CN107930385A - 一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法，本方法是使用专用的可移动的大通气量空气净化装置，可移动的大通气量空气净化装置是制作成专用的机动车和专用的拖车或轨道用拖车；在机动车上安装大通气量空气净化装置，将可对流过该装置的空气进行净化，当众多的可移动的大通气量空气净化装置，在城市中运动，可将大量的空气净化，减少雾霾浓度。如果在北京21000辆公交车上都安装。每小时将可净化两亿立方米的空气，每天可以净化20亿个立方米的空气。能够在一定程度上改善公路两侧的空气质量。能够在一个短暂的时间内有效的改善公路两侧的空气质量。

Description

一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法

【技术领域】

本发明涉及环保领域，特别是通过移动车辆上携带净化空气装置降低城市雾霾的浓度的方法。

【背景技术】

雾霾，就是雾和霾的总称。

二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物这三项是雾霾主要组成，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。它们与雾气结合在一起，让天空瞬间变得灰蒙蒙的，影响能见度。颗粒物的英文缩写为PM，常说的PM2. 5，也就是直径小于2. 5微米的污染物颗粒。城市有毒颗粒物来源：汽车尾气，特别是使用柴油的大型车是排放PM2. 5的“重犯”;采用烧煤供暖所产生的废气；工业生产排放的废气；建筑工地和道路交通产生的扬尘以及汽车运动带来的马路扬尘。

雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统，多出现于秋冬季节,是近地面层空气中水汽凝结(或凝华)的产物。雾的存在会降低空气透明度，使能见度恶化。

霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子组成的。它也能使大气混浊，视野模糊并导致能见度恶化。

在于发生霾时相对湿度不大，而雾中的相对湿度是饱和的（如有大量凝结核存在时，相对湿度不一定达到100%就可能出现饱和）。

霾的厚度比较厚，可达1 —3公里左右。霾与雾、云不一样,与晴空区之间没有明显的边界，霾粒子的分布比较均匀，而且灰霾粒子的尺度比较小，从0. 001微米到10微米，平均直径大约在1 一 2微米左右，肉眼看不到空中飘浮的颗粒物。由于灰尘、硫酸、硝酸等粒子组成的霾,其散射波长较长的光比较多，因而霾看起来呈黄色或橙灰色。

雾霾的成因有三：（1)城市建筑物的阻挡，在水平方向静风现象增多。（2)垂直方向上出现逆温，高空的气温比低空气温更高的逆温现象，使得大气层低空的空气垂直运动受到限制。（3)空气中悬浮颗粒物的增加。

霾在吸入人的呼吸道后对人体有害，长期吸入严重者会导致死亡。

目前现有解决方案存在结构复杂，制作、运行成本都很高，（如授权公告：CN103111146 A，所述一种浇水减轻城市雾霾的装置的专利方案）；或存在装置运行效率低下，除霾效果不确定（如授权公告：CN 103174663 A，所述专利雾霾天气防治机方案）等缺点。

目前，还没有有效降低一个城市的雾霾浓度的人工方法和专用设备。

【发明内容】

本发明的目的是为减少城市雾霾，同时方案具有经济性。

本发明解决上述问题，提供如下方案：

为实现上述目的，本方法是使用专用的可快速移动的大通气量空气净化装置，可移动的大通气量空气净化装置是制作成专用的机动车和专用的拖车或轨道用拖车；设计的专用的拖车或轨道用拖车，是将大通气量的空气净化装置固接在拖车或轨道用拖车底盘上形成专用拖车；设计的专用的机动车，是将大通气量的空气净化装置固接在专用的机动车底盘上，形成专用机动车；

专用的大通气量空气净化装置是两端开放的箱体，为了减少气阻，箱体最佳为矩形长方体。有进风口和出风口和内部净化单元或净化组件组成；专用的大通气量空气净化装置拥有接近矩形的进风口，其进风口的正视角度投影面积大于或等于整个空气净化装置的正视角度投影面积；

大通气量空气净化装置内部拥有一个或多个串接的空气净化单元；大通气量空气净化装置的内部净化单元包含液体喷淋装置和接收液体的储液槽体,储液槽内的液体经过水泵可输送到液体喷淋装置形成循环；其中为了减少液体流散，储液槽有多组隔板或多个箱体组成；并在储液槽的底部有循环水泵及连通液体喷淋喷头的输送液体的管道；当大通气量空气净化装置随着专用机动车或专用拖车或轨道用拖车运动时，可将流过该装置的空气进行净化；当数量众多，形成规模的专用车辆或拖车，在城市中运动，可将巨量的空气净化，从而减少雾霾浓度；在大通气量空气净化装置的近似矩形的箱体的两侧，设有广告画面。广告收入可以大于等于除霾成本。

