CN203790775U - 一种汽车尾气净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种汽车尾气净化系统，包括容器、投料装置、增压泵、高压微雾装置和多个喷嘴；所述容器的进液口用于与水源连通；所述投料装置的出料口与所述容器的进料口连通，用于将碱性物质和/或与CO反应的物质投入所述容器内；所述增压泵的取液口与所述容器的出液口连通；所述高压微雾装置的进液口与所述增压泵连通，用于将所述容器中的溶液形成高压微雾并输出；多个所述喷嘴分别通过耐高压管路与所述高压微雾装置的输出口连通；所述喷嘴用于设置在道路旁侧或者道路隔离带区域。本方案的应用，能够有效吸收未进入大气污染扩散之前的有毒气体及颗粒物，实现污染上游路径的处理，达到减排降污的环保作用。具有使用成本较低，可靠性高的特点。

Description

一种汽车尾气净化系统

技术领域

本实用新型涉及环保技术领域，具体涉及一种汽车尾气净化系统。

背景技术

目前，汽车尾气对于空气质量的影响日趋严重，其排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官。特别是，城市中的汽车拥有量大且集中，再加上现代城市高楼林立，自然风难以穿透城市将污染物吹走，使得汽车尾气在城市里越积越多，构成严重污染，对在城市生活的人群造成难以规避的伤害。

众所周知，除车量激增所产生排放尾气对城市环境产生的影响外，交通拥堵使得汽车处于频繁的加、减、怠速状态，运行工况越来越恶劣，由此进一步导致汽车尾气排放的大幅度增加。尤其在怠速状态下，尾气排放是正常行驶速度时的数倍，更加剧了汽车尾气的污染。

然而，现有汽车尾气治理措施主要着眼于如何降低汽车的尾气排放量。目前主要采取了淘汰黄标车、限制车辆数量、汽车油改气、强制要求怠速启停等措施，尽管上述措施在一定程度上可缓解大气环境污染的压力，但并不能从根本上解决问题；其中，油改气虽可降低一氧化碳和颗粒物的排放，对氮氧化合物的减排不明显，特别是，大范围的油改气项目，必然带来天然气短缺、价格上涨等后果，淘汰黄标车会造成资源浪费，怠速启停执行效果难以保证等。

可以看出，现有的治理措施主要着眼于控制增量，对如何减少空气中的污染物存量，未能提出有效治理思路和方法。另外，就控制增量而言，无论目前采取何种措施，每辆汽车都有或多或少的尾气排出，这些尾气被排放至空气中后，进入大气污染扩散将导致治理难度加大，治理成本增加。

有鉴于此，亟待另辟蹊径针对汽车尾气提供一种吸收净化技术，以有效克服现有技术存在的上述缺陷。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于提供一种汽车尾气净化系统，以有效吸收未进入大气污染扩散之前的有毒气体及颗粒物，实现污染上游路径的处理，达到减排降污的环保作用。

本实用新型提供的汽车尾气净化系统，包括容器、投料装置、增压泵、高压微雾装置和多个喷嘴；其中，所述容器的进液口用于与水源连通；所述投料装置的出料口与所述容器的进料口连通，用于将碱性物质和/或与CO反应的物质投入所述容器内；所述增压泵的取液口与所述容器的出液口连通；所述高压微雾装置的进液口与所述增压泵连通，用于将所述容器中的溶液形成高压微雾并输出；多个所述喷嘴分别通过耐高压管路与所述高压微雾装置的输出口连通；所述喷嘴用于设置在道路旁侧或者道路隔离带区域。

优选地，所述投料装置在投入与CO反应的物质的同时，将与CO₂反应的物质投入所述容器内。

优选地，所述碱性物质具体为NaOH、Na₂CO₃、NH₃、Na₂SO₃或者Ca（OH）₂。

优选地，所述与CO反应的物质具体为I₂O₅、Fe₂O₃或者CuO。

优选地，所述与CO2反应的物质具体为叶绿素铜钠盐或蓝藻。

优选地，还包括：第一电控阀，设置在所述容器的进液管路上；液位传感器，用于检测所述容器内的液位；和控制器，根据第一液位信号输出开启控制信号至所述第一电控阀和所述投料装置的控制端口，并根据第二液位信号输出关停信号至所述第一电控阀和所述投料装置的控制端口，所述第二液位信号所表征的液位高度大于所述第一液位信号所表征的液位高度。

优选地，还包括：第二电控阀，设置在连通多个所述喷嘴的耐高压管路上；所述控制器根据所述第一液位信号还输出关停信号至所述第二电控阀的控制端口。

优选地，还包括：汽车流量传感器，用于设置在道路旁侧或者道路隔离带区域；所述控制器，还根据所述汽车流量传感器获取的当前汽车流量输出启停信号至所述高压微雾装置的控制端口。

