CN105498437A - 防止或减少大气产生雾和雾霾的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明在详细分析大气雾和雾霾产生的原因和形成机理的基础上，确定能够通过也只能通过减少释放进入大气中的水汽和固体微粒来防止或减少大气产生雾和雾霾，方法是：对燃油、燃气的各种锅炉和炉具燃烧释放的烟道气，安装烟道气水汽冷凝器，对汽车尾气，安装汽车尾气水汽冷凝器，对工商企业生产设备排放的含水气，安装类似烟道气水汽冷凝器，将上述这些气体中所含的大量水汽大部冷凝成液态水并由此清洗黏附气体中的部分固体微粒而流入地面或下水道；对热电厂低压蒸汽冷凝方式，由敞口水冷改为密闭式水冷或完全空冷；对城市路面洒水改为对路面冲洗。所述烟道气水汽冷凝器和汽车尾气水汽冷凝器均用金属材料制造，热气体流过其内部通道均能有效散热冷却。

Description

防止或减少大气产生雾和雾霾的方法及设备

技术领域

本发明涉及能防止或减少大气产生雾和雾霾的方法以及相关设备。

背景技术

目前，我国许多地方，特别是我国华北、东北以及华中和华东部分地区，在秋冬和早春季节，经常发生严重程度不同的雾和雾霾的大气污染，尤其是大型和特大型城市，更易发生严重的大气雾和雾霾污染。我们知道，雾是由于在一定温度下大气或其局部中的水份含量达到过饱和，产生大量液态微细水珠悬浮在空气中并滞留在某区域上空而形成的，雾霾是液态微细水珠加上空气中悬浮的大量固体微粒并滞留在某区域上空而形成的。因此雾霾的构成要素是：1.大气中的水分，2.大气中的固体微粒，3.大气温度和运动方式，4.悬浮和滞留的力量或能量。近几年来，我国部分地区越来越频繁越来越严重地发生大气雾霾污染，说明这些地区这些要素有了大幅度的不利改变。

1.我们先来分析一下大气中水分的主要来源和近几年来对大气水分含量的大幅增加所给予的贡献量的变化。大气水分即气态水的主要来源有：

①燃油、燃天然气、燃人工煤气、燃液化石油气等的热电厂、供热站以及其他生产生活用锅炉和炉具燃烧释放的烟道气。这个来源对大气水分含量的增加，贡献非常大，而且随着城市能源使用量的不断增加，贡献越来越大。这些锅炉或炉具，以前都是烧煤的，近几年才逐步改为烧油和烧气的。烧煤只释放CO₂和少量CO、NO、NO₂、SO₂等废气，不会释放水汽，而每烧一公斤油(柴油和重油)大约会产生1.3公斤的水汽，每烧一公斤天然气(CH₄)大约会产生多达2.25公斤的水汽，每燃烧一公斤水煤气(即人工煤气，主要成分CO和H₂)大约会产生0.6公斤以上的水汽。这种燃料结构的改变，燃烧释放的烟道气对大气水汽的贡献从零突然变为最主要的水汽来源之一。这是大气水汽含量大幅增加的突变性因素。这些烟道气不但释放大量的气态水，还释放微细的固体烟尘。大型锅炉的烟道气如大型热电厂、供热站的烟道气对其周边局部地区大气水分的影响尤其大。

②燃油燃气汽车的尾气。每燃烧一公斤汽油大约会产生1.4公斤的水，汽车尾气同样释放大量的气态水和一定量的固体微粒，这个来源，随着近几年汽车数量大幅增加，其对大气水分含量和固体微粒的增加，贡献越来越大。

③工商企业和单位生产工作产生的水汽，这个来源中，有的设备如烘干干燥设备和热电厂低压蒸汽敞口水冷却设备等释放的水汽量就很大。这个来源随着城市GDP的增加，其向城市大气释放的水汽量也有所增加。

④洒水车洒在路面上的水蒸发的水汽。这个来源是人为的，以前洒水，现在也洒水，总体变化不大，还可以优化和控制。

⑤人们日常生活中如饮食、卫浴、晾晒等蒸发的水汽。这个来源随着城市人口的大量增加，其向城市大气释放的水汽量也大幅增加。这个来源虽也是人为的，但其水分释放非常分散和随机，除了控制城市人口数量，难于有效或经济地控制。

⑥自然环境自然蒸发的水汽。这个是大自然所为，在几年或十几年的历史进程中相对变化不大，我们也无法干预或控制。

⑦人类和动物生理排放的水汽。这个来源随着城市人口的大量增加，其向城市大气释放的水汽量也大幅增加，但释放的水汽总量占比不大，也是自然属性的释放，除了控制城市人口数量，我们无法干预和控制。

综上所述，造成大气特别是大城市大气含水量大幅增加的水汽来源是多方面的，城市人口的大幅增加和人口的高度密集，城市能源结构改变及使用量的大幅增加和高度密集，汽车数量的大幅增加和高度密集，人们生产生活活动量的大幅增加和高度密集，是城市大气水含量大幅增加的主要原因。如此巨量的气态水集中排放进入城市有限空间的大气中，会对城市大气乃至城市以外相当区域范围内大气中水的含量、水的汽液动态平衡以及大气的运动状态带来重大负面影响。

2.我们再来看看城市大气中固体微粒的来源和变化：

①各种锅炉和炉具燃烧排放的烟道气所含的固体微粒进入大气。这个来源所排放的固体微粒随着各种锅炉和炉具所使用的燃料由原来的烧煤改为烧油烧气而大幅减少的，但还是有一定的释放量。但释放的固体微粒的细度比烧煤时更细，更易悬浮。