所述的一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法，还包括是：固接大通气量空气净化装置的机动车是纯电动车辆或LNG的清洁能源车辆；在大通气量空气净化装置的近似矩形的箱体的顶部，设有广告画面。

所述的一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法，为实现最大的通气量和减小气阻损耗，还包括是：固接大通气量空气净化装置的纯电动机动车，有很小单人驾驶室或无人驾驶室。

所述的一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法，还包括是：在专用的机动车或拖车的正面或背面，设立有可带有灯光的广告性文字；广告性文字是（镂空的）文字或商标。

为了减少专用车辆对交通的影响，车身的广告画面以静态广告为主；尽量不用动态led屏；不设高音喇叭。尽管不属于推荐方案，但使用动态广告屏和广告喇叭，也属于本发明范畴之内。

上述大通气量空气净化装置，如外加装在普通车辆上，会改变了外观结构，造成不安全。因此，除了面包型的公交车和地铁车辆的顶部可以搭载之外，其他的车辆不建议搭载。即使是地铁车辆和公交车辆的顶部，也仅限于搭载小型的。

所述的一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法，还包括是：在大通气量的空气净化装置或在机动车或拖车、轨道用拖车上部，有可张开和闭合的类似喇叭口的进风口外扩槽；在大通气量的空气净化装置或在机动车或拖车、轨道用拖车左右两侧安装类似的喇叭口的外扩进风口的透明材质外扩槽。

所述的一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法，还包括是：为了补水补电方便，设置有配套的专用车辆和专用的补充点。

所述城市除雾霾的方法，其特征在于是：安装空气净化装置的机动车是纯电动车辆或LNG或CNG的清洁能源车辆，无轨电车、电瓶车、LNG新能源车和燃油、燃气公交车。包括但不限于燃油车、电动车、混合动力车。但是，其他车辆，不建议选择。尤其是燃油类，有废气排放。

所述城市除雾霾的方法，其特征在于是：空气净化装置是两端开放的箱体，有进风口和出风口，和内部净化单元或净化组件组成；内部净化单元包含电捕单元和有匹配光源的光触媒单元。

所述城市除雾霾的方法，其特征在于是：空气净化装置有进风口和出风口，和内部净化单元或净化组件组成的两端开放的箱体；进风口处有百叶组件，起到调节风速、阻挡雨雪的作用；在进风口百叶前面或后面有金属网，金属网起到阻挡树叶、纸片、塑料袋等杂物作用。

所述城市除雾霾的方法，其特征在于是：空气净化装置的出风口内部有调节风压的装置，调节风压的装置是一个或多个与空气净化装置箱体尺寸匹配的大型风扇或风扇组；当风压过大时，该风扇就是风力发电机；起到回收能量和调节风压的作用；当风压小时（如堵车时），风扇转动，提供补充风压的作用。

所述城市除雾霾的方法，其特征在于是：空气净化装置的出风口内部有调节风压的装置，调节风压的装置是由HEPA材料构成的过滤网；该过滤网可以受控升降；或可折叠；或制成百叶，既起到了补充过滤的作用又起到了调节风速的作用。

所述城市除雾霾的方法，其特征在于是：空气净化装置有匹配的电池组；电池组包含但不限于是锂系列电池组。

所述城市除雾霾的方法，其特征在于是：空气净化装置可以安装在机动车的顶部，尤其是外部行李架的位置；在机动车顶盖上固定有一块或多块太阳能电池板；电池板与空气净化装置或电池组有电连接。

太阳能电池板(也称光伏板)是晶硅组件、微晶硅薄膜组件，铟稼硒铜光伏组件，硫化镉太阳能电池组件、砷化镓太阳能电池组件、石墨烯光伏组件的一种或多种组合。

所述城市除雾霾的方法，其特征在于是：空气净化装置的外形尺寸可以与整个机动车匹配；并可以直接安装在机动车的底盘上，制成专用车辆，空气净化专用车辆。

所述城市除雾霾的方法，其特征在于是：载有空气净化装置末端的气体缓冲腔内还装有负氧离子发生器，可以制造负氧离子这种“空气中的维生素”，有益人们的身体健康。

所述城市除雾霾的方法，其特征在于是：除尘净化单元包含但不限于布袋除尘单元、过滤器除尘单元、电除尘单元、光分解（光触媒）净化单元、吸附净化单元等独立工作单元的独立使用或组合使用。超声波除尘。

