一种城市空气净化子系统、净化站、净化系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种城市空气净化子系统、净化站、净化系统，在城市空气净化子系统(3)的进风管(4)中设有碱液雾化喷淋装置(5)，采用碱液进行喷淋可脱除空气中的绝大部分污染物。为了达到更好的效果，本实用新型方法还包含在出风管(7)内设置洗涤喷淋装置(9)、第一除沫装置(8)和第二除沫装置(10)，并在出风口设置有负离子发生器(11)。采用该城市空气净化子系统、净化站、净化系统能够大部分清除城市大气中的包括PM2.5在内的各种粒径的尘粒和各种酸性气体，减少雾霾天气，所以本实用新型具有极高的环保和社会价值，有利于城市居民的身体健康。
【专利说明】一种城市空气净化子系统、净化站、净化系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及大气净化【技术领域】，具体的是一种城市空气净化子系统，还是一种城市空气净化站，还是一种城市空气净化系统。
【背景技术】
[0002]城市大气污染是指在人类的生产和生活中，向自然界排放的各种空气污染物，超过了自然环境自身净化的能力，对人类身体带来危害。我国城市的空气污染主要污染物是指二氧化硫、氮氧化物、固体颗粒物、臭氧、一氧化碳等。其中PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。其在大气中的居留期至少为几小时，平均可达几天、一周到数周，甚至到数年。严重的大气污染会引起和加重广泛性的呼吸道疾病和心血管疾病，特别容易对孕妇、老人、小孩和病人带来严重的影响。
[0003]中国主要大中城市都存在较为严重的城市大气污染，尤其是北京、上海等一些特大城市大气污染尤为严重。冬季北方城市的大气污染非常严重，如北京2013年I月只有4天空气质量指数为优良，其余均为雾霾天气。但是，到目前为止，尚无有效技术方案能在短时间改变城市大气污染严重的状况。因此，中国城市大气污染治理需要有突破性的技术方案才能加以解决。
[0004]目前，城市大气污染治理的主要手段和主要方向是从源头治理，即对产生的污染源进行限制改造等，这是非常必要和正确的方法。但是，由于各种原因对于污染源的治理工作将是长期和复杂的，并且成本非常高，要产生明显的效果需要较长时间。同时，有一些污染源难以解决，如汽车尾气、人类烹饪、和自然扬尘等；与工业有关的污染源和中国燃煤性能源结构虽然可以采取限制和改造，但是，在短时期内也难以完全取消。因此，在短期内中国部分城市的大气污染严重的状况难以彻底解决。由于城市区域的大气总量巨大，在目前，尚无经济上可以承受的技术直接对城市大气进行净化，也没有城市大气直接净化实例。
实用新型内容
[0005]为了解决我国城市普遍存在的空气污染问题。本实用新型提供了一种城市空气净化子系统、净化站、净化系统，采用该城市空气净化子系统、净化站、净化系统能够大部分清除城市大气中的包括PM2.5在内的各种粒径的尘粒和各种酸性气体，减少雾霾天气，所以本实用新型具有极高的环保和社会价值，有利于城市居民的身体健康。
[0006]本实用新型为解决其技术问题采用的技术方案是:一种城市空气净化子系统，包括风道，在该风道内沿空气流动方向依次设有碱液雾化喷淋装置、第一除沫器和洗涤喷淋装置，在该风道内还设有引流风机。
[0007]该风道包括设置在该风道一端的进风管和设置在该风道另一端的出风管，至少一个碱液雾化喷淋装置设置在进风管内，至少一个第一除沫器和至少一个洗涤喷淋装置设置在出风管内。
