技术领域
[0001] 本
发明涉及的“低温载冷水汽核化凝结除霾塔”涉及到我国新
能源节能技术和环境保护与资源两大领域。
背景技术
[0002] 冬季北方地区与历史天气对比该冷不冷雾霾频发, PM2.5浓度之所以严重超标,与人口
密度增加化石能源过量消费有直接关系,有关环保数据显示,供热及工业产能消耗化石能源对PM2.5浓度贡献率在61%左右。其中雾霾最严重地区原因在于化石能源产业围城等现象在华北地区一些城市比较普遍。除北京、天津外,华北地区在化石能源消费结构中占比例近90%,远远超过全国平均水平。人类在在过量地消耗化石能源的同时向大气排放了30%的废气余热,产生的
温室效应造成大区域环境大气
温度升高,冷锋气流团过境减弱,
热带气旋暖锋气流团水汽输送强势持续北上。 2008年前冬季暖锋暖湿气流团与北方冷锋冷气流团对峙区主要集中在长江流域以南地区,冬季阴雨连绵不断长达百天。2008年后冬季暖锋暖湿气流团与北方冷锋冷气流团对峙区逐渐北移,到了2013年冷暖气流团对峙区频繁北移接近1000千米,冬季南方地区日照时间增多足以说明暖湿气流分给了北方一部分。 由于北方地区重工业发达和人口密度增加导致北方地区化石能源消费水平大于南方地区, 化石能源温室效应中的悬浮微粒成为暖湿气流的水汽凝结核,因此雾霾频发地区蕴藏了无限
能量的
可再生能源,然而这种可再生能源直接危害人类生存健康。目前全球人口稠密工业发达地区都面临雾霾频发问题,治理雾霾基本是以减产能为主的被动方式,从大气生态平衡
角度去研究雾霾治理成为全球关注的问题。
发明内容
[0003] 本发明提供一种低温载冷水汽核化凝结除霾塔,其冷冻除霾机理来自大气中的悬浮微粒PM2.5随上升气流进入大气,
大气压强随高度升高而降低,由大量悬浮微粒和水蒸气组成的混合空气在上升过程中做绝
热膨胀而温度降低,饱和气压也随之降低,混合空气便出现饱和或过饱和的水汽状态,具有吸湿和亲水性的各种悬浮微粒是水汽凝结核,而形成很小的
云滴在空中漂浮过程不断受气流及压强影响相互碰撞膨胀,数量达到一定程度后就形成水汽云层,再遇到冷空气产生水汽凝结降雨或降
雪落入地面悬浮微粒PM2.5消失。
[0004] 基于悬浮微粒PM2.5具有吸湿和亲水性是水汽凝结核,冷却成饱和状态遇冷产生水汽凝结悬浮微粒消失机理, 利用变径
增压仰角涡旋气流装置驱动扰动区域环境大气悬浮微粒与未饱和水蒸气环流进入低温载冷水汽核化凝结除霾塔,通过进
风折射除尘层除去大颗粒尘埃,进入所具有的高
负压空腔类拟高空低压强的悬浮微粒水汽核化冷却器冷却降温释放
热能, 水蒸气得到冷却湿度加大依附在悬浮微粒上产生水汽核化,随着冷却深入进入饱和状态,再经悬微粒水汽饱和凝结器释放
潜热产生水汽凝结霜通过蓄热能融霜洗涤清霾排放凝结水, 洁净空气经变径增压仰角涡旋气流装置形成低温涡旋冷气流龙卷风循环冷却大气环境水蒸气使其湿度加大依附在悬浮微粒凝结核下不断膨胀, 经循环回流进入低温载冷水汽核化凝结除霾塔凝结
净化除霾释放低温位热能。低温位热能经外置低热源
热泵提供低温载冷
流体融合组成除霾、供热、制冷、热水、生态平衡五功能为一体集成系统,通过规模化冷冻除霾区
块能源站跨区域建立,互联网控调整系统运行工况智能除霾改善大气环境空气
质量将成为本发明真正的意愿。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:低温载冷水汽核化凝结除霾塔包括水汽微粒核化
冷却塔一层100、水汽微粒核化凝结塔二层200、变径增压仰角涡旋气流装置300、
蒸发冷喷淋洗涤系统400、高效载冷循环系统500、流体制备定压融霾装置600、除霾塔
区块链除霾网控平台700;所述水汽微粒核化冷却塔一层100