②汽车排出尾气所含的固体微粒进入大气；这个来源随着汽车数量的大幅增加而相应大幅增加的。汽车尾气释放的固体微粒，颗粒非常细小，易悬浮。

③路面尘土被人和车辆碾磨粉碎成微细颗粒在汽车行驶扰动及热气流升腾作用下飞扬进入大气。这个来源在路面不干净的情况下，也随着汽车数量的大幅增加而相应大幅增加的。因为汽车越多，对路面尘土的碾磨粉碎作用就越强，对大气的扰动和热气流的升腾作用也越强，对微细尘土进入大气的飞扬作用就越大。这些微细尘土，颗粒大小不一，较大的颗粒能自行落到地面，微细的颗粒会随热气流升腾进入大气并参与气流冷热循环流动。

④大自然带入的微小固体尘土如沙尘暴、大风卷起地面尘土。这种固体尘土大部分粒径相对较大，容易沉降一些。这个来源是自然所为，我们难于控制，只能通过沙漠治理等解决。

从上可知，进入大气的固体微粒也是大幅增加的，且固体微粒的细度非常细，易悬浮而不利沉降。

3.我们再来看看大气温度和运动方式的变化：

地球的整个大气层在几年或十几年的历史进程中不会有突变性改变，其总体温度和运动规律及状态也不会有明显变化。大气层的温度分布依然是越到高空越冷，时间上越到冬季越冷。我国华北、东北及华中华东部分地区的大气总体运动方式，春夏季依然是南风和东南风为主，秋冬和早春季依然是西北风和东北风为主，西北方向受内蒙古高原、太行山脉、大兴安岭等高山山脉的阻当，东北方向受小兴安岭、长白山脉及朝鲜太白山脉的阻挡，秋冬和早春季的西北风和东北风受这些山脉阻挡，其在山脉高度以下的风力依然较弱，山脉高度以上风力依然影响不大；春夏季的东南风依然较强。所不同的是，这些地区人口密集，城市尤其是大城市分布密集，近十多年或二十多年来，这些城市大规模扩张，建起数量庞大且非常密集的高度越来越高的高层建筑物，使这些城市乃至其周边地区近地层的大气横向流动阻力大大增加。在垂直方向上，由于地面上有大量的而且越来越多的热源存在，如越来越多的汽车、越来越多的有暖气的建筑物和其他越来越多的工业和生活热源，使得近地面的大气温度越来越高，与上层冷空气形成的冷热空气对流流动越来越强烈。尤其是越到冬季，大气的基础温度越低，而地面上这些热源的温度几乎不变，汽车发动机表面还是那么烫，建筑物室内暖气温度还是那么热，这些热源形成的热空气的温度几乎不变，这些热空气与上层冷空气间的温差就越大，上下冷热气流对流流动就越强烈。

4.我们再来看一下气态水和固体微粒进入大气后的状态变化和运动轨迹，以及雾和雾霾的形成过程和机理：

我们知道，水的分子量只有18，比空气的平均分子量29要小，因此气态水的比重比空气轻，气态水在空气中会由于浮力作用向上升腾，我们称之为浮力升腾。我们也知道，热空气比重比冷空气轻，热空气在冷空气中也会向上升腾，不过这种升腾会随着热空气的一路冷却而逐渐减弱和消失，我们称之为热力升腾。烟道气、汽车尾气等所含气态水及固体微粒进入大气后，在这些热废气本身和由汽车发动机、温暖建筑物等众多热源产生的热空气所形成的热气流的热力升腾和水汽的浮力升腾作用下，随热气流向上流动，在向上流动的过程中，热气流逐渐被上层的冷空气冷却，热气流的热力升腾作用逐步减弱直至消失。如果大气中的气态水含量不高，即使被上层空气冷却后也不凝结成液态微细水珠，那么水汽仍然会以其浮力升腾力继续向更高空升腾扩散，升腾得越高，空间容量越大，空气横向流动也越强烈，水汽越能彻底消散和飘走，固体微粒大部分也能升到高空而被飘散移走。然而，如果大气中的气态水含量较高，那么气态水随热气流向上流动到一定高度，热气流被逐渐冷却到一定温度，热气流或其局部中的水分含量就达到过饱和，气态水就有部分被冷凝成液态微细水珠；热气流继续上升，温度继续下降，大量水汽被冷凝成大量液态微细水珠，直到热气流的温度下降到与该处大气温度相同，这时，一方面热气流因温差消失，其热力升腾作用消失，只有少量气态水因浮力而继续向上升腾，但总升腾力量因热力升腾力的消失而大幅减弱，只能带着极少量且极微细的液态水珠和固体微粒继续升腾；另一方面，液态微细水珠和固体微粒的比重明显比空气大，大量液态微细水珠和固体微粒会形成一个明显的向下的沉降力，这个明显的沉降力会对气流向上流动带来阻力和压制，液态微细水珠和固体微粒数量越多，对气流向上流动阻力和压制越明显。总升腾力减弱后，沉降力大于总升腾力，于是，这些液态微细水珠和固体微粒就拉动和跟随冷气流向下运动。这些液态微细水珠和固体微粒在向下运动过程中，如果没有汽车、温暖建筑物等热源存在，再加上如果没有阳光存在，如在夜间，那么至少在夜间这些液态微细水珠和固体微粒绝大部分能一直缓慢下沉到地面而从空气中除去。然而，如果即使在夜间地面有大量行驶汽车和巨量密集温暖建筑物等热源存在，一方面越到下层空气温度越高，这些液态微细水珠在较热空气作用下被部分汽化，另一方面，越到下层热气流的升腾作用也越强，回落的水汽和未汽化的液态微细水珠和固体微粒又被含有大量气态水和固体微粒的热气流带着往上运动，空气中的水分和固体微粒相当部分仍被留在空气中，进入下一轮升腾→冷却→回落→再升腾的循环。所不同的是，这一轮热气流中因含有前一轮回流的部分水分和固体微粒，水分含量更高一些，固体微粒也更多一些，热气流上升冷却过程中就会更早并且更多产生液态微细水珠，固体微粒也更多。如此，空气中的水分，向下不能以微细水珠的形态有效沉降到地面而除去，只有少部分颗粒很重的水珠或者处于地面气流升腾较弱的一部分颗粒较重的水珠才能沉降到地面除去，除去水量不大；向上流动到一定高度又被冷凝成液态水珠而回落，也只有少部分以气态水升向高空消散；空气中的固体微粒也是向下不能有效沉降到地面而除去，向上不能升到高空而有效飘散移走；如果近地面横向风力不强，那么近地面横向空气流动更换而带走的水分和固体微粒也不多；就是说上下左右所有通道能除去移走的水汽和固体微粒的总量不大；与此同时，大量气态水和固体微粒还在源源不断地补充释放进入大气，使新释放进入大气的水分和固体微粒总量大于各通道除去移走的量。于是，空气中的水分和固体微粒在近地面的热气流的向上升腾力和在一定高度水汽冷凝成大量液态微细水珠及固体微粒的向下的沉降力这两个力的共同作用下，被始终限制停留在近地面的有限高度的空间内上下循环并持续增量运动。这种循环运动持续时间越长，这个有限高度空气内的水汽和液态微细水珠以及固体微粒就累积越多。目前，我国北方上述地区的许多城市，建筑物都是24小时供暖，也就是24小时不停的释放大量水汽和固体微粒，24小时不停的存在建筑物形成的激烈的热气流升腾作用，而且有暖气建筑物形成的热气流升腾作用越到夜间因气流冷热温差加大而更强烈；汽车释放水汽和固体微粒、形成热气流也接近24小时不停，只有深夜到凌晨几个小时汽车才少一些。因此这些城市上空的大气及其所含水汽和固体微粒每天24小时不停的进行着激烈的升腾→冷却→回落→再升腾的循环运动，水汽和固体微粒没有可以有效除去的机会，大气中累积的水汽、液态微细水珠和固体微粒就很容易达到很高。再加上这些地区城市其大气横向流动阻力很大，空气难于通过横向流动更换，这些城市上空一定高度内的空气中就会累积悬浮弥漫大量的液态微细水珠和固体微粒，这就形成了雾霾。大气温度越低，地面空气冷热温差越大，地面热气流升腾作用越强，液态微细水珠和固体微粒越不容易沉降到地面；另一方面，大气温度越低，空气中所允许的气态水容量也越低，大量气态水进入大气后，在随热气流升腾过程中冷却速度也越快，就会在越低的高度上形成液态微细水珠，气流上升的高度就越低；也就是说，气温越低，大气水分就会被限制在越低的空间内循环运动；循环空间越低，空间体量就越小，再加上气温越低，同样体积大气的水汽容量就越低，因此，同样数量的气态水进入大气，就越容易形成更多的液态微细水珠悬浮在空气中；同时，同样数量固体微粒在更小空间内悬浮循环，其浓度也越高。另外循环空间越低，横向风力流动就越弱，越难于将液态微细水珠和固体微粒横向风力流走。这就是我国北方地区在气温较低的秋冬季和早春季易产生雾霾的主要原因和形成机理。