[0008]引流风机为轴流风机，引流风机设置进风管和出风管之间；从进风管的进风口到引流风机的方向，进风管的截面面积逐步减小；从引流风机到出风管的出风口的方向，出风管的截面面积逐步增大。
[0009]在出风管内，洗涤喷淋装置和出风管的出风口之间设有至少一个第二除沫器。
[0010]出风管的出风口处设有负离子发生器。
[0011]该城市空气净化子系统还包括浓密机、碱液雾化喷淋液输送泵、碱液雾化喷淋碱液存储池和碱性物质添加设施，浓密机能够沉降分离碱液雾化喷淋装置喷出碱液中吸收的固体颗粒物，碱液雾化喷淋碱液存储池能够储存浓密机分离出的碱液，该碱液雾化喷淋液输送泵能够将碱液雾化喷淋碱液存储池中储存的碱液输送至碱液雾化喷淋装置，碱性物质添加设施能够向碱液雾化喷淋碱液存储池中添加碱性物质。
[0012]该城市空气净化子系统还包括用于循环使用洗涤喷淋装置喷出的干净碱液的循环装置。
[0013]一种城市空气净化站，包括多于一个以上的上述的城市空气净化子系统，即该城市空气净化站包括多个上述的城市空气净化子系统。
[0014]一种城市空气净化系统，包括多于一个以上的上述的城市空气净化站，即该城市空气净化系统包括多个上述的城市空气净化站。
[0015]本实用新型的有益效果是:
[0016]1、直接对城市或城市局部的大气进行连续不间断净化，且空气一次净化效率高达90-95% ；
[0017]2、可在短时期内实现居民主要居住和生活空间的城市整体或局部空气质量根本好转，使城市居民主要居住和生活空间的空气质量指数级别持续达到一级标准；同时，本实用新型还可以减轻大雾天气；
[0018]3、与现行的污染源头治理相比，投资低，运行成本低，实施难度小，见效快，且效果能长期持续。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面结合附图对本实用新型所述的一种城市空气净化子系统、城市空气净化站及城市空气净化系统作进一步详细的描述。
[0020]图1是该城市空气净化系统的示意图。
[0021]图2是该城市空气净化子系统的俯视图。
[0022]图3是图2中沿A-A方向的剖视图。
[0023]图4是图2中沿B-B方向的剖视图。
[0024]其中1.城市大气净化系统,2.城市空气净化站,3.城市空气净化子系统,4.进风管，5.碱液雾化喷淋装置，6.引流风机，7.出风管，8.第一除沫器，9.洗涤喷淋装置，10.第二除沫器，11.负离子发生器，12.浓密机，13.碱液雾化喷淋液储存池。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型所述的城市空气净化子系统作进一步详细的说明。一种城市空气净化子系统，包括风道，在该风道内沿空气流动方向依次设有碱液雾化喷淋装置5、第一除沫器8和洗涤喷淋装置9，在该风道内还设有引流风机6，如图2、图3和图4所
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[0026]采用碱液对含有污染物的空气进行雾化喷淋，从而将空气中的污染物清除，并对所捕获收集产生的污染物进行处理，喷淋装置与除沫器配合使用，该子系统适用于去除城市大气中的包括PM2.5在内的各种粒径的尘粒和各种酸性气体，一次空气净化效率高达90%?95%，即从该风道出风口排出的空气和从该风道的进风口进入的空气相比90%?95%的固体颗粒物会被净化掉，可见本实用新型所述的城市空气净化子系统3具有很好的空气净化能力。碱液雾化喷淋装置5所使用的碱液雾化喷淋液和洗涤喷淋装置9所使用的洗涤喷淋液是指含有0.1 %至达到饱和浓度的氢氧化钠或碳酸钠或碳酸氢钠等碱性物质的水溶液。