框架维护结构底座110上面安装有一层立柱框架结构120、桁架式接水盘槽130;桁架式接水盘槽130上面安装有一层进风折射除尘层140、一层水汽核化冷却器150、一层水汽饱和凝结器160、一层折射吸湿层170、一层凝结器载冷剂进液集管16A、一层冷却器载冷剂出液集管15A并与一层顶部桁架180连接固定; 一层结构维护板190安装于桁架式接水盘槽130与一层顶部桁架180之间; 一层凝结器载冷剂进液集管16A通过管道与外配载冷剂供口总管54X连接;一层冷却器载冷剂出液集管15A通过管道与外配载冷剂回流总管51A连接; 所述水汽微粒核化凝结塔二层200二层底部桁架210上面安装有二层立柱框架结构220、二层进风折射除尘层240、二层水汽核化冷却器250、二层水汽饱和凝结器260、二层折射吸湿层270、二层凝结器载冷剂进液集管26A、二层冷却器载冷剂出液集管25A并与二层顶部桁架/维护板230连接固定; 二层结构维护板
290安装于二层底部桁架210与二层顶部桁架/维护板230之间;二层凝结器载冷剂进液集管
26A通过管道与载冷剂供口总管54X连接; 二层冷却器载冷剂出液集管25A通过管道与载冷剂回流总管51A连接; 水汽微粒核化凝结塔二层200安装于水汽微粒核化冷却塔一层100之上;所述变径增压仰角涡旋气流装置包括300包括一单元旋流风机310、二单元旋流风机
320、三单元旋流风机330、四单元旋流风机340、五单元旋流风机350、 六单元旋流风机360、工控互联
接口370调整单元旋流风机射流仰角按圆周分布安装在水汽微粒核化凝结塔二层
200顶部水平中心
位置; 所述蒸发冷洗涤喷淋系统400洗涤喷淋装置410进水管通过
阀门管道与蒸发冷喷淋
循环泵420压出口连接;蒸发冷喷淋循环泵420吸入口通过管路与桁架式接水盘槽130出水口131连接; 所述高效载冷循环系统500载冷剂回流总管51A分别与一层冷却器载冷剂出液集管15A、二层冷却器载冷剂出液集管25A、热融管三通51X连接;载冷剂循环泵510吸入口与载冷剂出口总管52B连接; 载冷剂循环泵510压出口通过管道与热融清霾主
控制阀50W进口连接;热融清霾主控制阀50W出口与载冷剂供口总管54X连接;载冷剂供口总管54X与一层凝结器载冷剂进液集管16A、二层凝结器载冷剂进液集管26A、融霜回流控制阀61W连接; 所述流体制备定压融霾装置600定压循环泵610吸入口通过管道和热融管三通
61X与融霜回流控制阀61W连接;定压循环泵610压出口通过管道和热融管三通62X与隔离反馈式换热器620二次侧进口623连接; 隔离反馈式换热器620二次侧出口624通过管道和热融管三通51X与载冷剂回流总管51A连接;隔离反馈式换热器620一次侧进口621通
过热水电控阀62W和管道与外配热融管供水口60A连接;隔离反馈式换热器620一次侧出口621通过管道与外配热融管回水口60B连接; 隔离反馈式换热器620一次侧安装有电辅加
热管62D;
纳米流体再生泵630吸入口通过管道与热融管三通61X连接; 纳米流体再生泵630压出口通过管道与热融管三通51X连接; 纳米流体再生泵630压出口
泄压阀6Pa通过管道与液体制备膨胀箱640泄压入口643连接;液体制备膨胀箱640进口641安装有液体计量器;液体制备膨胀箱640出水口642通过管道与热融管三通61X连接作为流体制备定压融霾装置600系统补液;
液体制备膨胀箱640顶部安装有液体浓度检测仪644、搅拌器645、物料入口640;载冷剂定压膨胀罐650下接口通过管道与热融管三通51X连接;除霾塔区块链平台700包括区块冷链除霾工控710、区块冷链除霾工控720、区块冷链除霾工控730、区块冷链除霾工控740、区块冷链除霾工控750、区块冷链除霾工控N…、各区块冷链除霾工控通过互联网相互连接由冷链除霾网控中心700控制调整运行工况。
[0006] 本发明的有益效果是:低温载冷水汽核化凝结除霾塔是基于大气环境污染的主动治理为原则, 系统具有悬浮微粒水汽冷却成核冷冻凝结除霾,吸收化石能源燃烧排放的温室热源通过高导载冷微通道热泵供暖系统提升作为建筑供热。低温涡旋冷气流改变区域环境空气质量,蝴蝶效应引锋驱霾,通过外配低温载冷实现规模化人工冷冻除霾取热供暖生态平衡一体化,在大气50米重污染条件下可将供热区域内污染空气过实现4小时过滤一次,可形成大规模跨区域性网控联动除霾能源吸收提升供热系统。系统实现了除霾、供热、制冷、热水、生态平衡五功能为一体,通过规模化冷冻除霾区块能源站跨区域建立,互联网控调整系统运行工况智能除霾改善大气环境空气质量恢复生态平衡。
