专利名称：净化挥发性有机化合物的光催化烟囱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种废气净化装置。
背景技术：
人类的大多数活动是在室内进行的。室内环境的污染可导致多种疾病。比如烹调产生的油烟和刺激性异味气体会对人们的呼吸和循环系统造成损害。特别是油温达到230-280℃时，油烟中可能产生某些致癌物质。而餐饮业排放的油烟和有害物质会造成更严重的环境污染。许多国家，包括中国，已经制定了相关的法律以控制其排放。室内建筑材料，装饰材料和家具等散发出的有机气体，如甲醛和二甲苯等对人的健康也有很大的危害。此外，人类活动，宠物排泄等产生的臭气也是室内空气污染源之一。各种家用电器也可能产生某些有害物质。室内挥发性有机化合物的有效净化是环保领域当务之急的课题之一。目前常用的室内空气净化技术及设备可分为以下几类1、过滤型。高密度的过滤材料能截留空气中的微小固体颗粒和细菌等，但不能净化气态有害物质。
2、吸附型。常用吸附材料如活性碳，分子篩等能吸附挥发性有机化合物，但吸附容量有限，需经常更换。
3、吸收型。采用特定化学物质吸收某些有害有机物，缺点是有效范围窄，有安全问题，需经常更换吸收材料。
4、加热型。通过高温加热使有机物氧化分解的方法，简单有效，但需耗能。
5、催化型。通过采用各种催化剂，促进有机物的氧化分解。其中光催化是光化学反应和催化反应的融合。由于吸收了光子的能量，反应速度比单纯的催化反应更快。其耗能低，效果显著，无副作用等特点使之成为近年来环保研究领域的热门之一。目前常用的催化剂是锐钛型二氧化钛，光源多为紫外线灯，黑光灯或荧光灯等含紫外线光谱的灯管。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种净化挥发性有机化合物的光催化烟囱，解决灶台油烟、异味等挥发性有机化合物净化的技术问题。
本实用新型净化挥发性有机化合物的光催化烟囱的技术方案具有筒状外壳，与排烟、排气设备或结构连接，其特征在于烟囱中心设有支撑杆，支撑杆连接放射状、并承载二氧化钛催化剂的导流板，烟囱内置有灯架，灯架上固定有含紫外线光谱的灯具，烟囱内部布有吸附层。
上述烟囱筒状外壳及承载二氧化钛催化剂的导流板均是对紫外线有一定透明度的普通玻璃、有机玻璃或透明塑料。
上述灯架固定在导流板上上述灯架固定在支撑杆上。
上述灯管连有自动控制开关。
上述在烟囱筒内设置抽风扇。
上述在烟囱排风口附近设置自动监控器。
上述在烟筒内、外装加固支架，增强烟囱强度。
上述烟囱下沿有连接法兰。
上述吸附层是活性碳吸附网或多孔材料层。
有益效果本发明涉及一种采用光催化方式净化挥发性有害有机物的技术及设备。其特征(1)筒状外形可以作为烟囱使用，便于连接到各类排烟排气的设备或房间和屋顶。(2)具有普通烟囱对气流的自抽吸功能。(3)与普通烟囱不同的是筒状外壳及承载二氧化钛催化剂的导流板均由对紫外线有一定透明度的材料，如普通玻璃，有机玻璃或其它透明塑料制成，以让日光透过并作为反应能源之一。(4)其内部设有负载有二氧化钛催化剂的蜂窝状导流板，活性碳吸附网及含紫外线光谱的灯管。(5)对于本身温度较高的气流，如燃烧废气，由于烟囱的自抽吸作用强，可直接通过该净化烟囱净化后排放。如用于本身温度不高的气流，如普通厕所臭气，由于烟囱的自抽吸作用不强，可在筒内设置抽风扇以加强排风。(6)为节约能源，灯管带有自动控制开关。当日光足够强烈时，灯管处于关闭状态，当日光不足(如阴天，下雨或夜晚)或导流板处于背光面时则自动开启，以保证全部导流板的全天候工作状态。(7)在某些重要的场合，如作为特大型餐厅的烟囱，可在烟囱排风口附近设置自动监控器，以监控排放温度或有害物质排放浓度。(8)当烟囱较高，透明的外壳材料强度不足时，可采用在烟筒内外装加固支架等措施。(9)由于外壳的透明性，当内部灯组开启时，烟囱即具有照明功能，选择适当的灯管，还具有装饰功能。(10)采用特定的既有紫外线光谱，也产生一定热量的灯，如碘钨灯等，其光能一部分用于光催化，一部分用来照明，剩余的热能可提高气流的温度，加强烟囱的自抽吸作用。适合装配于餐厅、饭店、大厨房等灶台。
