CN207615020U - 大气悬浮颗粒物收集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大气悬浮颗粒物收集器，包括设置在支撑架体上的多个除霾单元，每一除霾单元均包括壳体，在壳体的进出口处均设置有防护网罩，靠近出口处的壳体内设置有抽风扇；靠近进口处的壳体内设置有滤网，滤网之后依次间隔交错排列设置有多组正极吸附板和负极吸附板，水平间隔穿设的正极棒和负极棒分别与正、负极吸附板连接，正、负极吸附板上交错开设有通气孔，并涂覆有导电黏胶层。本实用新型通过高压电场裂解、离散、吸附空气中粒径在0.01‑100微米的悬浮颗粒物，从根本上消除了大气中的悬浮颗粒，改善空气状况，其吸收速度快，吸收效率高，对于粒径为0.01‑100微米的悬浮颗粒物，其收集率达99.99%。

Description

大气悬浮颗粒物收集器

技术领域

本实用新型涉及用于颗粒物收集的环保设备，尤其是涉及一种大气悬浮颗粒物收集器。

背景技术

雾霾天气是一种大气污染状态，雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是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。造成雾霾的源头多种多样，如汽车尾气、工业排放、建筑扬尘、垃圾焚烧，甚至火山喷发等等。雾霾能使大气浑浊，视野模糊并导致能见度恶化。由于雾霾中存在的对人体有害的细小粉粒状的漂浮颗粒物种类较多，直径在2.5微米以下者，可直接通过呼吸系统进入人体支气管甚至肺部，所以雾霾可以造成呼吸道、脑血管、鼻腔炎等疾病，对人体危害很大。

为消除和降低雾霾对人体的危害，除采用机动车限号运行、建筑工地要实行降尘处理、不准焚烧秸秆等多项管理措施外，目前也有许多除霾产品和设备问世。但是目前所见的除雾霾产品和设备多是在室内使用（如空气净化器等），并没有对室外大气污染环境实施净化的装置。马路上的洒水车、喷雾车也是治标不治本。而且，现有的空气净化设备多采用静电吸附原理收集颗粒物，当出现吸附饱和、阻塞或净化条件解除时，颗粒物很容易游离回空气中，没有有效锁定颗粒物的措施；此外，由于颗粒物的性质非常复杂，现有的净化设备并不能实现彻底净化。这种并非从本质上消除空气污染的方法，只能是事倍功半，效果不佳。同时，以牺牲大量的生产建设活动为代价，必将引发其他问题，造成社会资源的巨大浪费。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种适用范围广、净化能力强且效果显著的大气悬浮颗粒物收集器，以期彻底解决雾霾问题。

为实现上述目的，本实用新型可采取下述技术方案：

本实用新型所述的大气悬浮颗粒物收集器，包括支撑架体，所述支撑架体上水平设置有多个结构相同的除霾单元，每一所述除霾单元均包括壳体，所述壳体由前后相连的直筒和圆锥筒组成，在所述直筒的进口处和所述圆锥筒的出口处均设置有防护网罩，靠近出口处的所述圆锥筒内腔中设置有抽风扇；

靠近所述防护网罩的所述直筒内设置有滤网，所述滤网之后依次间隔交错排列设置有多组正极吸附板和负极吸附板，水平间隔穿设在所述直筒内腔中的正极棒和负极棒分别与所述正极吸附板和负极吸附板连接，在所述正极吸附板和负极吸附板上交错开设有通气孔，其外表面上涂覆有导电黏胶层。

所述正极吸附板和负极吸附板结构相同，均由镶嵌在环形绝缘卡槽中的四层孔板组成，其中两侧孔板上的通气孔为鱼鳞孔，其翘起尖角面均朝外布置，可以更进一步提高极板的吸附力。

进一步地，所述鱼鳞孔呈边长5mm的三角形孔，其翘起尖角分离距离≥3mm；单层孔板厚度为1 mm±0.1mm，通气孔直径为3~10mm，相邻孔板间距离为5mm。

所述滤网包括在所述直筒内腔中依次间隔设置的网孔直径为1mm的一级滤网和网孔直径为0.1mm的二级滤网，所述一级滤网表面设置有电加热丝，用于滤除空气中所含的大颗粒物和水分，以及防止在低温时一级滤网表面发生冻结现象。