综合以上分析，我们能够清楚：大气中形成雾霾的原因，是由于大量气态水和固体微粒持续进入大气，在一定温度下，使大气或其局部中的含水量达到过饱和而产生大量液态微细水珠，在持续升腾力和大量固液微粒的沉降力两个力的共同作用下，既不能有效沉降到地面而除去，也不能上升到高空有效消散飘走，在横向风力不大时，也不能通过空气横向流动有效流走，使动态持续释放进入大气的水分和固体微粒量大于动态持续除去和移走的量，这种动态的持续，使大量的液态微细水珠和固体微粒被限制在近地面有限高度空间内循环流动累积而形成雾霾。这个有限高度空间内形成的雾霾，在大气温度不能整体大幅升高的情况下，只能通过下雨下雪或强大横向风才能消除或移走。在众多成因中，汽车不可能取消或大幅减少，也不可能短期内全部或大部改为电动车；华北东北地区城市建筑物冬季暖气不可能不用；有这些热源和其他热源存在，热气流的升腾不可能消除；华北东北地区的西北和东北方向的高山山脉不可能改变；城市已经建成的数量庞大、密集又很高的建筑物也不可能改变；已经生活在城市的大量人口不可能在一定时期内大幅减少；空气中如果有大量液态水珠和固体微粒存在，其在空气中的沉降力不可能消除；自然因素如下雨下雪、大气宏观风力和风向、阳光、大气宏观气温等，不由我们掌控或改变。我们唯一能做的就只能在减少水汽释放量和减少固体微粒释放量这两个方面想办法解决问题，而这两方面中有些来源因素我们也是无法改变的。这两方面因素中，水汽释放量对大气或其局部的运动和动态平衡影响更大，是主要因素。大量水汽既是地面热气流升腾力的增强力量，也是在大气上层冷凝成大量液态微细水珠后对气流上升带来阻力和压制力的重要力量。

目前，除了有些大城市政府采取了适度控制城市人口数量过快增长，适度控制汽车数量过快增长，适度控制汽车使用频率，发展电动汽车等行政措施外，对于越来越频繁越来越严重的大气雾和雾霾污染没有很好的解决办法和措施。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：减少释放进入大气的气态水量，从而防止或减少因大气或其局部中的水分含量达到过饱和而形成雾；同时减少释放进入大气的固体微粒量，防止或减少大气固体微粒污染和雾霾的形成。

本发明所采用的技术方法和方案是：本发明所采用的总的技术方法和方案是：

①对燃油、燃天然气、燃人工煤气、燃液化石油气等各种锅炉和炉具燃烧释放的烟道气，在烟道上安装烟道气水汽冷凝器，将烟道气内所含的大量气态水绝大部分冷凝成液态水而分离流入地面或下水道，使烟道气排放进入大气的气态水大幅减少；同时烟道气内所含固体微粒相当部分被冷凝水的清洗黏附，随冷凝水流入地面或下水道，使烟道气排入大气的固体微粒大幅减少；烟道安装烟道气水汽冷凝器后，烟道的气流阻力有所增加，气流温度下降带来热力拔气能力有所下降，可在烟道气水汽冷凝器前面或后面安装排气机以增强对烟道气的排气力，排气机的排气量可调或不可调；如果烟道内安装烟道气水汽冷凝器后，烟道的排气力仍能满足要求，可不装排气机。