[0027]该风道包括设置在该风道一端的进风管4和设置在该风道另一端的出风管7，至少一个碱液雾化喷淋装置5设置在进风管4内，至少一个第一除沫器8和至少一个洗涤喷淋装置9设置在出风管7内。
[0028]具体的，如图4所示，每个碱液雾化喷淋装置5包括在进风管4的截面上安装的固定骨架，在该骨架上分布安装有一定数量的喷淋嘴对迎面进入的空气使用碱液进行雾化喷淋，并形成喷雾墙；可设置I个?10个碱液雾化喷淋装置5 ;喷雾的液气比取值范围为
1.0L/m3?15.0L/m3。在出风管7的后半段设有I个?3个洗涤喷淋装置9，每个洗涤喷淋装置9在出风管7的截面上安装有固定骨架，并在骨架上分布安装有一定数量的喷淋嘴，该洗涤喷淋装置9用于喷淋干净的碱液，进一步增强空气净化效果。
[0029]引流风机6为轴流风机，引流风机6设置进风管4和出风管7之间；引流风机6将空气引入和输出；引流风机6采用大型或特大型的轴流风机，该轴流风机安装有I?3圈风叶，以获得更大的引风量。空气通过进风管4内的碱液雾化喷淋装置5后进入风机。
[0030]从进风管4的进风口到引流风机6的方向，在本实施例中，进风管4的截面面积逐步减小，即如图4所示，从进风管4的进风口到引流风机6的方向，进风管4的纵截面面积逐步减小，如图4所示，空气从左侧进入风道后从右侧排出；从引流风机6到出风管7的出风口的方向，出风管7的截面面积逐步增大，即如图4所示，从引流风机6到出风管7的出风口的方向，出风管7的纵截面面积逐步增大。这样设计可以适当降低所述进风口和所述出风口处的风速，有利于减少风道内风的阻力，使风速达到适合除沫器(包括第一除沫器和第二除沫器)的工作风速。
[0031]在出风管7内，洗涤喷淋装置9和出风管7的出风口之间设有至少一个第二除沫器10。第一除沫器8和第二除沫器10均为折流板式除沫器。出风管7的出风口处设有负离子发生器11，以增加空气中的负离子数量。
[0032]该城市空气净化子系统还包括浓密机12、碱液雾化喷淋液输送泵、碱液雾化喷淋碱液存储池13和碱性物质添加设施，浓密机12能够沉降分离碱液雾化喷淋装置5喷出碱液中吸收的固体颗粒物，碱液雾化喷淋碱液存储池13能够储存浓密机12分离出的碱液，该碱液雾化喷淋液输送泵能够将碱液雾化喷淋碱液存储池13中储存的碱液输送至碱液雾化喷淋装置5，碱性物质添加设施能够向碱液雾化喷淋碱液存储池13中添加碱性物质。具体的，碱液雾化喷淋后的碱性喷淋液被扬送至浓密机12，并加入适量的絮凝剂，将碱性喷淋液中的固体颗粒沉降分离，澄清后的碱液返回进风管4内循环使用；当碱性物质与酸性物质反应的产物如亚硫酸钠等即将达到饱和前取出部分喷淋液，并送至处理工厂集中处理；并补加碱液，以维持碱性喷淋液中的碱性物质的浓度和体积量。在冬季，为了保证城市空气净化子系统能正常运行，需保持碱液中的碱性物质、硫酸钠、亚硫酸钠和硝酸钠、亚硝酸钠的综合浓度，以确保碱液雾化喷淋装置5使用的碱液和洗涤喷淋装置9使用的干净碱液的冰点低于环境温度。
[0033]该城市空气净化子系统还包括用于循环使用洗涤喷淋装置9喷出的干净碱液的循环装置。即洗涤喷淋装置9喷出的是干净碱液，该干净碱液独立回收，循环使用，不会与碱液雾化喷淋装置5使用的碱液混合。
[0034]一种城市空气净化站，该城市空气净化站2包括至少一个权利要求上述的城市空气净化子系统。具体的，城市空气净化站2可根据情况分布于城市的各个区域。每个城市空气净化站2可配备I个?30个上述的空气净化子系统3。
[0035]一种城市空气净化系统,该城市空气净化系统包括至少一个上述的城市空气净化站。具体的，城市空气净化系统可根据情况配备I个?50个上述的城市空气净化站2，如图1所示。