所述除霾单元底部设置有与所述一级滤网相对应的排水孔，所述排水孔与位于壳体外的引水管相连，可以方便地收集和排出水分。

所述正极吸附板/负极吸附板与穿设其中的正极棒/负极棒的结合处设置有金属导电套管，所述负极吸附板/正极吸附板与穿设其中的正极棒/负极棒的结合处设置有绝缘套管。

所述正极棒通过高压引线与外部电压+2.1kv、输出电流10mA的直流电源连接；负极棒与外部电压-2.1kv、输出电流10mA的直流电源连接。

所述直筒和圆锥筒内靠近防护网罩处分别设置有进口空气质量探测器和出口空气质量监测器。

所述进口空气质量探测器的信号输出端分别与控制器和显示器的信号输入端连接，所述控制器的控制输出端与正、负极棒控制开关的控制输入端、抽风扇的控制输入端分别相连；所述出口空气质量监测器的信号输出端与所述显示器的信号输入端连接，达到自动控制的目的。

所述正极棒和负极棒两端均通过绝缘十字固定架与所述壳体内壁相连接，所述滤网中间位置处穿设有水平设置的高压绝缘中轴，所述高压绝缘中轴两端设置有与所述直筒内壁固定相连的固定支撑架。

本实用新型首先通过滤网滤除大颗粒物和空气中携带的水分，接着通过高压电场吸附空气中粒径在0.01-100微米的悬浮颗粒物，进而对其裂解、离散，从根本上消除了大气中的悬浮颗粒，改善空气状况。其吸收速度快，吸收效率高。经实验，对于粒径为0.01-100微米的悬浮颗粒物，其收集率可达99.99%。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的右视图。

图3是图1中除霾单元的结构示意图。

图4是图1中三孔绝缘十字固定架的结构示意图。

图5是图1中两孔绝缘十字固定架的结构示意图。

图6是图1中正、负极吸附板的安装结构示意图。

图7是图6中第一、第四极板结构示意图。

图8是图6中第二极板结构示意图。

图9是图6中第三极板结构示意图。

图10是图1中自动控制系统及供电系统结构图。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型所述的大气悬浮颗粒物收集器，包括设置有多个除霾单元M的支撑架体L。为了达到净化空气的目的，一般间隔200米在道路（高速公路等）沿线或空气严重污染区域安装。为增强支撑架体L稳定性，将支撑架体L的支腿埋置在地面以下，支撑架体L地面以上部分则设置有多个（一般为五层）置物平台，每层置物平台上并排安装有两个除霾单元M。

如图3所示，上述除霾单元M结构相同，均包括壳体1，该壳体1由1mm厚的钢板制成，包括前后焊接相连的直筒和圆锥筒，直筒有利于气流顺畅进入，圆锥筒则有利于保证抽风效果，防止气体倒流。直筒的进口和圆锥筒的出口分别安装有防止飞鸟、异物进入的不锈钢菱形防护网罩2.1、2.2。直筒内位于防护网罩2.1之后安装有与直筒内壁密封相连的一级滤网3.1和二级滤网3.2，一级滤网3.1为带有棉绒毛吸水层的网孔为1mm的滤网，主要用于滤除水珠和吸附粒径≥1㎜的颗粒物，壳体1底部开设有用于收集一级滤网3.1滴渗水的排水孔3.3，该排水孔3.3与壳体1外的引水管3.4相连接，可以及时收集水分并将其排出壳体1外，为了防止在低温时一级滤网3.1表面发生冻结现象，在其表面加装电加热丝16；二级滤网3.2的网孔为0.1mm，用于吸附75μm≤粒径≤1㎜的颗粒物。

一级滤网3.1和二级滤网3.2之间穿设有高压绝缘中轴3.5，该高压绝缘中轴3.5前后两端通过固定支撑架与直筒内壁固连相连，且高压绝缘中轴3.5后端延伸穿设在三孔绝缘十字固定架4.1（见图4）上进行固定，三孔绝缘十字固定架4.1后侧安装有两孔绝缘十字固定架4.2（见图5），三孔绝缘十字固定架4.1和两孔绝缘十字固定架4.2之间水平安装有并列设置的正极棒5.1和负极棒5.2，正极棒5.1和负极棒5.2上则穿设有36片交错排列的正极吸附板和负极吸附板，其中，正极棒5.1与正极吸附板、负极棒5.2与负极吸附板均通过金属导电套管6相连，负极棒5.2与正极吸附板、正极棒5.1与负极吸附板均通过绝缘套管7相连，当打开正、负极棒5.1、5.2与2.1kv、10毫安高压电源之间的控制开关时，每对正、负极吸附板之间会产生4200伏左右的相对电压静电场。