所述烟道气水汽冷凝器，有锅炉烟道气水汽冷凝器和小型炉具烟道气水汽冷凝器两种基本类型：

所述锅炉烟道气水汽冷凝器，主要用于锅炉烟道气中水汽的冷凝分离和固体微粒的清除，安装在烟道或烟囱内适当位置，其结构是：锅炉烟道气水汽冷凝器由导热性能优异的金属制成，其结构与管壳式热交换器有点相似，一个两端封闭的圆筒体或方形筒体内纵向平行且有适当间距的安装设置有多根金属管G，每根金属管G外壁上可设置散热片或不设置散热片，每根金属管G两端口与筒体端面持平，每根金属管G两端与筒体两端面间密封焊接，在筒体内金属管G间形成一个与各金属管G内空间相隔离的连续的流通空间，每根金属管G两端口都是通口，在筒壁上端设置冷却介质进口，冷却介质为空气，或者是冷水，或者是其他冷流体；在筒壁下端相对位置设置冷却介质出口；热烟道气从管内通道从下往上流过，冷却介质从冷却介质进口进入管间空间内向下流动，从冷却介质出口流出，热烟道气的热量被冷却介质带走而温度大幅下降，烟道气内的绝大部分气态水被冷凝成液态水，冷凝水在烟道内从高处滴淋而下，给上升的烟道气进行固体微粒清洗，冷凝水带着洗下来的固体微粒从烟道底部排出流入下水道；工作后的冷却介质，如果是空气可以直接排入大气；如果是水可作为集中供热的初级水源，或者排入河道或下水道，或者密封地用大量冷空气冷却后再循环使用，不可敞开喷淋空冷或敞开水冷冷却，以免产生二次水汽蒸发；如果是其他流体则再冷却后循环使用。

所述小型炉具烟道气水汽冷凝器，主要用于如家用燃气热水器、燃气取暖器、燃气灶具包括抽油烟机等燃烧排放的烟气中的水汽的冷凝分离和固体微粒的清除，安装在排烟道上室外适当位置，其结构是：小型炉具烟道气水汽冷凝器，由一根或多根导热性优异的金属管X竖立而成，每根金属管X上端口敞口，每根金属管X上端口上方设置斗笠形遮蓬以防止雨雪或漂浮垃圾进入管内，每根金属管X下底部设有小口径排水口并在稍高位置设置备用排水口，小口径排水口和备用排水口上设置阀门或者不设置阀门，备用排水口装设或不装设活动盖子，每根金属管X下端部在高于备用排水口的适当位置用连通管连通，在连通管上开设有烟道气进气口，每根金属管X内壁上和/或外壁上设置散热翅片，或者不设置散热翅片；热的烟道气从所述烟道气进气口进入，分别在每根金属管X内向上流动，从每根金属管X的上端排气口流出；热烟道气流过金属管X后，其热量被管子外冷空气带走，温度大幅下降，烟道气内的绝大部分气态水被冷凝成液态水，烟道气内相当部分固体微粒被冷凝水滴清洗黏附而随冷凝水一起从下底部排水口流入下水道。

②对汽车尾气，安装汽车尾气水汽冷凝器，将汽车尾气内所含的大量气态水绝大部分冷凝成液态水而分离流入地面或受液箱中，使汽车尾气排放进入大气的气态水大幅减少，同时汽车尾气内相当部分的固体微粒被冷凝水的清洗黏附而分离，随冷凝水流入地面或受液箱，使汽车尾气排入大气的固体微粒大幅减少，受液箱内冷凝水适时排出流入下水道。

所述汽车尾气水汽冷凝器，根据汽车排气管的位子分为左接式和右接式，这两种形式只是尾气进出气方位不同，结构为手性相似，安装在汽车底盘的中后部下方紧靠底盘上，其外形大小尺寸以安装在汽车上后不增加汽车长度和宽度以及不减少或不明显减少汽车总体离地高度为限，是用导热性优异的金属材料制成的扁平式结构，形状为管式或箱式；管式汽车尾气水汽冷凝器主体为金属管Q，有弯管式和直管式；箱式汽车尾气水汽冷凝器主体为冷凝箱加金属管Q，若是左接式，其冷凝箱右置，若是右接式，其冷凝箱左置；管式为尾气从金属管Q内流动，箱式为尾气用金属管Q接入后从冷凝箱内用隔板形成的通道流动；所述冷凝器外表面上设有散热片或不设散热片；冷凝器内腔表面上设有吸热片或不设吸热片；冷凝器设有进气接口和排气口，冷凝器进气接口与汽车排气管出口密封连接；汽车尾气从冷凝器进气接口流进，从冷凝器排气口流出；尾气流过冷凝器时，通过冷凝器外表向大气散热而快速冷却，尾气中的绝大部分气态水被冷凝成液态水，使尾气排入大气的气态水含量大幅降低；冷凝器进气接口内设有挡水门槛，以挡住冷凝器内的冷凝水一般不往汽车排气管方向流动；冷凝器进气接口内挡水门槛外侧下底部开设有门槛外排水口，以排除汽车排气管内可能形成的少量冷凝水，门槛外排水口可设置活动盖或不设置活动盖；冷凝器排气口处下底部开设有收液口，收液口下部可装接受液箱，冷凝器内流出的冷凝水可收集流入受液箱中，以免寒冷天大量冷凝水流到路面使路面结冰；受液箱内设置多个隔仓，以减少受液箱内水的晃动，每个隔仓的底部用小孔连通，以便每个隔仓内的水都能流出，或者受液箱内不设隔仓；受液箱下底部设有排水阀，可排出受液箱内的冷凝水；或者收液口下部不装接受液箱，冷凝器内流出的冷凝水直接流入地面，使地面湿润而减少路面扬尘；冷凝器若有多个弯曲尾气通道，其所有弯曲尾气通道的前端平齐并小通径连通，并在最右通道的前端部设置细小的前右排水口，使汽车前右倾时冷凝器内的冷凝水能完全排出，在前右排水口上可设置活动盖或不设置活动盖，在最左段通道的前端部设置细小的前左排水口，使汽车前左倾时冷凝器内的冷凝水能完全排出，在前左排水口上可设置活动盖或不设置活动盖；冷凝器内腔所有弯曲尾气通道的底端也平齐并小通径连通，使汽车后倾或水平状态时冷凝器内的冷凝水能完全通过收液口或门槛外排水口排出；受液箱内的冷凝水适时排出流入下水道；冷凝器内始终不能积聚冷凝水，以免增加尾气流通阻力和长时间停车后内部通道被结冰堵塞。

