CN205164424U - 气体内杂质的净化分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气体内杂质的净化分离装置，该装置包括主管道、物料储存罐、喷头、物料收集罐和过滤装置；主管道包括依次连通的进气段、杂质吸附段、物料收集段和排气段；物料储存罐底部通过进料管道与喷头进液端连通，喷头出液端与杂质吸附段的管壁连通，物料收集罐与杂质收集段连通，杂质收集段和排气段之间设置有用于过滤气体的过滤装置。本实用新型利用热释电材料微粒作为载体在气流中起到本身的拦截作用的同时，利用热释电材料在温度和压力变化下产生静电场的性质对杂质进行主动吸附，并且利用表面液体层增强吸附功能，集合静电吸附和液体吸附的优点，对微粒及杂质进行收集，循环再利用，从而实现对杂质进行净化分离的目的。

Description

气体内杂质的净化分离装置

技术领域

本实用新型涉及气体净化领域，尤其是涉及一种气体内杂质的净化分离装置。

背景技术

空气净化技术分为工业废气净化技术和家用空气净化技术。

目前在国际国内针对工业废气处理，有机废气处理的方法主要有物理法、化学法、生物法，包括吸附、直接燃烧、催化燃烧、化学氧化、生物滤池等处理手段，现阶段我国目前针对废气处理工艺主要有：隔离法、燃烧法、吸收法、冷凝法、等离子低温催化氧化法、静电吸附法等。

例如，柴油尾气净化的主流技术为采用柴油颗粒过滤器(DieselParticulateFilter)进行过滤，具体是指将其安装在柴油车排气系统中,设置在排气管尾段,使用蜂窝式过滤,使用催化剂来再生燃烧沉积的碳粒,从而降低排气中颗粒物(PM)的装置，简称DPF。

DPF能够有效地净化排气中70％——90％的颗粒，是净化柴油机颗粒物最有效、最直接的方法之一，已在国际上实现了商品化。

DPF安装在柴油机排气管上，排气通过时，PM被滤芯吸附过滤。但随着工作时间的增加，滤芯内部PM增加，导致排气背压升高，将影响柴油机的动力性和经济性。清除滤芯上的PM被称作DPF的再生。DPF面临的最大挑战就是再生问题。

缺点：初次投入成本过高,其需要复杂的电控设备及稀有金属催化剂，导致其成本难以下降，使得柴油车的成本增加一至两万，我国进入该领域的研究时间较短，DPF成熟的技术大都掌握在国外的手中，同时由于DPF中PM重生所用稀有金属催化剂会被二氧化硫毒化,导致催化剂效率下降,使得DPF净化效率下降,而我的柴油现阶段硫含量过高,达到1000PPM，而国外的柴油中硫含量标准仅为50PPM。

目前，家用空气净化的主流技术为过滤技术和静电集尘技术。

在过滤技术中，根据功能的不同可以分为集尘滤网、去甲醛滤网、活性炭滤网以及HEPA滤网等。过滤技术的优势在于结构简单，通常是滤网+风机，缺点是滤网的寿命有限，当使用一定时间后，用户必须及时更换滤网，特别是HEPA滤网。例如在空气质量相对好的地区，用户更加愿意选择采用过滤技术的产品，但是在空气污染浓度较大的地区，滤网的实际使用寿命要短得多。

静电集尘技术是利用高压静电吸附的原理，将空气中的污染物去除由于采用静电集尘技术的产品配备发电极和集尘网，集尘网可以通过水洗的方式清洁，所以采用这类技术的产品也被称为“无耗材”产品。采用静电技术的产品市场占比不高。静电集尘技术并没有大规模发展的根本原因在于对臭氧浓度的控制，当室内臭氧浓度达到一定比例时，将对人体健康带来危害。

另外，最好的HEPA滤网的单次过滤效率可以达到99％，但是静电集尘技术单次只能达到70％，静电除尘是。例如在PM2.5浓度达到300的区域，HEPA过滤网一般要3个月更换一次，但是静电集尘技术产品的集尘网必须每周水洗一次，否则停留在上面的污染物会导致二次污染。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种气体内杂质的净化分离装置，包括主管道、物料储存罐、喷头、物料收集罐和过滤装置；

所述主管道包括依次连通的进气段、杂质吸附段、物料收集段和排气段；所述物料储存罐底部通过进料管道与喷头进液端连通，所述喷头出液端与杂质吸附段的管壁连通，所述物料收集罐与杂质收集段连通，所述杂质收集段和排气段之间设置有用于过滤装置。

