嘴4与液体加压泵8相连，由液体加压泵8提供所需的高压水，旋流式压力雾化喷嘴4的外壳接地，射流风机5吸入来自进风口7的空气并对空气作功产生自下而上流动的高压高速气流将荷电水雾带入高空，控制电路6是荷电水雾装置12控制核心，配置有气象传感器、控制驱动器、数据通信模块以及输入输出设备，负责采集气象数据，检测荷电水雾装置运行状态，控制荷电水雾装置各个工作点位，通过数据通信模块与总控数据上位机进行实时的数据交换；当发生雾霾天气时，也是大气中水汽含量较大的时候，在这种条件下，开启荷电水雾装置12，向大气中播撒荷电水雾，荷电喷雾形成的带有负电荷的水雾粒子，在气流及静电场的作用下飘向高空，一方面继续增加大气的水汽含量，提高大气中水蒸气的饱和度，另一方面荷电的粒子吸引空气中的水分子向其聚集，以致形成水汽晶核并不断长大，当形成的水滴达到一定的粒度时，便形成人工降雨，降雨的持续将引起大气温度的降低，会进一步促进水汽凝结的条件，水汽不断形成雨滴，降雨持续，达到了人工降雨和消除雾霾的目的。

以上所揭露的仅为本发明技术方案较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.荷电水雾人工诱导降雨消除雾霾的方法，其特征在于：在经常发生雾霾的城市区域上风向，阵列布置若干套荷电水雾装置；荷电水雾装置包括：出风口、水雾荷电电极、旋流式压力雾化喷嘴、液体加压泵、射流风机、高压电源、控制电路、壳体、进风口；当发生雾霾天气时，也是大气中水汽含量较大的时候，在这种条件下，开启荷电水雾装置，向大气中播撒荷电水雾，荷电喷雾形成的带有负电荷的水雾粒子，在气流及静电场的作用下飘向高空，一方面继续增加大气的水汽含量，提高大气中水蒸气的饱和度，另一方面荷电的粒子吸引空气中的水分子向其聚集，以致形成水汽晶核并不断长大，当形成的水滴达到一定的粒度时，便形成人工降雨，降雨的持续将引起大气温度的降低，会进一步促进水汽凝结的条件，水汽不断形成雨滴，降雨持续，达到人工降雨和消除雾霾的目的。

2.根据权利要求1所述的：荷电水雾人工诱导降雨消除雾霾的方法，其特征在于：所述的荷电水雾装置包括，出风口、水雾荷电电极、旋流式压力雾化喷嘴、液体加压泵、射流风机、高压电源、控制电路、壳体、进风口；出风口垂直于地面朝向天空，由上至下依次布置有出风口、水雾荷电电极、旋流式压力雾化喷嘴、射流风机、进风口，水雾荷电电极是由环状电极和针状电极组合而成，与高压电源的负极相连，高压电源的正极接地，旋流式压力雾化喷嘴与液体加压泵相连，由液体加压泵提供所需的高压水，旋流式压力雾化喷嘴的外壳接地，射流风机吸入来自进风口的空气并对空气作功产生自下而上流动的高压高速气流将荷电水雾带入高空，控制电路是荷电水雾装置控制核心，配置有气象传感器、控制驱动器、数据通信模块以及输入输出设备，负责采集气象数据，检测荷电水雾装置运行状态，控制荷电水雾装置各个工作点位，通过数据通信模块与总控数据上位机进行实时的数据交换。

3.根据权利要求1所述的：荷电水雾人工诱导降雨消除雾霾的方法，其特征在于：所述的高压电源，采用工频高压电源或者高频高压电源均可，所述的高压电源，采用恒流源控制或者恒压源控制均可。

4.根据权利要求1所述的：荷电水雾人工诱导降雨消除雾霾的方法，其特征在于：所述的射流风机，是一种依靠输入的机械能，对气体作功并排送高压高速气体的流体机械，因此，能产生高压高速气体的设备均是本权利要求范围内的。