③对工商企业单位中水汽蒸发量大且集中的生产设备，根据水汽量的大小不同，在其水汽排气管口处安装相适应的水汽冷凝设备，将蒸发的水汽绝大部分冷凝成液态水而流入地面或下水道，使释放进入大气的气态水量大幅减少；水汽量大的，选用结构与上述第①条中所述锅炉烟道气水汽冷凝器相同或相似的冷凝器，水汽量小的，选用结构与上述第①条中所述小型炉具烟道气水汽冷凝器相同或相似的冷凝器。

④对于热电厂巨量低压蒸汽冷凝方式，从目前采用的完全敞口式水喷淋空冷，改为在低压蒸汽排汽管适当位子安装大型换热器进行密闭式水冷，或者在低压蒸汽排汽管适当位置安装大型列管式散热器进行完全空冷，以消除冷却水敞口工作时挥发的大量二次水汽进入大气；密闭水冷所需的大量冷却水源，由城市自来水供水系统主管流经供给，工作后的冷却水仍然进入自来水管网系统，其热量由自来水管网系统散发或带走，但不能使工作后的自来水温度上升过高，影响自来水使用性能；或者从水流动量很大的大型河流抽河水供给，但工作后的冷却水如果直接排入河中不能使河水温升过多，影响河道生态；或者从海洋里抽海水供给，工作后的冷却水直接排入大海。

⑤对城市路面每天数次每次少量洒水，改为每天或多天一次每次用足够水量冲洗路面，每次冲洗尽可能将路面尘土全部冲洗入下水道，这样总用水量可能不会增加或增加不多，但是每天从路面因洒水造成的水汽蒸发进入大气的气态水量就大幅减少，更有利的是，路面尘土量就大幅减少，从而可大幅减少因路面扬尘进入大气的固体微粒。

以上各个方法和方案中的一个或数个或全部得到实施，都能对大气中水分含量的降低和悬浮固体微粒含量的降低带来程度不同的有利效果，从而均可不同程度地防止或减少大气雾和雾霾的形成。

本发明带来的有益效果是：释放进入大气的气态水量大幅减少，使大气中动态水分含量大幅降低，最大限度地防止大气或其局部水汽含量达到过饱和而产生雾；同时释放进入大气的固体微粒大幅减少，使大气中固体微粒含量大幅降低，空气质量大幅改善，最大限度防止或减少雾霾的形成。

附图说明

附图1：是锅炉烟道气水汽冷凝器俯视和在烟道内的安装位置示意图；

附图2：是图1中的C-C向剖视和流体流向示意图；

附图3：是双管式带散热片小型炉具烟道气水汽冷凝器正视图；

附图4：是图3中的D-D向剖视图；

附图5：是弯管式汽车尾气水汽冷凝器俯视图；

附图6：是图5中的A向视图；

附图7：是右接冷凝箱左置式箱式汽车尾气水汽冷凝器俯视图；

附图8：是图7中的B向视图。

附图中各数字标记说明如下：

1、烟道，2、金属管G，3、锅炉烟道气水汽冷凝器，4、冷却介质出口，5、冷却介质进口，6、筒体，7、斗笠形遮蓬，8、支脚，9、条形散热片，10、备用排水口，11、备用排水口活动盖子，12、底部排水口，13、烟道气进气接口，14、金属管X，15、连通管，16、冷凝器排气口，17、受液箱排水阀，18、受液箱，19、条形散热片Q，20、前左排水口，21、前左排水口活动盖子，22、前端小通径连通管，23、圆形散热片，24、前右排水口活动盖子，25、前右排水口，26、汽车排气管出口，27、冷凝器进气接口，28、门槛外排水口，29、门槛外排水口活动盖子，30、挡水门槛，31、底端小通径连通管，32、收液口，33、受液箱口，34、金属管Q，35、冷凝箱内通道隔板，36、冷凝箱内通道前端小孔径连通孔，37、冷凝箱内通道底端小孔径连通孔，38、冷凝箱，39、小型炉具烟道气水汽冷凝器排气口。

具体实施方式

1、锅炉烟道气水汽冷凝器实施方式：

A.锅炉烟道气水汽冷凝器的制造：先用金属板做一个两端封闭的圆筒体或方筒体(6)，筒体(6)横截面外径尺寸略小于烟道(1)内径尺寸，在筒体(6)两端面开设数量相同、一一准对的直径稍大于金属管G(2)外径的多个圆孔，然后将相应数量的长度与筒体(6)长度相同的所述金属管G(2)伸入筒体内平齐并与筒体(6)端面密封焊接，在筒体(6)的筒壁上靠近一端面开设圆孔并焊接冷却介质进口(5)，在对侧筒壁上靠近另一端面位置开设圆孔并焊接冷却介质出口(4)，这样，锅炉烟道气水汽冷凝器(3)就制造完成了。

B.锅炉烟道气水汽冷凝器的的安装和使用：将锅炉烟道气水汽冷凝器(3)安装在锅炉烟道(1)上或在其他水汽释放量很大且持续设备的排气管道上适当位置并固定，使其冷却介质进口(5)和冷却介质出口(4)伸出到烟道(1)或排气管道外壁外，连接好冷却介质输入管和输出管，这样，锅炉烟道气水汽冷凝器(3)就安装完毕。

