CN105435573B - 一种低能耗屋顶雾霾颗粒捕集固化装置及其监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低能耗屋顶雾霾颗粒捕集固化装置，该装置主要包括空气进口、初级过滤装置、强制抽风机、静电除尘单元、布袋除尘单元、反馈控制器、供电系统、灰斗、后处理装置、净化空气出口，其特征在于：装置将静电除尘和布袋除尘结合，通过磁悬浮风力发动机、太阳能蓄电池、备用电源为整个装置提供电力，能耗低，降低传统能源的使用，节能效果显著，连续除尘效果好，收集的粉尘颗粒物进行固化处理可避免二次污染，装置可以实现微机控制，在线数据实时共享，随着使用用户的增加可以提供全面监控。
Description
技术领域
本发明属于雾霾处理技术领域，涉及一种低能耗屋顶雾霾颗粒捕集固化装置及其监测装置。
背景技术
2012-2013年我国大面积区域遭受雾霾污染，引起国内外广泛关注。雾霾污染对居民身体健康、经济和社会的可持续发展会造成负面影响，因此加强对雾霾污染的治理，是大气污染防治的重要环节。雾霾主要是由于大气中各种悬浮颗粒物含量超标导致的，其中PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物)被认为是造成雾霾天气的“元凶”。PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。
目前去除雾霾方法主要有：过滤法、水吸附法、植物吸附法、静电除尘、布袋除尘等，中国专利号为201510190809.X的专利申请公开了一种高效的去霾系统，通过水雾去除雾霾，系统可通过调整空气压缩机的压力调整水雾的直径大小，根据当前雾霾颗粒浓度选择合适粒径的水雾，但是此法需要足够的水源，且后期的污水处理相对比较困难。中国专利号为201510000940.5的专利申请公开了一种除雾霾装置和方法，其特征是装置包括风力输送装置，在风力输送装置送风通道方向上依序连接的粗过滤装置、中过滤装置和精过滤装置，其中，中过滤装置为静电除尘装置，装置分级去除雾霾使用太阳能为电极板组和风力输送装置提供电能，降低对传统能源的使用。但是过滤法中滤膜需要定期清洗或更换，设备运行能耗较高。
目前所用的除尘器比如静电除尘和布袋除尘大都是单独使用，静电除尘法本体压力损失小，但是对粉尘粒径和比电阻有选择性，特别适合粒径粗和比电阻适中的粉尘，布袋除尘不受粉尘比电阻的影响，但是运行阻力大，清灰周期、滤袋寿命受烟气粉尘浓度影响大。本专利将布袋除尘和静电除尘进行结合，充分发挥两者的除尘优势，除尘效率稳定高效、运行维护费用低。
另外，中国专利号为201410316430.4的专利申请公开了一种太阳能空气静电除尘设备，设备利用斯特林发动机将太阳能转化为机械能，驱动静电发电机和静电除尘器进行工作，从而完成静电除尘的目的。本专利考虑利用屋顶的风力进行磁悬浮发电，以及太阳能蓄能为装置提供电力保证，降低传统能源的使用，降低系统的耗能。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种低能耗、除雾霾效果显著的屋顶雾霾颗粒捕集固化装置及其监测装置。
本发明解决上诉技术问题所采用的技术方案是：
一种低能耗屋顶雾霾颗粒捕集固化装置，包括空气通道，其特征在于，所述空气通道内从空气进口到净化空气出口间依次设置有初级过滤装置、强制抽风机、静电除尘单元、布袋除尘单元，强制抽风机、静电除尘单元之间设置有气流分布板，静电除尘单元和布袋除尘单元中间设置有气体均流片，净化空气出口处安装有PM2.5检测装置、三通阀门，三通阀门与布袋除尘单元之间设置旁通管路，PM2.5检测装置、三通阀门与反馈控制器连接；布袋除尘单元和静电除尘单元下方设置有多级灰斗，灰斗下面连接有后处理装置与清灰反馈装置，清灰反馈装置与反馈控制器连接；供电系统用于提供电源，由太阳能蓄电池、磁悬浮风力发电机、备用电源组成。
进一步地，供电系统首选由太阳能蓄电池或磁悬浮风力发电机供电，当太阳能蓄电池或磁悬浮风力发电机供电不足时启动备用电源。
进一步地，所述初级过滤装置主要由多孔吸水性材料构成。
进一步地，所述气流分布板为多孔板。