通常情况下，将上述36片交错排列的正极吸附板和负极吸附板平均分为9组设置。如图6所示，每组所包含的第一极板9.1、第二极板9.2、第三极板9.3和第四极板9.4依次卡接在一个与直筒内壁密封相连的环形绝缘卡槽8内。上述第一极板9.1、第二极板9.2、第三极板9.3和第四极板9.4厚度为1mm±0.1mm，间距为5mm；如图7所示，位于外侧的第一极板9.1和第四极板9.4上均开设有边长5mm的三角形鱼鳞孔9.5，其孔间距为5mm，且翘起尖角面均朝外布置，翘起尖角分离距离≥3mm，有利于提高极板对带电颗粒的吸附力；如图8所示，第二极板9.2上开设有直径为5mm、孔间距为10mm的第一圆孔9.6，如图9所示，第三极板9.3上开设有直径为3mm、孔间距为6mm的第二圆孔9.7。相邻极板上的通气孔均呈不对应交错分布状态，使气流呈S形，通过延长颗粒行走路径长度，提高极板对颗粒物的吸附力。同时，为了防止被吸附的颗粒重新逃逸到大气中，在正极吸附板和负极吸附板表面均涂覆有0.6mm厚的导电黏胶层，颗粒物一旦被黏贴上，将无法分离，很难“逃脱”。当导电黏胶层达到吸附极限值时，需要更换新的正、负极吸附板。为了便于气流导出，在圆锥筒内还安装有抽风扇10。

具体地，混杂有颗粒物（包含CO、NOx、烷烃类化合物等大分子团）的煤烟、化学烟雾、雾尘等气体在经过一级滤网3.1和二级滤网3.2的预处理后，以1米/秒左右的速度进入正、负极吸附板区域。首先，在高压电场作用下，携带负电荷的颗粒物迅速贴上第一块正极吸附板，携带正电荷的颗粒物迅速贴上第一块负极吸附板，原本不携带电荷的颗粒物则在高压场的强力作用下瞬间荷电，并迅速贴上正极吸附板或负极吸附板；其次，剩余颗粒物随气流运行至其余正负极吸附板间，被再次吸附或电离后吸附；最终，气流在离开正负极吸附板区域时，其中所含的粒径为0.01-100微米的悬浮颗粒物清除率可达99.99%。需要说明的是：上述气流速度为1米/秒左右，而高压电场中荷电颗粒物的运动速度远远高于该速度，所以抽风扇10造成的气流运动不影响高压电场对颗粒物的收集；气流中的悬浮颗粒物一旦被正极吸附板和负极吸附板表面均涂覆的导电黏胶层黏贴上，将无法分离，再难“逃脱”，从而避免对大气造成的二次污染，而气流中混杂的大分子团则转化为CO2、H2、O2和N2随气流一起排出壳体外。

上述直筒和圆锥筒内靠近防护网罩2.1、2.2附近分别设置有进口空气质量探测器11.1和出口空气质量监测器11.2。如图10所示，进口空气质量探测器11.1的信号输出端与控制器12的信号输入端、显示器13的信号输入端分别相连；控制器12的控制输出端与正、负极棒控制开关14的控制输入端、抽风扇10的控制输入端分别相连；出口空气质量监测器11.2的信号输出端与显示器13的信号输入端相连。以此达到自动控制的目的。一般地，当进口空气质量探测器11.1的监测数据大于100微克/立方米时，控制器12发出命令使正、负极棒与高压电源15导通，正、负极吸附板通电形成高压静电场对悬浮颗粒进行处理，同时控制器12使抽风扇10通电运转进行抽吸排风。当进口空气质量探测器11.1的监测数据小于50微克/立方米时，控制器12接收信号使正、负极棒和抽风扇10停止运转，结束气体处理操作。显示器13出现进、出口空气质量监测数据差值较小，且持续了一定时间的情况，视为“应更换滤网或正负极吸附板”的系统提示。

本实用新型的电源部分包括高压电源和低压电源，其中，正极棒和负极棒通过高压引线分别与外部电压2.1kv、输出电流10毫安的直流正、负电源连接；此外，在支撑架体L上安装有交流配电箱15，其并联输出四路，一路供包括控制器12的自动控制系统；一路供包括显示器13的监测显示系统；第三路供一级滤网表面设置的电加热丝16，视温度高低自动加热或关闭；第四路供抽风扇10，且抽风扇10具有高、低两档速度，可视空气指数自动调速运行。

综上所述，本实用新型具有以下优点：

1、净化速度快，净化效率高：经测算，由10个除霾单元组成的收集器，每小时可过滤9000m³空气，相当于将一个足球场2米以下空间内的气体全部净化一遍，其对于粒径为0.01-100微米的悬浮颗粒物收集率可达99.99%。