光触媒材料主要有纳米TiO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PbS、SnO2、ZnS、SrTiO3、SiO2等，以及纳米贵金属（铂、铑、钯等）具有更好的光催化性能。

过滤器除尘单元包含但不限于众所周知的HEPA、除臭过滤网等。

HEPA是（高效率空气微粒滤芯）的缩写，HEPA过滤器由一叠连续前后折叠的亚玻璃纤维膜构成，形成波浪状垫片用来放置和支撑过滤界质。空气净化器的HEPA高效率微粒滤网呈多层折叠，展开后面积比折叠时可增加约145倍，滤净效能十分出众。

吸附净化单元包含但不限于玛雅蓝过滤吸附、竹炭吸附、活性炭吸附、陶瓷材料、粉煤灰制品。这些既有吸附功能的过滤材料，能过滤最小的微粒。

玛雅蓝是以凹凸棒土及海泡石为基础，加入硅藻土、电气石等其它天然矿物质，经过加工制作而成，其内部孔隙的孔径在0.27～0.98纳米之间，呈晶体排列。同时具有弱电性，甲醛、氨、苯、甲苯、二甲苯的分子直径都在0.4～0.62纳米之间，且都是极性分子，具有优先吸附甲醛、苯、TVOC等有害气体的特点，达到净化空气的效果。

还有很多天然材料可以形成孔径在0.2～1纳米之间，呈晶体排列。同时具有弱电性的吸附过滤材料，包含但不限于陶瓷材料。

电除尘单元包含但不限于众所周知的干法电除尘、湿法电除尘、离子风除尘、低温等离子体、静电除尘等除尘结构。

为了提高空气调温和空气净化组合装置的使用效率，尤其是在阴天和夜晚的使用，所述的在公交车上还安装有可充电电池及配套充电和控制系统，特别是在公交车顶部安装有蓄电池；蓄电池的种类多，包含但不限于镍、锰、锂系列可充电电池；可充电电池及配套充电和控制系统与汽车电池箱可实现电连接；或与汽车刹车和减速能量采集发电装置，汽车停车发动机空转能量采集发电装置，光伏发电装置和外接充电口实现部分或全部电连接。

所述可充电电池其能量来源主要大约有三个，大约65%的来自光伏发电，大约20%的来自汽车空转或低档运行发电，大约15%来自的汽车刹车和减速能量采集发电。

还可在纯净空气的出口处安装加湿喷雾器，提高空气质量，减少北方冬季的干燥，这都是本领域技术人员可以自然想到的，也在本发明中。

本发明的有益效果是：

本装置，在净化空气过程中，不使用和添加任何化工原料，不产生任何废气或废物。回收的灰尘经过回收系统处理和固化，不会产生二次污染。

本装置，突出特点之一是利用了车辆运行时产生的空气流动，产生巨大通量的空气通过电捕或喷淋等净化单元，因此不需要大功率的风机工作，因此也没有产生噪声污染。

众所周知，越靠近地面的雾霾空气污染浓度越高，城市道路两侧的空气污染物浓度显著高于城市周围平均浓度。

本装置，可以捕捉尘土和pm2.5的微尘。这是目前城市环卫无法做到的。效果比目前，采用的定时洒水降低雾霾，更有优势，尤其是洒水降低雾霾水干后，容易产生二次污染。而大通气量空气净化装置除霾，不会产生二次污染。

本装置，广告收入可以大于等于除霾运营成本。

一个标准的大通气量空气净化装置，每小时可净化0.015亿个立方米的空气，2000辆每天10个小时可净化300~400亿个立方米的空气，这相当于北京市区1000平方公里面积之内（五环之内面积为710平方公里），4米之下的空气净化一遍。如果扣除房屋占用的体积，相当于五环之内的屋外空气6米之下的部分净化一遍。也相当于每天给北京市补充300亿个立方米的洁净空气(pm2.5降到五以下)。相当于，一天给每一个北京人平均补充了约1000个立方米的洁净空气。

而据测算，鉴于雾霾严重时期，空气流通性很差，一般来讲，污染物向下扩散的速度也很慢；水平扩散也很慢；基本可以，认定50米之下为一个层；50米之上的雾霾颗粒；需要几个小时甚至几十个小时才能完全扩散到50米之下；如果净化了地面的10米空气，理论上可降低地面5米 以下的雾霾浓度10%左右。同时，日积月累将产生一定的净化效果。