[0036]为了达到更好的效果，本实用新型还包括以下措施:各城市空气净化站2的设置地点，一是要考虑在城市区域大致均匀布点，对于个别地点也可设置单个城市空气净化子系统3进行区域的大气进行净化；二是各城市空气净化站2的设置地点，要考虑城市的地形地貌；要选择大气流动和扩散相对较快的地点，并设置在一定的高度；三是要考虑城市的主导风向，保持进风口与城市主导风向一致。四是由于城市人类密集居住区和城市大气的主要污染源大都在地面60米以下的区域，所以，城市大气净化系统I和城市空气净化站2的处理能力以能在24小时内净化的城市面积或区域垂直地面以上60米以内的空间总体积量为设计依据，每日大气净化的次数一般为I次?5次。五是城市空气净化系统I中城市空气净化站2的数量以在50个以内为宜；每个城市空气净化站2的空气净化子系统3的数量在30个以内为宜；以便于管理和运行。
[0037]—种城市空气净化方法，该城市空气净化方法使用了上述的城市空气净化子系统，该城市空气净化方法包括以下步骤:
[0038]步骤一、使用碱液雾化喷淋装置5对空气进行喷淋；
[0039]步骤二、使用第一除沫器8对空气进行除沫；
[0040]步骤三、使用洗涤喷淋装置9对空气进行喷淋；
[0041]步骤四、使用第二除沫器10对空气进行除沫；
[0042]步骤五、向空气中加入负离子。
[0043]采用对城市大气直接净化技术，持续不间断地净化城市大气，从而使居民主要居住和生活空间的城市空气质量指数级别持续维持在一级标准，即城市居民主要居住和生活空间的空气PM2.5的含量稳定持续低于35微克/m3。本实用新型有极高的环保和社会价值，有利于城市居民的身体健康。
[0044]该城市空气净化系统I适用于去除城市大气中的包括PM2.5在内的各种粒径的尘粒和各种酸性气体,一次空气净化效率高达90 %?95 %，可使得城市居民主要居住和生活空间的空气质量指数级别持续达到一级标准(排除大风的影响)。净化后的空气污染物含量非常低，并且PM2.5含量非常低，通过大气水平输送和垂直流动与大气扩散从而相互混合，有效降低包括PM2.5在内的大气混合层中的污染物的含量，避免了大气污染的积累效应的发生。城市周围即使有输入性污染，由于城市大气净化系统I的城市空气净化站2 —般设置在地面20米?30米的高度，并且实行持续地空气净化，因此仍能持续保持居民主要居住和生活空间的城市空气质量指数级别持续维持在一级标准；同时，也能使混合层的污染物得到稀释，从而不至于产生积累。同时，本实用新型还可以消除和减轻大雾天气。
[0045]本实用新型的特点一在于利用单台设备引风量巨大的轴流风机作为引流风机，单台大型轴流风机的每日引风量可超过I亿立方米；单个城市空气净化站2的每日净化能力可达数十亿立方米，整个城市大气净化系统3每日净化能力可达上千亿立方米，使得城市大气采用直接净化成为可能。如北京城区面积约7亿平方米，地面60米以内的空间体积量约420亿立方米，采用本城市大气净化系统完全可以在24小时完成3次?4次以上次数的净化。本实用新型的特点二是所采用的城市空气净化子系统3的净化原理近似于文丘里洗涤器的工作原理，并采用碱液对引入的空气进行多次喷雾净化，所以对于空气中各种粒径的尘粒和易于被碱液吸收的有害气体，如二氧化硫、氮氧化物等有极高的清除率，可将空气中的95%以上各种固体尘粒的和90%以上酸性气体(如二氧化硫、氮氧化物等)清除。本实用新型的特点三是城市大气净化系统I运行成本较低，在城市财政可承受和可接受范围；如北京城区的城市大气净化系统I的年运行成本预计在40亿?50亿左右。