工作时，烟道气或其他设备排出的水汽，从锅炉烟道气水汽冷凝器(3)的下端进入各金属管G(2)内流过，从各金属管G(2)上端口流出；冷却介质从锅炉烟道气水汽冷凝器的冷却介质进口(5)进入，从冷却介质出口(4)流出；各金属管G(2)内产生的冷凝水及清洗黏附在冷凝水中的固体微粒一起从烟道(1)或其他设备排气管道底部流出。工作后的冷却介质如果是空气，就直接排入大气，冷却介质如果是水或其他流体，则再冷却后循环使用或作其他用途。如果安装了锅炉烟道气水汽冷凝器(3)，烟道(1)或其他生产设备排气管道的拔气力不够，可在烟道(1)或其他设备排气管道上适当位置安装一个排气机，以增强拔气力。排气机的风量可调或者不可调。

2、小型炉具烟道气水汽冷凝器实施方式：

A.双管式带散热片小型炉具烟道气水汽冷凝器的制造：取两根外表面上带条形散热片(9)的金属管X(14)，将每根金属管X(14)下端口封闭，在每根金属管X(14)下端口开设一个底部排水口(12)，在每根金属管X底部排水口(12)的稍上部位置均开设备用排水口(10)，将斗笠形遮蓬(7)用支脚(8)固定在每根金属管X(14)的上端口上，将连通管(15)的两端分别与两根金属管X(14)下部备用排水口(10)稍上方位子焊接连通，然后将烟道气进气接口(13)与连通管(15)T形焊接连通。这样双管式带散热片小型炉具烟道气水汽冷凝器就制造完毕。单管或多管式小型炉具烟道气水汽冷凝器的制作方式与此大致相同。

B.小型炉具烟道气水汽冷凝器的安装和使用：将小型炉具烟道气水汽冷凝器竖直安装在室外适当位置并固定，将小型炉具烟道气水汽冷凝器排气口(39)朝上，然后将烟道气进气接口(13)与小型炉具的排烟管或其他有一定水汽释放量且持续生产设备的排气管道密封连接。这样，小型炉具烟道气水汽冷凝器就安装完毕。

工作时，烟道气或其他设备排出的水汽从烟道气进气接口(13)流入，在各金属管X(14)内流过，从各小型炉具烟道气水汽冷凝器排气口(39)排出，烟道气或其他设备排出的水汽被迅速冷却，冷凝水及被冷凝水清洗下来的固体微粒从各底部排水口(12)排出，进入地面或下水道。如果底部排水口被堵，冷凝水可从备用排水口(10)排出。

3、汽车尾气水汽冷凝器实施方式：

汽车尾气水汽冷凝器根据汽车排气管的位子分为左接式和右接式，这两种形式只是尾气进出气方位不同，结构为手性相似。

A.弯管式汽车尾气水汽冷凝器的制造：取一根金属管Q(34)，长短平齐地弯折成一弯或多弯，在纵向管段的外壁上焊装条形散热片Q(19)，在横向管段上焊装圆形散热片(23)，将金属管Q(34)的一端做成冷凝器进气接口(27)，可与汽车排气管出口(26)密封连接，在进气接口(27)内稍靠里面在管道横截面的下底部焊上一片高度不大于金属管Q(34)半径的挡水门槛(30)，在冷凝器进气接口(27)内挡水门槛(30)外面的管底部开设门槛外排水口(28)，在弯折的金属管Q(34)的最右前端开设前右排水口(25)，在弯折的金属管Q(34)的最左前端开设前左排水口(20)，将金属管Q(34)的另一端口作为冷凝器排气口(16)，在冷凝器排气口(16)稍靠里面的管底部开设收液口(32)，然后在弯折的金属管Q(34)的前端用前端小通径连通管(22)将所有管段焊接连通，在弯折的金属管Q(34)的底端底部用底端小通径连通管(31)将所有管段焊接连通。然后用金属或塑料制作受液箱(18)，受液箱上表面适当位子开设受液箱口(33)，收液口(32)与受液箱口(33)相适配，在受液箱(18)底部装上受液箱排水阀(17)，将受液箱(18)固定在汽车尾气水汽冷凝器的下方并使收液口(32)与受液箱口(33)对接良好，受液箱排水阀(17)操作方便。如有必要，受液箱(18)内部可分隔成多个隔仓，所有隔仓底部都开小孔连通。这样弯管式汽车尾气水汽冷凝器就制造完毕。

B.直管式汽车尾气水汽冷凝器的制造就很简单：取一根金属管Q(34)，在金属管Q(34)外壁上焊装条形散热片Q(19)或焊装圆形散热片(23)，将金属管Q(34)的一端做成冷凝器进气接口(27)，可与汽车排气管出口(26)密封连接，在冷凝器进气接口(27)内稍靠里面在管道横截面的下底部焊上一片高度不大于金属管Q(34)半径的挡水门槛(30)，在挡水门槛(30)外侧的管底部开设门槛外排水口(28)，将金属管Q(34)的另一端口作为冷凝器排气口(16)，在冷凝器排气口(16)稍靠里面的管底部开设收液口(32)，然后将受液箱(18)固定在汽车尾气水汽冷凝器的下方并使收液口(32)与受液箱口(33)对接良好，受液箱排水阀(17)操作方便。这样直管式汽车尾气水汽冷凝器就制造完毕。