本发明提出的光催化净化烟囱具有下列优点1、由于充分利用日光，能自动开关电源，故有明显节能效果。
2、能全天候的工作。
3、结构简单，工作运转可靠性高4、维护容易，不需经常更换催化剂。
5、对于挥发性有机化合物，具有较好的净化效果，可用于多种场合。
6、可兼有净化，照明和装饰功能。
7、对有害气体，具有自抽吸作用。
图1是本实用新型实施例一烟囱的横断面结构示意图；图2是图1的A-A剖面图；图3是本实用新型实施例二烟囱的横断面结构示意图；图4是图1的A-A剖面图；图5是本实用新型光催化净化烟囱应用于餐厅灶台净化油烟和异味气体的实例。
图中1-管外壁、2-导流板、3-灯具、4-灯架、5-支撑杆、6-支撑架、7-法兰盘、8-吸附网、9-锥形雨帽、10-自动控制开关、11-自动监控器、12-进风口、13-排风口、14-光催化烟囱、15-灶台、16-集烟罩、17-预热风管、18-主抽风机、19-沉坑、20-油烟净化室、21-热交换器或水容器。
具体实施方式
净化挥发性有机化合物的光催化烟囱具有筒状外壳，可以作为烟囱使用，便于联结到各类排烟排气的设备或房间和屋顶。具有普通烟囱对气流的自抽吸功能。筒状外壳及承载二氧化钛催化剂的导流板均由对紫外线有一定透明度的材料，如普通玻璃，有机玻璃或其它透明塑料制成，以让日光透过并作为反应能源之一。烟囱内部设有负载有二氧化钛催化剂的导流板，活性碳吸附网及含紫外线光谱的灯管。在筒内设置抽风扇以加强排风。灯管带有自动控制开关。当日光足够强烈时，灯管处于关闭状态，当日光不足(如阴天，下雨或夜晚)或导流板处于背光面时则自动开启，以保证全部导流板的全天候工作状态。在烟囱排风口附近设置自动监控器，以监控排放温度或有害物质排放浓度。在烟筒内外装加固支架增强烟囱强度。选择适当的灯管，使烟囱在夜晚具有照明和装饰功能。也可使光能一部分用于光催化，一部分用来照明，剩余的热能用于提高气流的温度，加强烟囱自抽吸作用。
图1、2所示为光催化净化烟囱结构示意图，图中1是对紫外线有一定透明度的管外壁。2是负载有二氧化钛催化剂的蜂窝状导流板，最好也由透明材料制成。催化剂是用特殊工艺粘附在板上的。3是设在管内的高效长寿含紫外线光谱的灯(如氙灯，黑光灯，日光灯，碘钨灯等)，灯组固定在灯架4上。灯架固定在导流板上。导流板则通过支撑杆5和支撑架6固定在烟囱外壁上。图中7是联结各类排烟排气设备或房间和屋顶用的法兰盘。8是活性碳纤维制成的吸附网。9是防止雨水进入烟筒的锥形雨帽。10是固定在支架6上的自动控制开关。11是安装在排风口附近监控排放温度或有害物质排放浓度的自动监控器。
从进风口12进来的气态混合物进入净化管腔后，其中所含的挥发性有机化合物在接触负载有光催化剂的导流板时，在目光或灯光中的紫外线作用下被分解或氧化，生成二氧化碳，水或其它无害物。所有生成物和未反应物在通过活性碳纤维吸附网时，残存的有害物质将被高效大容量吸附剂所吸附，剩余的气态物质直接从排风口13排放到大气中，或者通过相连的其它净化设备进一步净化后再排放。根据排放物的类型和浓度，可以增减催化导流板和灯管数量及功率以及吸附网的层数(图中设有一层吸附网)。
图3、4所示为另一种设计的光催化净化烟囱结构示意图，烟囱是圆形的横截面，也可为矩形的横断面。一组支撑杆5设在烟囱外周和中心来增加强度。1是对紫外线有一定透明度的管外壁。3是设在管下部的高效长寿大功率氙灯或碘钨灯等，灯座固定在灯架4上，灯架固定在管外壁上。2是负载有二氧化钛催化剂的蜂窝状导流板，最好也由透明材料制成。催化剂是用特殊工艺粘附在板上的。导流板则固定在烟囱外壁上。整个净化管则通过支撑架6固定在支撑杆5组成的外架体上。图中7是连接法兰盘。8是活性碳纤维制成的吸附网。9是锥形雨帽。10是固定在支撑架6上的自动控制开关。11是自动监控器。