进一步地，所述后处理装置包括喷水装置和固化剂添加装置，所述喷水装置位于后处理装置进口处，所述固化剂添加装置安装在后处理装置的右壁面，固化剂为环氧树脂，添加固化剂时人工手摇搅拌棒使其充分混合；清灰反馈装置安装在后处理装置内部，为重量称量装置。
进一步地，所述供电系统通过高低压控制系统为静电除尘单元提供高压直流电，所述高低压控制系统由升压变压器、整流器组成，输出电压为60kv-100kv的高压。
进一步地，所述磁悬浮发电机最低可以利用的风速为1.3m/s，功率为600w-3000w。
进一步地，所述静电除尘单元和布袋除尘单元为多个。
一种屋顶雾霾颗粒捕集固化装置监测系统，包括多个所述的屋顶雾霾颗粒捕集固化装置、互联网检测模块、存储装置、数据处理CPU、显示器，所述互联网检测模块、显示器均与存储装置、数据处理CPU连接，所述互联网检测模块包括多个静电除尘单元检测模块、多个布袋除尘单元检测模块、多个耗电量检测模块、多个集灰质量检测模块，所述互联网检测模块用于检测各个所述雾霾颗粒捕集固化装置中静电除尘单元、布袋除尘单元、供电系统、后处理装置的积灰情况以及功耗，并传输至存储装置和数据处理CPU进行数据的存储和处理，并将处理结果在监控室的显示器上显示。
进一步，所述监测系统还包括设备故障报警装置，与数据处理CPU连接。
本发明所述的雾霾颗粒捕集固化装置，雾霾空气在强制抽风机的作用下由空气进口进入空气通道，经初级过滤装置除去其中的较大颗粒，依次经静电除尘单元、布袋除尘单元除尘后排出。本法明在净化空气出口处安装有PM2.5检测装置、三通阀门，三通阀门与布袋除尘单元之间设置旁通管路；PM2.5检测装置、三通阀门与反馈控制器连接。PM2.5检测装置实时监测经布袋除尘单元除尘后的空气的PM2.5，通过反馈调节三通阀门的开闭，超过设定值空气通过旁通管路进入布袋除尘单元二次除尘。具体的，当除尘后的空气的PM2.5不满足PM2.5标准时，反馈控制器控制三通阀门关闭净化空气出口、打开旁通管路，使空气回流作二除尘。布袋除尘单元和静电除尘单元下设置有多级灰斗，灰斗下面连接有后处理装置与清灰反馈装置，所述后处理装置对雾霾颗粒喷洒水雾进行水溶，之后将水溶的雾霾颗粒进行固化成型。所述清灰反馈装置通过测量雾霾颗粒重量，进行反馈操作，一旦超过反馈控制器设定值反馈装置动作，将信号报送给反馈控制器，进行人工定期清灰。整套装置优先由太阳能蓄电池或磁悬浮风力发电机供电，电力不足时启动备用电源。所述供电系统通过高低压控制系统为静电除尘单元提供高压直流，所述高低压供电系统由升压变压器、整流器组成。所述布袋除尘单元和静电除尘单元可以根据颗粒物的浓度进行级数的增减，分段供电，保证雾霾去除的效果最佳。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1静电布袋除尘结合：将布袋除尘和静电除尘结合不受粉尘比电阻值的影响，降低了布袋除尘区的粉尘处理量延长滤袋的使用寿命，可以长期高效稳定的运行。
2风光互补供电系统：通过太阳能和风能互补为装置供电，降低对传统能源的使用，达到节能的目的。其中，磁悬浮风力发电启动风速低，最低可低至1.3m/s，风速越高发电效率越高，屋顶风速较高为其高发电效率提供有力条件，发电的功率在600w-3000w，可以根据雾霾的浓度进行功率调节，保证系统的稳定供电。
3高低压控制系统：装置采用高低压控制系统为静电除尘单元供电，该控制系统目的是将低压交流电转换为高压直流电40-70kv，50-300mA。
4后处理装置：雾霾颗粒集中压缩处理避免二次污染。
5反馈控制器：通过反馈信号实现系统的自动调节功能。
6实时数据检测：通过数据采集与处理系统将装置运行参数实时传输至监控室，对装置进行远程控制，减少人力资源的浪费。
附图说明
图1为本发明所述低能耗屋顶雾霾颗粒捕集固化装置的结构图。
图2为所述高低压控制系统示意图。
图3为所述后处理装置结构示意图。
图4为所述监测系统模块图。
图中：
1-空气进口，2-初级过滤装置，3-强制抽风机，4-气流分布板，5-静电除尘单元，6-布袋除尘单元，7-气体均流片，8-供电系统，9-反馈控制器，10-PM2-5检测装置，11-三通阀门，12-旁通管路，13-灰斗，14-后处理装置，15-清灰反馈装置，16-升压变压器，17-整流器。21-喷淋头，22-固化剂添加进口，23-搅拌棒