进一步的，所述物料储存罐与喷头进液端连通的进料管道上设置有输送泵。

进一步的，所述物料收集罐通过出液管道与物料储存罐连通，所述出液管道上设置有输送泵。

进一步的，还包括温度调节器，所述温度调节器安装在杂质吸附段、物料储存罐或者进料管道上。

进一步的，所述主管道的内壁上设有防护层。

进一步的，还包括磁控装置，所述磁控装置安装物料混合段上。

进一步的，所述磁控装置采用电磁铁或永磁体。

进一步的，所述喷头在进气段内的喷射方向垂直于含杂质气体的气流方向。

进一步的，所述物料储存罐内部设置过滤网，所述过滤网的网眼孔径小于热释电材料粒径，同时大于杂质的粒径，用于将热释电材料微粒或磁性微粒与杂质进行有效的过滤分离。

进一步的，所述过滤网分为横向的直线过滤段和竖向的弯折过滤段，经输送管道输送的杂质和热释电材料微粒或磁性材料微粒的混合物料首先进入直线过滤段进行过滤，滞留在直线过滤段的热释电材料微粒或磁性材料微粒经液体冲刷沿弯折过滤段的过滤网向下移动，并积累在弯折过滤段底部，经弯折过滤段底部连通的管道输出，物料储存罐底部还安装有排液管道，用于对含有杂质的液体排出。

采用上述技术方案，本实用新型产生的技术效果有：

1、拦截加主动吸附；

在温度和压力变化下，热释电微粒产生静电场对杂质进行主动吸附，并结合液体吸附的优点，进行多种吸附；并且静电场的主动吸附作用,对亚微米以下的微粒产生突出的吸附作用。

2、廉价，先期投资少；

无需复杂电控装置，相对车辆净化领域的DPF技术的稀有金属催化剂，其不会产生硫中毒失效，且初始费用低于十分之一，相比静电捕集技术，其体积小、初始投资低、耗能及运营成本低。

3、液体净化；

本技术可以通过液体种类的选择，实现多种目的，如PM过滤、产生负离子、甲醛吸附，除硫除硝等。

4、负离子净化；

由于热释电材料本身的性质，在产生高强静电场的同时，电离空气中的水，产生有益健康的负离子，负离子的产生也可作用于空气的净化。

5、节能节材；

相比其他湿法净化，微粒液体将因为静电场的吸附作用而产生聚集，从而节约用料，其耗材的产生主要在于液体。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的气体内杂质的净化分离装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的气体内杂质的净化分离装置的结构示意图；

图3为本实用新型物料储存罐的结构示意图；

附图标记：

1-主管道；2-物料储存罐；3-喷头；

4-磁控装置；5-过滤装置；6-物料收集罐；

7-输送泵；8-温度调节器；9-过滤网；

10-排液管道；11-进气段；12-杂质吸附段；

14-物料收集段；15-排气段；16-防护层；

21-直线过滤段；22-弯折过滤段。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型与现有技术最大的区别在于不使用过滤介质或者静电除尘设备，反向思考地使用粉尘过滤粉尘，具体来说是热释电材料或磁性材料微粒粉末进行除尘，在除尘中采用以尘除尘的方式，利用电磁功能性材料微粒在温度变化和压力变化下产生的表面静电场，磁性粉末所具有的磁响应性，较大粒径微粒的粒径差(与过滤网过滤直径的差别)以及液体除尘的辅助等方式，使用单一方式或者复合方式来达到过滤分离的目的。

实施例一

如图1所示，本实用新型实施例一提供的气体内杂质的净化分离装置的结构示意图。

一种气体内杂质的净化分离装置，包括：主管道1、物料储存罐2、喷头3、物料收集罐6和过滤装置5；

所述主管道1包括依次连通的进气段11、杂质吸附段12、物料收集段14和排气段15；

优选地，所述进气段11、杂质吸附段12、物料收集段14和排气段15设计为一体结构。

优选地，在主管道1的上述各个反应段的内壁上设有防护层16，防护层16可以采用四氟乙烯涂层，其具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力，防护层16可以有效减小主管道1内壁的磨损及耐腐蚀性能。

所述物料储存罐2内灌装有液体物料，将热释电材料微粒与液体物料混合，因密度差原因使热释电材料微粒沉积至物料储存罐底部，物料储存罐的底部通过进料管道与喷头3进液端连通，所述喷头3出液端与杂质吸附段的管壁连通。

优选地，所述喷头3在进气段11内的喷射方向垂直于含杂质气体的气流方向。

优选地，所述物料储存罐2与喷头3进液端连通的进料管道上设置有输送泵7，输送泵7用于输送液态的热释电材料微粒，并施加一定的压力使液态的热释电材料微粒在杂质吸附段12内进行雾化喷射，并在杂质吸附段形成复合微粒构成的过滤幕，使进气段11内的通入的携带杂质的气体能够与热释电材料微粒进行充分混合过滤。