虽然很难定量统计其直接效果，但是可以肯定，净化过程将产生一个局部区域的雾霾相对浓度较低的“漏斗区”。甚至在大范围的雾霾区域产生“空洞”，起到了局部降霾的作用。为根本治理雾霾的系统工程争取了时间。减少了对人体的伤害程度。

【附图说明】

下面结合具体实施例的附图做进一步说明

图1实施例1在机动车顶部匹配安装车载大气微尘电捕器的局部俯视示意图

图2实施例2机动车底盘直接安装空气净化装置制成空气净化专用车辆的外观示意图。

图3 实施例1在机动车顶部匹配安装车载大气微尘电捕器的侧俯视示意图

其中１－机动车，３－太阳能电池防晒板， 33—大气微尘电捕器， 36—以液体喷淋洗涤为核心的空气净化装置，38—净化器进风口

【具体实施方式】

实施例1，如图１和3所示，大气微尘电捕器是以静电除尘装置为核心的空气净化装置。入风口高300mm宽2250mm长2150mm的长方形箱体；其整体形状与公交车顶部匹配。安装在公交车后部车顶，在外部。如图所示的是安装了大气微尘电捕器的公交车的局部侧视图。上述净化空气过程中，消耗的电力来自于光伏发电、汽车空转或低档运行发电，汽车刹车和减速能量采集发电。这些电可存于车顶的容量12H锂系列可充电电池。电力的缓冲电路中还设有超级电容箱。正常情况下，即使是阴天，上述电力也可以维持空气净化系统工作。电量确实很低时，还可以只开一组净化单元。内部净化单元包含电捕单元和有匹配光源的光触媒单元。经过多级的净化，出口的空气质量将达到特级空气质量要求。

实施例2，如图2所示空气净化专用车辆，该车上部为液体洗涤吸附为工作单元的空气净化装置。当车辆移动时，空气经过空气净化装置；空气净化装置有进风口和出风口，和内部净化单元或净化组件组成的两端开放的箱体；进风口处有百叶组件，起到调节风速、阻挡雨雪的作用；在进风口百叶前面或后面有金属网，金属网起到阻挡树叶、纸片、塑料袋等杂物作用。空气净化装置的出风口内部有调节风压的装置，调节风压的装置是一个大型风扇；当风压过大时，该风扇就是风力发电机；起到回收能量和调节风压的作用；当风压小时（如堵车时），风扇转动，提供补充风压的作用。空气净化装置的出风口内部还有调节风压的装置，由HEPA材料构成的过滤网百叶，既起到了补充过滤的作用又起到了调节风速的作用。空气净化装置的内部净化单元包含液体喷淋装置和接收液体的储液槽体；储液槽内的液体经过水泵可输送到液体喷淋装置，形成循环；其中为了减少液体流散，储液槽有多组隔板或多个箱体组成；并在储液槽的底部有循环水泵及连通液体喷淋喷头的输送液体的管道。属于耗能小的净化装置；以液体喷淋洗涤为净化原理的组合净化装置。

实施例3，如图1所示的公交车加装车载大气微尘电捕器，就成为了“城市吸尘器”公交车，不仅能减少自身的污染物排放量，而且可以吸收周围更多的空气污染物。

车载大气微尘电捕器的入风口高300mm宽2250mm长2150mm的长方形箱体；内部主要是有净化雾霾空气污染物的电除尘捕捉器，一个公交车时速15公里下的空气流通量。处理空气量大约为每小时10000立方米。电除尘净化效果中除尘滤高达95～99%；净化后的空气的PM2.5浓度属于国家一级空气标准范围内，是优质空气。

为了提高效果，特别增加2000辆，专用空气净化专用车辆；每辆车均为二层公交车改造，为双层喷淋净化除霾为主，辅助HEPA百叶过滤的低耗电的洗涤过滤型除霾专用公交车。其高约3000mm 宽2450mm长8800mm，时速平均30公里下的空气流通量；每小时可以净化200000立方米，净化效率70%以上（pm2.5）；2000辆每小时可以净化处理4.4亿立方米的空气。每天可以净化空气约44亿个立方米的空气；将可以大大缓解雾霾影响。（该车计划造价50万元；2000辆约投入一年的运行费用是10亿元；在北京早晚堵车高峰时不出行；每天2班，每班5个半小时，每天11个小时上路。3个小时保养。如果使用纯电动，则需要晚上充电10个小时。）日积月累将产生一定的净化空气效果。

Claims (10)