附图说明
[0007] 图1为本发明一
实施例“低温载冷水汽核化凝结除霾塔”系统原理图;说明:图中空心箭头表示空气流动方向和工质流动方向,实心箭头表示循环介质、
水体循环流动方向。
具体实施方式
[0008] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0009] 参照附图,本实施例“低温载冷水汽核化凝结除霾塔” 包括低温载冷水汽核化凝结除霾塔包括水汽微粒核化冷却塔一层100、水汽微粒核化凝结塔二层200、变径增压仰角涡旋气流装置300、蒸发冷喷淋洗涤系统400、高效载冷循环系统500、流体制备定压融霾装置600、除霾塔区块链平台700构成。
[0010] 所述水汽微粒核化冷却塔一层100框架维护结构底座110上面安装有一层立柱框架结构120、桁架式接水盘槽130;桁架式接水盘槽130上面安装有一层进风折射除尘层140、一层水汽核化冷却器150、一层水汽饱和凝结器160、一层折射吸湿层170、一层凝结器载冷剂进液集管16A、一层冷却器载冷剂出液集管15A并与一层顶部桁架180连接固定; 一层结构维护板190安装于桁架式接水盘槽130与一层顶部桁架180之间; 一层凝结器载冷剂进液集管16A通过管道与外配载冷剂供口总管54X连接;一层冷却器载冷剂出液集管15A通过管道与外配载冷剂回流总管51A连接; 所述水汽微粒核化凝结塔二层200二层底部桁架210上面安装有二层立柱框架结构220、二层进风折射除尘层240、二层水汽核化冷却器250、二层水汽饱和凝结器260、二层折射吸湿层270、二层凝结器载冷剂进液集管26A、二层冷却器载冷剂出液集管25A并与二层顶部桁架/维护板230连接固定; 二层结构维护板290安装于二层底部桁架210与二层顶部桁架/维护板230之间;二层凝结器载冷剂进液集管26A通过管道与载冷剂供口总管54X连接; 二层冷却器载冷剂出液集管25A通过管道与载冷剂回流总管51A连接; 水汽微粒核化凝结塔二层200安装于水汽微粒核化冷却塔一层100之上; 所述变径增压仰角涡旋气流装置300包括一单元旋流风机310、二单元旋流风机320、三单元旋流风机330、四单元旋流风机340、五单元旋流风机350、 六单元旋流风机360、工控互联接口370调整单元旋流风机射流仰角按圆周分布安装在水汽微粒核化凝结塔二层200顶部水平中心位置; 所述蒸发冷洗涤喷淋系统400洗涤喷淋装置410进水管通过阀门管道与蒸发冷喷淋循环泵420压出口连接;蒸发冷喷淋循环泵420吸入口通过管路与桁架式接水盘槽130出水口131连接; 所述高效载冷循环系统500载冷剂回流总管51A分别与一层冷却器载冷剂出液集管15A、二层冷却器载冷剂出液集管25A、热融管三通51X连接;载冷剂循环泵510吸入口与载冷剂出口总管52B连接; 载冷剂循环泵510压出口通过管道与热融清霾主控制阀50W进口连接;热融清霾主控制阀50W出口与载冷剂供口总管54X连接;载冷剂供口总管54X与一层凝结器载冷剂进液集管16A、二层凝结器载冷剂进液集管26A、融霜回流控制阀61W连接; 所述流体制备定压融霾装置600定压循环泵610吸入口通过管道和热融管三通61X与融霜回流控制阀61W连接;定压循环泵610压出口通过管道和热融管三通62X与隔离反馈式换热器620二次侧进口623连接; 隔离反馈式换热器620二次侧出口624通过管道和热融管三通51X与载冷剂回流总管51A连接;隔离反馈式换热器620一次侧进口621通过热水电控阀62W和管道与外配热融管供水口60A连接;隔离反馈式换热器620一次侧出口621通过管道与外配热融管回水口60B连接; 隔离反馈式换热器620一次侧安装有电辅加热管62D;纳米流体再生泵630吸入口通过管道与热融管三通61X连接; 纳米流体再生泵630压出口通过管道与热融管三通51X连接; 纳米流体再生泵630压出口泄压阀6Pa通过管道与液体制备膨胀箱640泄压入口643连接;液体制备膨胀箱640进口641安装有液体计量器;液体制备膨胀箱640出水口642通过管道与热融管三通61X连接作为流体制备定压融霾装置600系统补液;液体制备膨胀箱