优选地，在进气段或杂质吸附段的管道处设置有温度调节器8，温度调节器8用于催发热释电材料微粒发生热释电效应的性质，在热释电材料微粒表面形成高强静电场，对气体中的杂质进行吸附。

对于存在相应高温的气体(如发动机尾气)进行净化时，由于管道内气体自带温度变化可以激发热释电材料微粒的高强静电场，因此可以不使用温度调节器进行升温，体现出节能环保特点；

对于一些温度较低的气体进行净化时，则可以利用温度调节器对混合气体或者热释电材料微粒进行加热，使微粒的温度变化，以达到激发电磁功能微粒产生静电场的条件。

本实施例中，温度调节器可以设置在在杂质吸附段、物料储存罐或者进料管道外部，可以采用电热管或者电热板等形式对管道壁进行加热，进而对管道内的热释电材料微粒实现温度变化，产生热释电效应。

另外，温度调节器还可以设置在杂质吸附段的管道内壁，温度调节器可以采用红外线温度调节器，在管道内部上壁安装红外线温度调节器照射加热气流中的微粒，同时使微粒产生热释电效应。

另外，本实施例中还可以利用北方冬天室内暖气温度与室外的温度差，对微粒降温或者加热实现温度变化，产生热释电效应。

本实施例中还可以利用房屋内与室外的温度差，对微粒降温或者加热实现温度变化，产生热释电效应。

本实施例中，根据用途的不同，液体的种类可以采用不易挥发的聚乙二醇溶液液、冰点低的乙二醇溶液，疏水型的机油，脱硝的碳酸类溶液等等。

所述物料收集罐6与杂质收集段14底部连通。优选地，所述物料收集罐6通过出液管道与物料储存罐2连通，所述出液管道上设置有输送泵7，输送泵7用于将杂质收集罐内的杂质及热释电材料微粒输送至物料储存罐2内；

在物料储存罐2内利用现有技术对杂质和热释电材料微粒进行分离，分离的方法有：利用粒径差别的分离法，利用密度的差别分离法，利用磁性功能的差别分离法等。

本实施例以过滤网分离为例进行说明。

如图3所示，物料储存罐2内部设置过滤网9，所述过滤网的网眼孔径小于热释电材料粒径，大于杂质的粒径，进而将输送的通过杂质与热释电材料微粒或磁性材料微粒混合物料进行有效的分离，其中过滤网9分为横向的直线过滤段21和竖向的弯折过滤段22，经输送管道输送的杂质和热释电材料微粒或磁性材料微粒的混合物料首先进入直线过滤段进行过滤，滞留在直线过滤段的热释电材料微粒或磁性材料微粒经液体冲刷沿弯折过滤段的过滤网向下移动，并积累在弯折过滤段底部，经弯折过滤段底部连通的进液管道输出。另外，在直线段底部还安装有排液管道10，用于对含有杂质的液体排出，利用相关设备对杂质进行过滤。

在杂质收集段14和排气段15之间设置有过滤装置5，过滤装置5可以是过滤网，过滤网的目数根据微粒和杂质的直径进行调整，过滤网用于隔离游离杂质以及吸附有杂质的热释电材料微粒，增强净化效果。

本实施例中，过滤装置5还可以选用其它常用过滤产品，这里不仅仅局限于过滤网。

本实用新型提供的装置的使用温度由本装置各个部件的耐温性能、液体的耐受温度(影响液体的蒸发消耗)，以及微粒的耐受温度(热释电材料的居里温度，比如不同电气石的居里点在800摄氏度左右分布，钛酸钡的居里点在130度左右)所决定，因此最佳使用温度控制在100摄氏度以下。

下面说明利用本实施例的气体内杂质的净化分离装置进行杂质净化分离的方法，包括如下步骤：

S1，向主管道内通入具有一定流速的携带杂质的气体，通过喷头向管道内喷入雾状的表面附着液体的热释电材料微粒，在管道内形成过滤幕，使气体的杂质在穿过过滤幕过程中充分与热释电材料微粒混合接触；

S2，在过滤幕产生拦截过滤作用的同时，在主管道内相应的温度与压力变化下，热释电材料微粒产生热释电效应，其表面静电场对气体中的杂质进行主动吸附，同时微粒的表面层液体对杂质产生粘附作用；