本实用新型的特点四是城市大气净化系统I的投资相对较低，大大低于源头治理所需的投资。如北京市未来五年将投入上万亿资金，北京市政府将投入3000亿资金用于北京市的大气污染治理。而采用城市大气净化系统I预计只需要400亿?500亿左右可完成北京城市大气净化系统建设。本实用新型的特点五是一般情况下一个城市只需要配备20个?50个城市空气净化站2，即可实现城市大气净化的目的。如在北京城区实施城市大气净化系统，只需设置50个以内的城市空气净化站2，每个城市空气净化站配备少于30个城市空气净化子系统，即可满足北京城市大气净化的需要。因此具有较强的可实施性，并可以做到有效管理和运行。本实用新型的特点六是城市大气净化系统实施周期短，从项目正式开始实施一般三年内可将一个大型城市的城市大气净化系统建设完成，即可使居民主要居住和生活空间的城市空气质量指数级别达到和持续维持在一级标准，具有见效快，效果持续等特点。因此本城市大气净化系统I在技术上和经济上均具有可行性，并具有实际的可实施性。
[0046]以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
【权利要求】
1.一种城市空气净化子系统，其特征在于，所述城市空气净化子系统包括风道，在该风道内沿空气流动方向依次设有碱液雾化喷淋装置(5)、第一除沫器(8)和洗涤喷淋装置(9)，在该风道内还设有引流风机(6)。
2.根据权利要求1所述的城市空气净化子系统，其特征在于:该风道包括设置在该风道一端的进风管(4)和设置在该风道另一端的出风管(7)，至少一个碱液雾化喷淋装置(5)设置在进风管(4)内，至少一个第一除沫器(8)和至少一个洗涤喷淋装置(9)设置在出风管⑵内。
3.根据权利要求2所述的城市空气净化子系统，其特征在于:引流风机(6)为轴流风机，引流风机(6)设置进风管⑷和出风管(7)之间； 从进风管(4)的进风口到引流风机￠)的方向，进风管(4)的截面面积逐步减小； 从引流风机(6)到出风管(7)的出风口的方向，出风管(7)的截面面积逐步增大。
4.根据权利要求2所述的城市空气净化子系统，其特征在于:在出风管(7)内，洗涤喷淋装置(9)和出风管(7)的出风口之间设有至少一个第二除沫器(10)。
5.根据权利要求2所述的城市空气净化子系统，其特征在于:出风管(7)的出风口处设有负离子发生器(11)。
6.根据权利要求1所述的城市空气净化子系统，其特征在于:该城市空气净化子系统还包括浓密机(12)、碱液雾化喷淋液输送泵、碱液雾化喷淋碱液存储池(13)和碱性物质添加设施，浓密机(12)能够沉降分离碱液雾化喷淋装置(5)喷出碱液中吸收的固体颗粒物，碱液雾化喷淋碱液存储池(13)能够储存浓密机(12)分离出的碱液，该碱液雾化喷淋液输送泵能够将碱液雾化喷淋碱液存储池(13)中储存的碱液输送至碱液雾化喷淋装置(5)，碱性物质添加设施能够向碱液雾化喷淋碱液存储池(13)中添加碱性物质。
7.根据权利要求1所述的城市空气净化子系统，其特征在于:该城市空气净化子系统还包括用于循环使用洗涤喷淋装置(9)喷出的干净碱液的循环装置。
8.—种城市空气净化站,其特征在于:该城市空气净化站包括多于一个以上的权利要求I?7中任意一项所述的城市空气净化子系统。
9.一种城市空气净化系统，其特征在于:该城市空气净化系统包括多于一个以上的权利要求8所述的城市空气净化站。
【文档编号】B01D53/78GK203935767SQ201420232049
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日
【发明者】刘慧南 申请人:刘慧南