从进风口12进来的气态混合物中所含的挥发性有机化合物在接触负载有光催化剂的导流板时，在日光或灯光中的紫外线作用下被分解。所有生成物和未反应物在通过活性碳纤维吸附网时，残存的有害物质将被高效大容量吸附剂所吸附，剩余的气态物质直接从排风口13排放到大气中，或者通过相连的其它净化设备进一步净化后再排放。根据排放物的类型和浓度，可以增减催化导流板的数量，灯功率以及吸附网的层数。该灯产生的热能将使进入的气流温度升高，有利于加强烟囱的抽吸作用。此种设计适合于安装在公用设施，如厕所的房顶上使用。既可以消除臭气，还有照明和装饰功能。
图5显示了该光催化净化烟囱在餐厅油烟和异味气体净化方面的一个应用实例。与之配套的是一种具有油烟净化功能的商用灶台。该图是灶台15上某一灶头处的剖面示意图。图中包括集烟罩16、连通集烟罩与油烟净化室的预热风管17。在主抽风机18产生的负压作用下，炒锅产生的油烟和异味气体被集烟罩16收集，通过预热风管17进入装于燃气灶沉坑19内壁的油烟净化室20中被氧化或分解。经处理后的气流在主抽风机18的作用下进入气流配分器。通过配分器的调节，一部分气流将进入热交换器或水容器21，换热降温后通过弯管，进入光催化烟囱14。其中残余的油烟和异味气体将被进一步净化，最后通过管道排放到大气或下水道中。另一部分从配分器出来的有一定压力的气流将通过风管进入沉坈19中促进燃烧器中燃气的燃烧，其中残余的油烟和异味气体将被进一步氧化或分解。沉坑19内产生的燃烧废气在通过烟管时将预热风管17内的含油烟和异味气体的气流，然后进入热交换器或水容器21，热交换器的热水可用于烹饪或清洗工作。释放掉剩余的热量后也将进入光催化烟囱14，燃烧废气中的有害物质，如二氧化硫，一氧化碳等，也可通过光催化器得到一定程度的净化。然后再排放。需要指出，光催化烟囱不适合处理含有大量油烟的气流，因为油烟容易凝结在催化剂和吸附剂表面使其很快失效。这就是为什么油烟要先通过油烟净化室净化后才进入光催化烟囱的原因。
权利要求1.一种净化挥发性有机化合物的光催化烟囱，具有筒状外壳，与排烟、排气设备或结构连接，其特征在于烟囱中心设有支撑杆，支撑杆连接放射状、并承载二氧化钛催化剂的导流板，烟囱内置有灯架，灯架上固定有含紫外线光谱的灯具，烟囱内部布有吸附层。
2.根据权利要求1所述的净化挥发性有机化合物的光催化烟囱，其特征在于所述烟囱筒状外壳及承载二氧化钛催化剂的导流板均是对紫外线有一定透明度的普通玻璃、有机玻璃或透明塑料。
3.根据权利要求1或2所述的净化挥发性有机化合物的光催化烟囱，其特征在于所述灯架固定在导流板上
4.根据权利要求1或2所述的净化挥发性有机化合物的光催化烟囱，其特征在于所述灯架固定在支撑杆上。
5.根据权利要求1所述的净化挥发性有机化合物的光催化烟囱，其特征在于所述灯管连有自动控制开关。
6.根据权利要求1所述的净化挥发性有机化合物的光催化烟囱，其特征在于所述在烟囱筒内设置抽风扇。
7.根据权利要求1所述的净化挥发性有机化合物的光催化烟囱，其特征在于所述在烟囱排风口附近设置自动监控器。
8.根据权利要求1所述的净化挥发性有机化合物的光催化烟囱，其特征在于所述在烟筒内、外装加固支架，增强烟囱强度。
9.根据权利要求1所述的净化挥发性有机化合物的光催化烟囱，其特征在于所述烟囱下沿有连接法兰。
10.根据权利要求1所述的净化挥发性有机化合物的光催化烟囱，其特征在于所述吸附层是活性碳吸附网或多孔材料层。
专利摘要一种净化挥发性有机化合物的光催化烟囱，具有筒状外壳，与排烟、排气设备或结构连接，其烟囱中心设有支撑杆，支撑杆连接放射状、并承载二氧化钛催化剂的导流板，烟囱内置有灯架，灯架上固定有含紫外线光谱的灯具，烟囱内部布有吸附层。烟囱筒状外壳及承载二氧化钛催化剂的导流板均是对紫外线有一定透明度的普通玻璃、有机玻璃或透明塑料。本实用新型具有以下特点由于充分利用日光，能自动开关电源，节能效果明显；能全天候的工作；结构简单，工作运转可靠性高；维护容易，不需经常更换催化剂；对于挥发性有机化合物具有较好的净化效果；可兼有净化、照明和装饰功能；对有害气体，具有自抽吸作用。适合装配于餐厅、饭店、大厨房等灶台。
文档编号B01D53/86GK2634314SQ03266759
公开日2004年8月18日 申请日期2003年7月8日 优先权日2003年7月8日
发明者何宗彦 申请人:何宗彦