S3，通过过滤装置对吸附有杂质的热释电材料微粒进行过滤，使吸附有杂质的热释电材料微粒因重力掉落至物料收集罐内；

S4，利用输送泵将物料收集罐内的吸附有杂质的热释电材料微粒输送至物料储存罐内，在物料储存罐内进行杂质分离后，对热释电材料微粒进行再循环利用。

所述热释电材料微粒包括但不限于电气石微粒、钛酸钡陶瓷微粒或以铁粉为核、电气石微粒为壳，利用高速冲击法复合的微粒。

实施例二

本实施例目的是利用磁性微粒对气体中的杂质进行吸附过滤，在实施例一中提供的气体内杂质的净化分离装置的结构基础上，请参照图2，本实施例中在物料混合段上还安装了磁控装置4，其在杂质吸附段13内形成的磁场用于对混合气体中的磁性材料微粒的运动方向进行控制，同时增加磁性材料微粒的运动频率，进而增加与气体中杂质的接触面，提高净化效果。

优选地，磁控装置4可以选择电磁铁或者永磁体，在杂质吸附段的管道外侧安装不同形状的磁控装置4，在管道内形成不同的磁场，通过磁场控制微粒流向，同时，可以对杂质吸附段的管道形状进行相应改变，使杂质吸附段的管道处于磁场的可控范围内。

下面说明利用实施例二的体内杂质的净化分离装置进行杂质净化分离的方法，包括如下步骤：

S1，向主管道内通入具有一定流速的携带杂质的气体，通过喷头向管道内喷入雾状的表面附着液体的磁性材料微粒，在管道内形成过滤幕，使气体的杂质在穿过过滤幕过程中充分与磁性材料微粒混合接触过滤，微粒的表面层液体对杂质产生粘附作用；

S2，利用磁控段的磁力作用，对混合气体中的磁性材料微粒的运动方向及位移进行控制，调整过滤微粒幕在管道内的排列密度和排列方向，使磁性材料微粒对杂质进行充分吸附，并富集于杂质收集段，通过过滤装置对吸附有杂质的磁性材料微粒进行再次过滤，使吸附有杂质的磁性材料微粒因重力或惯性作用掉落至物料收集罐内；

S3，利用输送泵将物料收集罐内的吸附有杂质的磁性材料微粒输送至物料储存罐内，在物料储存罐内进行杂质分离后，对磁性材料微粒进行再循环利用。

上述各个实施例中气体中携带的杂质包含水银、硅氧烷、超细颗粒、重金属、气味物质、放射性物质等杂质。

本技术相较于现有的技术方法，尤其是采用热释电材料微粒对于微米以下杂质除尘具有突出的效果，尤其适用于使用初效过滤处理后的气体，以及温度与常温有较大温度差的气体。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种气体内杂质的净化分离装置，其特征在于：包括主管道、物料储存罐、喷头、物料收集罐和过滤装置；

所述主管道包括依次连通的进气段、杂质吸附段、物料收集段和排气段；所述物料储存罐底部通过进料管道与喷头进液端连通，所述喷头出液端与杂质吸附段的管壁连通，所述物料收集罐与杂质收集段连通，所述杂质收集段和排气段之间设置有用于过滤气体的过滤装置。

2.根据权利要求1所述的气体内杂质的净化分离装置，其特征在于：所述物料储存罐与喷头进液端连通的进料管道上设置有输送泵。

3.根据权利要求2所述的气体内杂质的净化分离装置，其特征在于：所述物料收集罐通过出液管道与物料储存罐连通，所述出液管道上设置有输送泵。

4.根据权利要求3所述的气体内杂质的净化分离装置，其特征在于：还包括温度调节器，所述温度调节器安装在杂质吸附段、物料储存罐或者进料管道上。

5.根据权利要求4所述的气体内杂质的净化分离装置，其特征在于：所述主管道的内壁上设有防护层。

6.根据权利要求5所述的气体内杂质的净化分离装置，其特征在于：还包括磁控装置，所述磁控装置安装在杂质吸附段上。

7.根据权利要求6所述的气体内杂质的净化分离装置，其特征在于：所述磁控装置采用电磁铁或永磁体。

8.根据权利要求1所述的气体内杂质的净化分离装置，其特征在于：所述喷头在进气段内的喷射方向垂直于含杂质气体的气流方向。

9.根据权利要求3所述的气体内杂质的净化分离装置，其特征在于：所述物料储存罐内部设置过滤网，所述过滤网的网眼孔径小于热释电材料粒径，同时大于杂质的粒径，用于将热释电材料微粒或磁性微粒与杂质进行有效的过滤分离。

10.根据权利要求9所述的气体内杂质的净化分离装置，其特征在于：所述过滤网分为横向的直线过滤段和竖向的弯折过滤段，经输送管道输送的杂质和热释电材料微粒或磁性材料微粒的混合物料首先进入直线过滤段进行过滤，滞留在直线过滤段的热释电材料微粒或磁性材料微粒经液体冲刷沿弯折过滤段的过滤网向下移动，并积累在弯折过滤段底部，经弯折过滤段底部连通的管道输出，物料储存罐底部还安装有排液管道，用于对含有杂质的液体排出。