优选地，还包括：搅拌装置，其搅拌头内置于所述容器内。

优选地，所述高压微雾装置具有定时开关。

与现有技术相比，本实用新型采用吸收法原理对汽车尾气未进入大气污染扩散之前的上游路径进行处理；具体地，通过投料装置投入容器内的碱性物质和/或与CO反应的物质溶于水形成吸收剂溶液，实际工作时，经增压泵加压后的吸收剂溶液，通过高压微雾装置实现雾化后，由设置在道路旁侧或者道路隔离带区域的多个喷嘴喷出，由此在相应道路的上空形成雾化吸收剂介质防护网，利用吸收剂溶液对刚刚排放出来的尾气进行物理吸收和化学吸收，一方面，作为基本吸收剂的水可以吸附汽车尾气中的pm_2.5，使其不直接向高空扩散，此为物理吸收；另一方面，可以利用碱性溶液中的碱性物质（NaOH、Na₂CO₃、NH₃、Na₂SO₃、Ca（OH）₂等）与NOx等有毒物质发生化学反应，达到减排目的，同时，可利用I₂O₅、Fe₂O₃、CuO等物质与尾气中的CO发生氧化反应，生成CO₂和其他产物；上述过程有效吸收未进入大气污染扩散之前的有毒气体及颗粒物，能够实现污染上游路径的处理。这样，排放至大气中的氮氧化物减少，可有效降低大气中臭氧浓度，从而达到综合减排的效果；既不影响汽车行驶，又能有效解决汽车怠速加剧环境污染的问题，由此使得汽车尾气污染可控，为降低治理成本提供了可靠的保障。此外，本实用新型的原料选择成本较低，因而具有较好的应用前景。

在本实用新型的优选方案中，投料装置在投入与CO反应的物质的同时，将与CO₂反应的物质投入容器内。如此设置，当I₂O₅、Fe₂O₃、CuO等物质与尾气中的CO发生氧化反应，生成CO₂和其他产物的同时，叶绿素铜钠盐或蓝藻等与CO₂反应的物质在光照作用下发生光和作用，生成氧气和葡萄糖。显然，在有效降低空气中氮氧化物含量的基础上，本方案还能够进一步改善汽车行驶道路区域含氧环境。

在本发明的另一优选方案中，容器内增设有感知当前吸收剂溶液液位的液位传感器，控制器可根据第一液位信号输出开启控制信号至第一电控阀和投料装置的控制端口，从而可在相对较低液位时进行水及吸收剂的补给，确保系统正常运行；同时控制器可根据第二液位信号输出关停信号至第一电控阀和投料装置的控制端口，第二液位信号所表征的液位高度大于第一液位信号所表征的液位高度，相对而言，可在相对较高液位结束水及吸收剂的补给，具有较好的可操作性。

在本发明的又一优选方案增设有自动启停功能，一种方式是在道路旁侧或者道路隔离带区域设置汽车流量传感器，由此可根据当前车流量控制高压微雾装置的启停；另外一种方式是采用具有定时开关的高压微雾装置，由此可根据不同时段进行启停，防止夜间或车辆少时系统运行造成不必要的浪费，可进一步控制空气净化成本。

附图说明

图1为第一实施例所述汽车尾气净化系统的工作简图；

图2为第二实施例所述汽车尾气净化系统的工作简图。

图1-图2中：

喷嘴1、容器2、投料装置3、高压微雾装置4、增压泵5、搅拌装置6、第一电控阀7、液位传感器8、控制器9、第二电控阀10、汽车流量传感器11。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种汽车尾气净化系统，以有效吸收有毒气体及颗粒物，在具有较好适用性的基础上，成本可控。下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

请参见图1，该图为第一实施例所述汽车尾气净化系统的工作简图。

本方案所述汽车尾气净化系统用于处理已排出的汽车尾气，具体来说，针对汽车行驶道路区域的汽车尾气进行处理。该系统以水作为吸附载体，利用可溶性碱性物质A和/或与CO反应的物质B溶水获得形成吸收剂溶液。如图所示，将多个喷嘴1布置于道路旁侧，以在汽车行驶的区域形成雾化的吸收剂网，图中双点划显示线条为道路边界。显然，基于在汽车行驶区域形成雾化吸收剂网的功能需要，喷嘴1的布置不局限于道路旁侧，也可以布置在道路隔离带等区域。

其中，用于容置吸收剂溶液的容器2，其进液口与水源连通，具体地，水源可以为专用供水管路，也可以采用现有道路旁侧绿化带的喷淋管路；当然，也可以设置独立水箱。容器2的进料口与投料装置3的出料口连通，分别注入溶剂-水和溶质-吸收剂。实际应用时，可根据具体车况尾气排放、不同物质性能、价格等因素，选择物质A和物质B与水的配比，确定适当的吸收液浓度。例如，可以只加入碱性物质A或者只加入与CO反应的物质B，也可以同时加入物质A和物质B。