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本法明所述的低能耗屋顶雾霾颗粒捕集固化装置，包括空气通道，其特征在于，所述空气通道内从空气进口1到净化空气出口间依次设置有初级过滤装置2、强制抽风机3、静电除尘单元5、布袋除尘单元6，强制抽风机3、静电除尘单元5之间设置有气流分布板4，静电除尘单元5和布袋除尘单元6中间设置有气体均流片7，净化空气出口处安装有PM2.5检测装置10、三通阀门11，三通阀门11与布袋除尘单元6之间设置旁通管路12，PM2.5检测装置10、三通阀门11与反馈控制器9连接；布袋除尘单元6和静电除尘单元5下方设置有多级灰斗13，灰斗13下面连接有后处理装置14与清灰反馈装置15，清灰反馈装置15与反馈控制器9连接；供电系统8用于提供电源，由太阳能蓄电池18、磁悬浮风力发电机19、备用电源20组成。
所述初级过滤装置2主要由多孔吸水性材料构成；所述气流分布板4为多孔板。所述后处理装置14包括喷水装置21和固化剂添加装置22，所述喷水装置21安装在后处理装置进口处，通过喷淋头喷水处理灰尘，喷淋头直径为8寸，其中喷淋孔的直径为2mm，孔隙率为80％，布置方式为等圆周布置，所述固化剂添加装置22安装在后处理装置的右壁面，固化剂为环氧树脂，添加固化剂时人工手摇搅拌棒23使其充分混合；清灰反馈装置15为重量称量装置，安装在后处理装置14内部，通过测量固化后粉尘的质量进行反馈调节。
含尘空气从空气进口1通过强制抽风机3从空气进口1进入系统，首先经过初级过滤装置2除去其中的较大颗粒，之后通过气流分布板4使空气流均匀分布，之后气体进入静电除尘单元5，将相对较大的颗粒捕捉下来，然后通过气体均流片7起到组织气流的作用，通过布袋除尘单元6实现对较小颗粒的去除。净化后的空气经过PM2.5检测装置10达标后通过净化空气出口排到大气，如若不达标则通过三通阀门11的旁通管路12进入布袋除尘单元6再次净化，其中PM2.5检测装置10与反馈控制器9直接相连，通过反馈调节三通阀门11开闭。经除尘装置分离后的灰进入灰斗13，再通过后处理装置14去除，后处理装置14与清灰反馈装置15连接，所述清灰反馈装置15通过测量雾霾颗粒重量，进行反馈操作，一旦超过反馈控制器9设定值反馈装置动作，将信号报送给反馈控制器9，进行人工定期清灰。所述静电除尘单元5和布袋除尘单元6的数量可以根据颗粒物的浓度进行级数的增减，分段供电，保证雾霾去除的效果最佳。供电系统优先由太阳能蓄电池18或磁悬浮风力发电机19供电，电力不足时启动备用电源20，所述磁悬浮发电机19最低可以利用的风速为1.3m/s，功率为600w-3000w。其中静电除尘5通过高低压控制系统进行供电，所述高低压控制系统由升压变压器16、整流器17组成，输出电压为60kv-100kv的高压，电流根据工况而定。所述布袋除尘单元6和静电除尘单元5可以根据颗粒物的浓度进行级数的增减，分段供电，保证雾霾去除的效果最佳。
本发明实施例中以收集到的PM2.5为例进行说明，假设屋顶的风速为9m/s，空气进口的横截面积为1m2，则每秒将收集到9m3的空气，假设空气中PM2.5浓度为100μg/m3，则每秒收集到的颗粒物为9×100＝900μg/s，则一天收集到的质量为900×24×3600＝77.76g/d。
实施例2
在实施例1所涉及的一种低能耗屋顶雾霾颗粒捕集固化装置中安装互联网检测设备，实现数据的实时共享，具体实施方案为：通过传感器对各个装置的运行数据比如：雾霾处理量、耗电量、集灰量等按照需要进行采集、存储，通过数据分析软件进行处理，处理过的数据通过网络共享至小区监控室或者互联网，监控室可以实现对装置的远距离控制，比如：开关机、定时清灰等，保证设备稳定运行，协同处理雾霾。
如图4所示，一种屋顶雾霾颗粒捕集固化装置监测系统，包括多个所述的屋顶雾霾颗粒捕集固化装置、互联网检测模块、存储装置、数据处理CPU、显示器，所述互联网检测模块、显示器均与存储装置、数据处理CPU连接，所述互联网检测模块包括多个静电除尘单元检测模块、多个布袋除尘单元检测模块、多个耗电量检测模块、多个集灰质量检测模块，所述所述互联网检测模块用于检测各个所述雾霾颗粒捕集固化装置中静电除尘单元5、布袋除尘单元6、供电系统8、后处理装置14的积灰情况以及功耗，并传输至存储装置和数据处理CPU进行数据的存储和处理，并将处理结果在监控室的显示器上显示。在监控室还安装与数据处理CPU连接的设备故障报警装置，用于故障报警。