C.箱式汽车尾气水汽冷凝器的制造：箱式汽车尾气水汽冷凝器分为右接冷凝箱左置式和左接冷凝箱右置式两种基本形式。右接冷凝箱左置式箱式汽车尾气水汽冷凝器的制造方法为：先用金属薄板做好冷凝箱(38)，在冷凝箱(38)的四周或部分外表面上焊装条形散热片Q(19)，箱内用一块或多块冷凝箱内通道隔板(35)将箱内空间隔成弯长通道，在每块冷凝箱内通道隔板(35)的非通道端的底部开设冷凝箱内通道前端小孔径连通孔(36)和冷凝箱内通道底端小孔径连通孔(37)，在冷凝箱(38)的最左前端开设前左排水口(20)，在冷凝箱(38)的左后端设置冷凝器排气口(16)，在冷凝器排气口(16)稍靠里面的管底部开设收液口(32)。取一段金属管Q(34)，在纵向管段的外壁上焊装条形散热片Q(19)，在横向管段上焊装圆形散热片(23)，将金属管Q(34)的一端做成冷凝器进气接口(27)，可与汽车排气管出口(26)密封连接，在冷凝器进气接口(27)内稍靠里面在管道横截面的下底部焊上一片高度不大于金属管Q(34)半径的挡水门槛(30)，在冷凝器进气接口(27)内挡水门槛(30)外侧管底部开设门槛外排水口(28)，在弯折的金属管Q(34)的最右前端开设前右排水口(25)，金属管Q(34)的另一端与冷凝箱(38)前端右侧面焊接连通。然后将受液箱(18)固定在汽车尾气水汽冷凝器的下方并使收液口(32)与受液箱口(33)对接良好，受液箱排水阀(17)操作方便。这样左置式箱式汽车尾气水汽冷凝器就制造完毕。左接冷凝箱右置式箱式汽车尾气水汽冷凝器的制造，其金属管Q(34)与冷凝器(38)的左右位置互换，其他制造方法与左置式相同。

D.各形式汽车尾气水汽冷凝器的安装和使用：将汽车尾气水汽冷凝器进气接口(27)与汽车排气管(26)密封连接，将整个汽车尾气水汽冷凝器安装固定在汽车底盘的中后部下方紧靠底盘上，汽车尾气水汽冷凝器安装固定后不得有任何部位超出汽车本身的长宽轮廓范围，对汽车总体离地高度不能有减少或明显减少，如果装接受液箱(18)，则受液箱排水阀(17)所处位置应开关操作方便。这样汽车尾气水汽冷凝器就安装完毕。

汽车尾气水汽冷凝器工作时，汽车排气管排出的热的汽车尾气，从冷凝器进气接口(27)进入汽车尾气水汽冷凝器，流经汽车尾气水汽冷凝器内通道，汽车尾气通过汽车尾气水汽冷凝器表面向空气散热，汽车尾气被迅速冷却，尾气中气态水绝大部分被冷凝成液态水，尾气中固体微粒大部被冷凝水清洗黏附，冷凝水和黏附的固体微粒从收液口(32)流出，或者流入受液箱(18)，或者直接流到地面。当汽车左前倾时，冷凝器内冷凝水从前左排水口(20)排出，当汽车右前倾时，冷凝器内冷凝水从前右排水口(25)排出，当汽车处于正常状态或后倾时，冷凝器内冷凝水都从收液口(32)处流出，少量冷凝水有可能从门槛外排水口(28)排出。受液箱(18)内的冷凝水适时打开受液箱排水阀(17)而排出流入下水道。

4、对城市路面冲洗实施方式：

对城市路面洒水工作停止，采用每天或多天一次对路面进行较彻底的冲洗，冲洗频次可根据路面尘土多少和环卫力量多少合理安排，尘土多的路面冲洗频次可多一点，尘土少的路面冲洗频次可少一点甚至不用冲洗，冲洗时水量要多，使水能在路面上流淌并将路面上尘土冲洗流入下水道，地面局部若尘土黏附严重的要特别扫动冲洗，冲洗后路面低洼处的浑浊积水要彻底扫入下水道。

5、对热电厂巨量低压蒸汽冷凝采用密闭式水冷或完全空冷的实施方式：

密闭水冷实施方式：在低压蒸汽排汽管适当位置安装大型换热器，管内走低压蒸汽，管间反向走冷却水；将城市自来水供水系统来水主管接入换热器的冷却水进口，换热器的冷却水出口接自来水供水系统去水主管，工作后的冷却水仍然进入自来水管网系统；或者将从大型河流抽取河水的供水管接入换热器的冷却水进口，工作后的冷却水从换热器的冷却水出口流出，直接排入河道或下水道；或者将从海洋里抽取海水的供水管接入换热器的冷却水进口，工作后的冷却水从换热器的冷却水出口流出，直接排入下水道或海里。低压蒸汽从换热器的管内流过并向管间冷却水散热而冷凝成水。

完全空冷实施方式：在低压蒸汽排汽管适当位置安装大型列管式散热器，散热器的散热面积要足够大，低压蒸汽从散热器的管内流过并向管外空气散热而冷凝成水。

Claims (7)

1.防止或减少大气产生雾和雾霾的方法是：对燃油、燃天然气、燃人工煤气、燃液化石油气等各种锅炉和炉具燃烧释放的烟道气，在烟道上安装烟道气水汽冷凝器，将烟道气内所含的大量气态水绝大部分冷凝成液态水而分离流入地面或下水道，使烟道气排放进入大气的气态水大幅减少；同时烟道气内所含固体微粒相当部分被冷凝水的清洗黏附，随冷凝水流入地面或下水道，使烟道气排入大气的固体微粒大幅减少；烟道安装烟道气水汽冷凝器后，烟道的气流阻力有所增加，气流温度下降带来热力拔气能力有所下降，可在烟道气水汽冷凝器前面或后面安装排气机以增强对烟道气的排气力，排气机的排气量可调或不可调；如果烟道内安装烟道气水汽冷凝器后，烟道的排气力仍能满足要求，可不装排气机。

2.防止或减少大气产生雾和雾霾的方法是：对汽车尾气，安装汽车尾气水汽冷凝器，将汽车尾气内所含的大量气态水绝大部分冷凝成液态水而分离流入地面或受液箱中，使汽车尾气排放进入大气的气态水大幅减少，同时汽车尾气内相当部分的固体微粒被冷凝水的清洗黏附，随冷凝水流入地面或受液箱，使汽车尾气排入大气的固体微粒大幅减少；受液箱内的冷凝水适时排放流入下水道。