这里，物质A优选为NaOH、Na₂CO₃、NH₃、Na₂SO₃或Ca（OH）₂，物质B优选为I₂O₅、Fe₂O₃或CuO。

本方案采用吸收法对汽车行驶道路区域的汽车尾气进行再处理，使进一步扩散至大气中的pm₂.₅和NO_x、CO等有毒气体均能降到最低。具体地，利用混合气体中各种成分在吸收剂中的溶解度不同，或与吸收剂中的组分发生选择性化学反应，从而将有害组分从气流中分离出来。根据吸收过程中发生化学反应与否，可以分为物理吸收和化学吸收。首先，作为吸附载体的水雾增加湿度，在道路上空形成防护网，可以利用物理吸收法附着汽车尾气中的pm2.5，限制其扩散至大气中；对于NOx等有毒气体，一方面可以利用水的物理吸收降低其扩散量，另一方面可以利用碱性溶液中的碱性物质（NaOH、Na₂CO₃、NH₃、Na₂SO₃、Ca（OH）₂等）与其发生化学反应，达到环境治理目的；而对于尾气中的CO，则可利用I₂O₅、Fe₂O₃、CuO等与其发生氧化反应，生成CO₂和其他产物。如此设置，最终排放至大气中的NOx可大大减少，因而可降低大气中臭氧浓度，避免后续治理难度的加大，从而有效降低了控制治理成本。相关反应式如下（以氢氧化钠NaOH和五氧化二碘I₂O₅为例）：

1、氢氧化钠与二氧化氮反应：2NaOH+2NO₂=NaNO₃+NaNO₂+H₂O；

2、五氧化二碘与一氧化碳反应：5I₂O₅+CO=I₂+5CO₂；

3、氢氧化钠与二氧化碳反应：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；

4、碳酸钠与二氧化碳反应：Na₂CO₃+H₂O+CO₂=2NaHCO₃(碱性环境中沉淀析出)。

其中，上述吸收剂溶液的雾化采用高压微雾装置4与增压泵5配合实现。如图所示，增压泵5的取液口与容器2的出液口连通，高压微雾装置4的进液口与增压泵5连通，用于将容器2中的溶液形成高压微雾并输出；也就是说，利用增压泵5将水压提高，通过高压微雾装置4形成微雾颗粒后，经由耐高压输送管线输送至各喷嘴1，从而将雾化后的吸收剂溶液迅速扩散至汽车行驶的道路区域。可以理解的是，高压微雾装置4和增压泵5均可以采用现有技术实现，例如，增压泵可以采用高压柱塞泵、离心泵或者叶片泵等，故本文不再赘述。

需要说明的是，对于构成吸收剂网的喷嘴1而言，每个喷嘴1的结构形式和喷啉方向可以相同，也可以不同，以适应具体车行环境，而非局限于图中示意性的一致。特别地，该喷嘴1优选能够调节工作角度的喷嘴，由此提高其可适应性。

为了进一步提高改善汽车行驶道路区域含氧环境，投料装置3在投入与CO反应的物质B的同时，将与CO₂反应的物质C投入容器内。如此设置，当I₂O₅、Fe₂O₃、CuO等A物质与尾气中的CO发生氧化反应，生成CO₂和其他产物的同时，叶绿素铜钠盐或者蓝藻等光合放氧物与CO₂反应的C物质在光照作用下发生光和作用，生成氧气和葡萄糖。相关反应式如下（以叶绿素铜钠盐为例）：

${\mathrm{CO}}_2+H_{2}O\stackrel{\mathrm{cbloroplast},\mathrm{light}}{\→}{C}_6{H}_{12}{O}_6+O_2$

如此设置，在降低空气中氮氧化物含量的基础上，本方案还能够进一步提高汽车行驶道路区域含氧量。

另外，该汽车尾气净化系统还可以增设搅拌装置6，其搅拌头内置于容器2内，以便在每次注入水和吸收剂时进行充分搅拌混合，提高溶解效率。如此设置，一方面能够在吸收剂溶剂液量不足时，及时提供混合充分的补给液；同时，不会影响雾化吸收剂的成分品质，确保空气中氮氧化物含量的有效降低。

此外，基于本实用新型的设计构思，可以进一步增加自动控制功能，以提升该汽车尾气净化系统的可操作性。请参见图2，该图示了第二实施例所述汽车尾气净化系统的工作简图。

本方案与第一实施例相比，增加了自动控制功能；为了清楚示出两者的区别和联系，相同功能构件在图中采用了相同的标记进行标示。如图2所示，容器2的进液管路上设置有第一电控阀7，同时在容器2内设置用于检测液位的液位传感器8。控制器9接收液位传感器8所检测的当前液位，可根据第一液位信号输出开启控制信号至第一电控阀和投料装置的控制端口，也就是说，在相对较低液位时进行水及吸收剂的补给，确保系统正常运行；并可根据第二液位信号输出关停信号至所述第一电控阀和所述投料装置的控制端口，该第二液位信号所表征的液位高度大于第一液位信号所表征的液位高度，相对而言，可在相对较高液位结束水及吸收剂的补给，具有较好的可操作性。例如，可以选择技术相对较为成熟的液位变送器。