其中，存储装置相当于计算机中的存储器，可以自行拆卸，可以根据需要进行扩展，主要用来储存传感器采集到的数据，数据处理CPU里边包括各类数据处理分析软件的程序，大部分的程序为购置传感器时厂家自带的程序，输出CPU便可按照需要对采集的参数进行处理分析。存储装置和数据处理CPU集中安装在一起，通过导线和将检测结果输入监控室，监控室相当于计算机的显示器，在联网的状态下将结果上传至网络，各个小区或不同地方可实现数据共享，整个系统相当于一个巨型的计算机系统。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种低能耗屋顶雾霾颗粒捕集固化装置，包括空气通道，其特征在于，所述空气通道内从空气进口(1)到净化空气出口间依次设置有初级过滤装置(2)、强制抽风机(3)、静电除尘单元(5)、布袋除尘单元(6)，强制抽风机(3)、静电除尘单元(5)之间设置有气流分布板(4)，静电除尘单元(5)和布袋除尘单元(6)中间设置有气体均流片(7)，净化空气出口处安装有PM2.5检测装置(10)、三通阀门(11)，三通阀门(11)与布袋除尘单元(6)之间设置旁通管路(12)，PM2.5检测装置(10)、三通阀门(11)与反馈控制器(9)连接；布袋除尘单元(6)和静电除尘单元(5)下方设置有多级灰斗(13)，灰斗(13)下面连接有后处理装置(14)与清灰反馈装置(15)，清灰反馈装置(15)与反馈控制器(9)连接；供电系统(8)用于提供电源，由太阳能蓄电池(18)、磁悬浮风力发电机(19)、备用电源(20)组成，所述后处理装置(14)包括喷水装置(21)和固化剂添加装置(22)，所述喷水装置(21)位于后处理装置进口处，所述固化剂添加装置(22)安装在后处理装置的右壁面，固化剂为环氧树脂，添加固化剂时人工手摇搅拌棒(23)使其充分混合；清灰反馈装置(15)安装在后处理装置(14)内部，为重量称量装置。
2.根据权利要求1所述的低能耗屋顶雾霾颗粒捕集固化装置，其特征在于，供电系统(8)首选由太阳能蓄电池(18)或磁悬浮风力发电机(19)供电，当太阳能蓄电池(18)或磁悬浮风力发电机(19)供电不足时启动备用电源(20)。
3.根据权利要求1所述的低能耗屋顶雾霾颗粒捕集固化装置，其特征在于，所述初级过滤装置(2)主要由多孔吸水性材料构成。
4.根据权利要求1所述的低能耗屋顶雾霾颗粒捕集固化装置，其特征在于，所述气流分布板(4)为多孔板。
5.根据权利要求1所述的低能耗屋顶雾霾颗粒捕集固化装置，其特征在于，所述供电系统(8)通过高低压控制系统为静电除尘单元提供高压直流电，所述高低压控制系统由升压变压器(16)、整流器(17)组成，输出电压为60kv-100kv的高压。
6.根据权利要求1所述的低能耗屋顶雾霾颗粒捕集固化装置，其特征在于，所述磁悬浮发电机(19)最低可以利用的风速为1.3m/s，功率为600w-3000w。
7.根据权利要求1所述的低能耗屋顶雾霾颗粒捕集固化装置，其特征在于，所述静电除尘单元(5)和布袋除尘单元(6)为多个。
8.一种屋顶雾霾颗粒捕集固化装置监测系统，其特征在于，包括多个权利要求1-7中任一项所述的屋顶雾霾颗粒捕集固化装置、互联网检测模块、存储装置、数据处理CPU、显示器，所述互联网检测模块、显示器均与存储装置、数据处理CPU连接，所述互联网检测模块包括多个静电除尘单元检测模块、多个布袋除尘单元检测模块、多个耗电量检测模块、多个集灰质量检测模块，所述互联网检测模块用于检测各个所述雾霾颗粒捕集固化装置中静电除尘单元(5)、布袋除尘单元(6)、供电系统(8)、后处理装置(14)的积灰情况以及功耗，并传输至存储装置和数据处理CPU进行数据的存储和处理，并将处理结果在在监控室的显示器上显示。
9.根据权利要求8所述的屋顶雾霾颗粒捕集固化装置监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括设备故障报警装置，与数据处理CPU连接。
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