2、环保安全，不会产生二次污染：大气中所含水分和粒径100微米以上颗粒物由滤网进行过滤、吸附，100微米以下的带电颗粒物被高压极板吸附，或在高压静电场中被电离后吸附在极板上，若气体中含有CO、NOx、烷烃类化合物等大分子团，最终会转化为CO₂、H₂、O₂和N₂随气体排出壳体外。

3、因使用负电压，绝对电压降低一半，不会产生臭氧等其他有害物质；相对电压不变，确保吸附和电离效果。

4、经济耐用，无需频繁更换配件：假如在一个10km×10km高度在100m的重度污染区域空间内，间隔200米左右布置一组（每组5层，每层2个）本实用新型，当颗粒物浓度200微克/每立方米时，2吨重的颗粒物平均被2000组收集器吸收，一组收集器仅收集1000克颗粒物，不到每个收集器收集容量的5%，这种情况下，一年内达到20个（或累积）重度污染的天气以上，才需要更换滤网和极板。

5、可实现自动运行的无人值守工况，节省人力物力。

Claims (10)

1.一种大气悬浮颗粒物收集器，其特征在于：包括支撑架体，所述支撑架体上水平设置有多个结构相同的除霾单元，每一所述除霾单元均包括壳体，所述壳体由前后相连的直筒和圆锥筒组成，在所述直筒的进口处和所述圆锥筒的出口处均设置有防护网罩，靠近出口处的所述圆锥筒内腔中设置有抽风扇；

靠近所述防护网罩的直筒内设置有滤网，所述滤网之后依次间隔交错排列设置有多组正极吸附板和负极吸附板，水平间隔穿设在所述直筒内腔中的正极棒和负极棒分别与所述正极吸附板和负极吸附板连接，在所述正极吸附板和负极吸附板上交错开设有通气孔，其外表面上涂覆有导电黏胶层。

2.根据权利要求1所述的大气悬浮颗粒物收集器，其特征在于：所述正极吸附板和负极吸附板结构相同，均由镶嵌在环形绝缘卡槽中的四层孔板组成，其中两侧孔板上的通气孔为鱼鳞孔，其翘起尖角面均朝外布置。

3.根据权利要求2所述的大气悬浮颗粒物收集器，其特征在于：所述鱼鳞孔呈边长5mm的三角形孔，其翘起尖角分离距离≥3mm；单层孔板厚度为1mm±0.1mm，通气孔直径为3~10mm，相邻孔板间距离为5mm。

4.根据权利要求1所述的大气悬浮颗粒物收集器，其特征在于：所述滤网包括在所述直筒内腔中依次间隔设置的网孔直径为1mm的一级滤网和网孔直径为0.1mm的二级滤网，所述一级滤网表面设置有电加热丝。

5.根据权利要求4所述的大气悬浮颗粒物收集器，其特征在于：与所述一级滤网相对应的除霾单元壳体底部开设有排水孔，所述排水孔与位于壳体外的引水管相连。

6.根据权利要求1所述的大气悬浮颗粒物收集器，其特征在于：所述正极吸附板/负极吸附板与穿设其中的正极棒/负极棒的结合处设置有金属导电套管，所述负极吸附板/正极吸附板与穿设其中的正极棒/负极棒的结合处设置有绝缘套管。

7.根据权利要求1所述的大气悬浮颗粒物收集器，其特征在于：所述正极棒通过高压引线与外部电压+2.1kv、输出电流10mA的直流电源连接；负极棒与外部电压-2.1kv、输出电流10mA的直流电源连接。

8.根据权利要求1所述的大气悬浮颗粒物收集器，其特征在于：所述直筒和圆锥筒内靠近防护网罩处分别设置有进口空气质量探测器和出口空气质量监测器。

9.根据权利要求8所述的大气悬浮颗粒物收集器，其特征在于：所述进口空气质量探测器的信号输出端分别与控制器和显示器的信号输入端连接，所述控制器的控制输出端与正、负极棒控制开关的控制输入端、抽风扇的控制输入端分别相连；所述出口空气质量监测器的信号输出端与所述显示器的信号输入端连接。

10.根据权利要求1所述的大气悬浮颗粒物收集器，其特征在于：所述正极棒和负极棒两端均通过绝缘十字固定架与所述壳体内壁相固定，所述滤网中间位置处穿设有水平设置的高压绝缘中轴，所述高压绝缘中轴两端设置有与所述直筒内壁固定相连的固定支撑架。