实际上，可预先设定较低的第一液位高度和较高的第二液位高度，具体地，当液位传感器8检测到当前液位达到第一液位高度时，可输出一高电平信号至控制器9，而当前液位达到第二液位高度时，可输出一低电平信号至控制器9，基于此，控制器9输出上述开启控制信号或关停信号，实现自动控制。

当然，在连通多个喷嘴1的耐高压管路上还可以增设第二电控阀10，这样，当液位传感器8检测到当前液位达到第一液位高度时，控制器9还输出关停信号至第二电控阀10的控制端口，可避免系统空运行状况的发生。

为防止夜间或车辆少时系统运行造成不必要的浪费，高压微雾装置4可以应具有定时开关功能，该高压微雾装置4的定时开关（图中未示出），可预先设定以实现夜间关停，或者，还可以根据相应路段的车流量进行自定义调定。

也即增加有自动启停功能。当然，还采用另外的实现方式一种方式是在道路旁侧或者道路隔离带区域设置汽车流量传感器11，由此可获取当前车流量并输出至控制器9，根据汽车流量传感器11获取的当前汽车流量输出启停信号至高压微雾装置4的控制端口，理论上，同样可根据不同时段进行启停，防止夜间或车辆少时系统运行造成不必要的浪费，可进一步控制空气净化成本。

综上，本方案可通过调整喷嘴的方向和数量，使喷嘴喷出的雾状吸收剂在道路上方形成防护网，此防护网同时相当于反应池，吸收液经喷嘴雾化后，其实质在于降低对汽车已经排出、即将进入大气污染扩散的尾气污染物含量，将城市道路作为一个“固定污染源”，在道路上空进行物理及化学再吸收，以减少进入大气环流的污染物。也就是说，在污染上游路径的进行处理，达到减排降污的环保作用。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车尾气净化系统，其特征在于，包括：

容器，其进液口用于与水源连通；

投料装置，其出料口与所述容器的进料口连通，用于将碱性物质和/或与CO反应的物质投入所述容器内；

增压泵，其取液口与所述容器的出液口连通；

高压微雾装置，其进液口与所述增压泵连通，用于将所述容器中的溶液形成高压微雾并输出；和

多个喷嘴，分别通过耐高压管路与所述高压微雾装置的输出口连通；所述喷嘴用于设置在道路旁侧或者道路隔离带区域。

2.根据权利要求1所述的汽车尾气净化系统，其特征在于，所述投料装置在投入与CO反应的物质的同时，将与CO₂反应的物质投入所述容器内。

3.根据权利要求2所述的汽车尾气净化系统，其特征在于，所述碱性物质具体为NaOH、Na₂CO₃、NH₃、Na₂SO₃或者Ca（OH）₂。

4.根据权利要求2所述的汽车尾气净化系统，其特征在于，所述与CO反应的物质具体为I₂O₅、Fe₂O₃或者CuO。

5.根据权利要求2所述的汽车尾气净化系统，其特征在于，所述与CO2反应的物质具体为叶绿素铜钠盐或蓝藻。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的汽车尾气净化系统，其特征在于，还包括：

第一电控阀，设置在所述容器的进液管路上；

液位传感器，用于检测所述容器内的液位；和

控制器，根据第一液位信号输出开启控制信号至所述第一电控阀和所述投料装置的控制端口，并根据第二液位信号输出关停信号至所述第一电控阀和所述投料装置的控制端口，所述第二液位信号所表征的液位高度大于所述第一液位信号所表征的液位高度。

7.根据权利要求6所述的汽车尾气净化系统，其特征在于，还包括：

第二电控阀，设置在连通多个所述喷嘴的耐高压管路上；

所述控制器根据所述第一液位信号还输出关停信号至所述第二电控阀的控制端口。

8.根据权利要求7所述的汽车尾气净化系统，其特征在于，还包括：

汽车流量传感器，用于设置在道路旁侧或者道路隔离带区域；

所述控制器，还根据所述汽车流量传感器获取的当前汽车流量输出启停信号至所述高压微雾装置的控制端口。

9.根据权利要求1所述的汽车尾气净化系统，其特征在于，还包括：

搅拌装置，其搅拌头内置于所述容器内。

10.根据权利要求1所述的汽车尾气净化系统，其特征在于，所述高压微雾装置具有定时开关。