640顶部安装有液体浓度检测仪644、搅拌器645、物料入口640;载冷剂定压膨胀罐650下接口通过管道与热融管三通51X连接;除霾塔区块链平台700包括区块冷链除霾工控710、区块冷链除霾工控720、区块冷链除霾工控730、区块冷链除霾工控740、区块冷链除霾工控750、区块冷链除霾工控N…、各区块冷链除霾工控通过互联网相互连接由冷链除霾网控中心700控制调整运行工况。
[0011] 低温载冷水汽核化凝结除霾塔1工作原理:大气云滴降雨降雪除霾机理
晴朗天气悬浮微粒M2.5 随上升气流进入大气,由于大气压强随高度升高而降低,含有大量水蒸气的湿空气在上升过程中做绝热膨胀而温度降低,饱和气压也随之降低,水汽便出现饱和或过饱和状态,水汽凝结依附在悬浮微粒凝结核(悬浮微粒具有吸湿和亲水性)周围而形成很小的云滴.由于云滴的质量很小,其在静止的大气中下降的速度也很小
[0012] 低温载冷水汽核化凝结除霾塔1除霾机理悬浮微粒水汽未达到饱和状态一般为中度污染, 悬浮微粒水汽达到饱和状态一般为重度污染。 为了适应悬浮微粒水汽悬浮微粒空气从未饱和状态达到饱和状或已达到饱和状态悬浮微粒水汽迅速凝结高效凝结雾霾, 其技术特征在于悬浮微粒水汽进入具有高负压腔功能的微粒
水汽冷凝除霾热吸收系统1使其被冷却物质悬浮微粒水汽在负压腔内绝热冷却膨胀达到温度降低、饱和、凝结除霾释放热能过程。其流程为: 悬浮微粒水汽进入微粒水汽冷凝除霾热吸收系统——水汽核化冷却器150/250负压腔中做绝热膨胀和利用冷却载体使翅片管温度降低冷却悬浮微粒水汽, 在双重作用下悬浮微粒水汽达到饱和状态——进入水汽饱和凝结器160/260释放潜热产生水汽凝结霜通过蓄热能热融成为凝结水排放,得到净化的空气经折射吸湿层进入变径增压仰角涡旋气流装置形成低温涡旋冷气流龙卷风循环,冷却大气环境水汽使其湿度加大依附在悬浮微粒凝结核下不断膨胀改变悬浮微粒性质, 经涡旋冷气流循环系统不断净化区域环境空气质量。夏季采用高负压喷淋蒸发冷空气洗涤除霾。
[0013] 低温载冷水汽核化凝结除霾塔1冬季融霾机理当大气环境空气温度低于零度以下时微粒水汽冷凝除霾热吸收系统1水汽核化冷却器
150/250和水汽饱和凝结器160/260即析出凝结霜,其厚度达到一定数值后,系统启动热融霜方式成为可排放的雨水。其控制程序为:停止高效载冷循环系统500运行,热融清霾主控制阀50W关闭,变径增压仰角涡旋气流装置300关闭;启动流体制备定压融霾装置600运行,融霜回流控制阀61W开启、定压循环泵610开启、隔离反馈式换热器620一次侧进口621热水电控阀62W开启、
电隔离反馈式换热器620电辅加热管62D开启;其工艺流程为:来自外配热水管供水口60A热水经热水电控阀62W进入隔离反馈式换热器620一次侧进口621,将热水热能传给二次侧载冷剂温度下降,由隔离反馈式换热器620一次侧出口622回至外配热水管回水口60B,如此循环从超低温载冷与热源泵提升系统中获得反馈热量,同时电辅加热管62D提供
叠加应急热量,隔离反馈式换热器620二次侧载冷剂被加热由二次侧出口624通过管道和三通进入载冷剂回流总管51A,进入覆叠塔通过水汽核化冷却器150/250和水汽饱和凝结器160/260释放热能使其冷却器和凝结器翅片管霜霾融化,载冷剂温度下降成为低温载冷剂,经载冷剂供口总管54X、融霜回流控制阀61W、热融管三通61X至定压循环泵610加压进入隔离反馈式换热器620二次侧进口623,低温载冷剂在隔离反馈式换热器620中得到加热,如此循环完成热融霜霾过程。