1.一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法，包括使用专用的可快速移动的大通气量空气净化装置，可移动的大通气量空气净化装置是制作成专用的机动车和专用的拖车或轨道用拖车，其特征是：设计的专用的拖车或轨道用拖车，是将大通气量的空气净化装置固接在拖车或轨道用拖车底盘上形成专用拖车；设计的专用的机动车，是将大通气量的空气净化装置固接在专用的机动车底盘上，形成专用机动车；专用的大通气量空气净化装置是两端开放的箱体，有进风口（38）和出风口和内部净化单元或净化组件组成；专用的大通气量空气净化装置拥有接近矩形的进风口，其进风口的正视角度投影面积大于或等于整个空气净化装置的正视角度投影面积；大通气量空气净化装置内部拥有一个或多个串接的空气净化单元；大通气量空气净化装置的内部净化单元包含液体喷淋装置和接收液体的储液槽体,储液槽内的液体经过水泵可输送到液体喷淋装置形成循环；其中为了减少液体流散，储液槽有多组隔板或多个箱体组成；并在储液槽的底部有循环水泵及连通液体喷淋喷头的输送液体的管道；当大通气量空气净化装置随着专用机动车或专用拖车或轨道用拖车运动时，可将流过该装置的空气进行净化；当数量众多，形成规模的专用车辆或拖车，在城市中运动，可将巨量的空气净化；在大通气量空气净化装置的近似矩形的箱体的两侧，设有广告画面。

2.根据权利要求1所述的一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法，其特征在于是：固接大通气量空气净化装置的机动车是纯电动车辆或LNG的清洁能源车辆；在大通气量空气净化装置的近似矩形的箱体的顶部，设有广告画面；在专用的机动车或拖车的正面或背面，设立有可带有灯光的广告性文字；广告性文字是镂空的文字或商标。

3.根据权利要求1所述的一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法，其特征在于是：固接大通气量空气净化装置的纯电动机动车，有很小单人驾驶室或无人驾驶室。

4. 根据权利要求1所述的一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法，其特征在于是：在大通气量的空气净化装置上部或在机动车(1) 或拖车、轨道用拖车上部，有可张开和闭合的类似喇叭口的进风口外扩槽；在大通气量的空气净化装置或机动车(1) 或拖车、轨道用拖车左右两侧安装类似的喇叭口的外扩进风口的透明材质外扩槽。

5.所述的一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法，还包括是：为了补水补电方便，还设置有配套的专用车辆和专用的补充点。

6.根据权利要求1所述的一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法，其特征在于是：内部净化单元包含电捕单元和有匹配光源的光触媒单元；在空气净化装置末端的气体缓冲腔内还装有负氧离子发生器。

7.根据权利要求1所述的一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法，其特征在于是：空气净化装置有进风口（38）和出风口和内部净化单元或净化组件组成的两端开放的箱体；进风口（38）处有百叶组件；在进风口（38）百叶前面或后面有金属网；空气净化装置的出风口内部有调节风压的装置，调节风压的装置是一个或多个与空气净化装置箱体尺寸匹配的大型风扇或风扇组。

8.根据权利要求1所述的一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法，其特征在于是：空气净化装置的出风口内部有调节风压的装置，调节风压的装置是由HEPA材料构成的过滤网；该过滤网可以受控升降；或可折叠；或制成百叶。

9.根据权利要求1所述的一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法，其特征在于是：空气净化装置有匹配的电池组；电池组包含但不限于是锂系列电池组；空气净化装置（33）可以安装在机动车的顶部，尤其是外部行李架的位置；在机动车顶盖上固定有一块或多块太阳能电池板；电池板与空气净化装置或电池组有电连接。

10.根据权利要求1所述的一种具有经济性的降低城市雾霾浓度的办法，其特征在于是：空气净化装置的内部净化单元或净化组件；除尘净化单元包含布袋除尘单元、过滤器除尘单元、电除尘单元、光分解净化单元、吸附净化单元等独立工作单元的独立使用或组合使用；还包含超声波除尘；光触媒材料主要有纳米TiO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PbS、SnO2、ZnS、SrTiO3、SiO2，纳米贵金属；过滤器除尘单元包含HEPA、除臭过滤网；吸附净化单元包含玛雅蓝过滤吸附、竹炭吸附、活性炭吸附、陶瓷材料、粉煤灰制品；电除尘单元包含干法电除尘、湿法电除尘、离子风除尘、低温等离子体、静电除尘等除尘结构；空气净化装置的内部净化单元或净化组件是其中一个或多个组合。