3.防止或减少大气产生雾和雾霾的方法是：对工商企业单位中水汽蒸发量大且集中的生产设备，根据水汽量的大小不同，在其水汽排气管口处安装相适应的水汽冷凝设备，将蒸发的水汽绝大部分冷凝成液态水而流入地面或下水道，使释放进入大气的气态水量大幅减少；水汽量大的，选用结构与锅炉烟道气水汽冷凝器相同或相似的冷凝器，水汽量小的，选用结构与小型炉具烟道气水汽冷凝器相同或相似的冷凝器。

4.防止或减少大气产生雾和雾霾的方法是：对于热电厂巨量低压蒸汽冷凝方式，从目前采用的完全敞口式水喷淋空冷，改为在低压蒸汽排汽管适当位置安装大型换热器进行密闭式水冷，或者在低压蒸汽排汽管适当位置安装大型列管式散热器进行完全空冷，以消除冷却水敞口工作时挥发的大量二次水汽进入大气；密闭水冷所需的大量冷却水源，由城市自来水供水系统主管流经供给，工作后的冷却水仍然进入自来水管网系统，其热量由自来水管网系统散发或带走，但不能使工作后的自来水温度上升过高，影响自来水使用性能；或者从水流动量很大的大型河流抽河水供给，但工作后的冷却水如果直接排入河中不能使河水温升过多，影响河道生态；或者从海洋里抽海水供给，工作后的冷却水直接排入大海。

5.防止或减少大气产生雾和雾霾的方法是：对城市路面每天数次每次少量洒水，改为每天或多天一次每次用足够水量冲洗路面，每次冲洗尽可能将路面尘土全部冲洗入下水道，使每天从路面因洒水造成的水汽蒸发进入大气的气态水量大幅减少，同时路面尘土量大幅减少，从而可大幅减少因路面扬尘进入大气的固体微粒。

6.权利要求1中所述烟道气水汽冷凝器，有锅炉烟道气水汽冷凝器和小型炉具烟道气水汽冷凝器两种基本类型；所述锅炉烟道气水汽冷凝器，其结构是：锅炉烟道气水汽冷凝器由导热性能优异的金属制成，其结构与管壳式热交换器有点相似，一个两端封闭的圆筒体或方形筒体内纵向平行且有适当间距的安装设置有多根金属管G，每根金属管G外壁上设置散热片或不设置散热片，每根金属管G两端口与筒体端面持平，每根金属管G两端与筒体两端面间密封焊接，在筒体内金属管G间形成一个与各金属管G内空间相隔离的连续的流通空间，每根金属管G两端口都是通口，在筒壁上端设置冷却介质进口，在筒壁下端相对位置设置冷却介质出口；所述小型炉具烟道气水汽冷凝器，其结构是：小型炉具烟道气水汽冷凝器，由一根或多根导热性优异的金属管X竖立而成，每根金属管X上端口敞口，每根金属管X上端口上方设置斗笠形遮蓬以防止雨雪或漂浮垃圾进入管内，每根金属管X下底部设有小口径排水口并在稍高位置设置备用排水口，所述小口径排水口和所述备用排水口上设置阀门或者不设置阀门，备用排水口装设或不装设活动盖子，每根金属管X下端部在高于备用排水口的适当位置用连通管连通，在连通管上开设有烟道气进气口，每根金属管X内壁上和/或外壁上设置散热片，或者不设置散热片。

7.权利要求2中所述汽车尾气水汽冷凝器，其特征是：根据汽车排气管的位子，所述冷凝器分为左接式和右接式，这两种形式只是尾气进出气方位不同，结构为手性相似，安装在汽车底盘的中后部下方紧靠底盘上，其外形大小尺寸以安装在汽车上后不增加汽车长度和宽度以及不减少或不明显减少汽车总体离地高度为限，所述冷凝器都是用导热性优异的金属材料制成的扁平式结构，形状为管式或箱式；管式汽车尾气水汽冷凝器主体为金属管Q，有弯管式和直管式；箱式汽车尾气水汽冷凝器主体为冷凝箱加金属管Q，若是左接式，其所述冷凝箱右置，若是右接式，其所述冷凝箱左置；管式为尾气从所述金属管Q内流动，箱式为尾气用金属管Q接入后从冷凝箱内的通道流动；所述冷凝器外表面上设有散热片或不设散热片；冷凝器内腔表面上设有吸热片或不设吸热片；冷凝器设有冷凝器进气接口和冷凝器排气口，所述冷凝器进气接口能与汽车排气管出口密封连接；冷凝器进气接口内设有挡水门槛；冷凝器进气接口内挡水门槛外侧下底部开设有门槛外排水口，门槛外排水口设置活动盖或不设置活动盖；所述冷凝器排气口处下底部开设有收液口，所述收液口下部可装接受液箱，冷凝器内流出的冷凝水可收集流入所述受液箱中；所述受液箱内设置多个隔仓，每个隔仓的底部用小孔连通，每个隔仓内的水都能流出；或者所述受液箱内不设隔仓；所述受液箱下底部设有排水阀，可排出受液箱内的冷凝水；或者所述收液口下部不装接所述受液箱，冷凝器内流出的冷凝水直接流入地面；所述冷凝器若有多个弯曲尾气通道，其所有弯曲尾气通道的前端平齐并小通径连通，并在最右通道的前端部设置细小的前右排水口，使汽车前右倾时冷凝器内的冷凝水能完全排出，在前右排水口上设置活动盖或不设置活动盖；在最左段通道的前端部设置细小的前左排水口，使汽车前左倾时冷凝器内的冷凝水能完全排出，在前左排水口上设置活动盖或不设置活动盖；冷凝器内腔所有弯曲尾气通道的底端也平齐并小通径连通，使汽车后倾或水平状态时冷凝器内的冷凝水能完全通过收液口或门槛外排水口排出。