超级空气净化应用系统

超级空气净化应用系统

技术领域

重度雾霾治理、突发含有有毒气体的空气的超大范围治理、工业 生产中由各类锅炉内燃烧物所产生的燃烧气体无污染化洁净处理、以 氧气、氮气、二氧化碳等单纯气体和洁净气体大规模生产、因火灾等 意外灾害导致的大量燃烧气体等有害气体污染源治理、高层及大型建 筑区域内发生的大型火灾灭火等

背景技术

一、随着现代污染源的急剧增加，雾霾天气出现的次数越来越多， 雾霾中颗粒物含量程度越来越严重。目前以重度雾霾为代表的大气治 理方式主要有：尽可能的清理、关闭污染源，在雾霾发生之时，被动 等待大气的流动和雾霾的自动沉降。而身处雾霾当中的人们，也只有 外出戴口罩、尽量呆在室内、逃离雾霾区等方式消极应对。这些方式 对待无毒或毒性较小的雾霾天气时，还能够应用，而一旦遇到重度、 突发性有毒、意外灾害、、战争等因素引发的雾霾及极端大 气污染灾难，以上方法几乎就是等死。而且，对大气污染源的简单关 停，既不利于生产的发展，也不利于技术的进步。

我国在近年来，不断发生大规模甚至较大规模的雾霾及大气污染 事件。不论是蓄意所为、意外事故，还是污染源的日积月累，这些事 件已经严重影响到事件发生地的人们的身心健康。本发明系统一举扭 转人们在以上大气污染事件中的被动、无助局面，不论在日常、还是 在突发事件中主动应对，可最大限度的使身处遇雾霾及极端大气污染 事件中的人们，安然无恙，并可以保证呼吸到新鲜、干净的空气。

二、目前，气体产品如氧气、氮气、二氧化碳等气体的制作、生 产方式，依然大量依靠化工方式生产、制作。而流失到空气中的其他 化合气体，只能任其在空气中被分解、氧化、飘散，尤其在突发事件 和重度雾霾环境中，更没有有效的空气分离、净化方式。本发明在理 论上，在起到净化空气的主作用下，其副产品还可以淘汰现有的空气 制品如氧气、氮气、二氧化碳等气体的制作、生产方式，为大规模、 环保清洁的提取大气制品及空气中的其他化合气体提供了有力的保 证。

三、现在在许多化工厂、热电厂、集中供暖的大型热力公司等企 业，其燃烧气体主要依靠烟囱直接排向了大气中。滚滚浓烟造成局部 环境大气的快速、严重污染。而且，其燃烧过程中所产生的一些有益 成分如二氧化硫等，因无法采集而流失在空气中形成污染。本发明可 一举淘汰烟囱，从源头上遏制污染源，在理论上可杜绝大气污染源的 排放。同时，可将燃烧所产生的气体中的所有成分完全分离出来。

四、随着城市高层建筑的增多、商业集聚中心的不断扩大，大型 火险的发生机率日渐增多，而这些火险的防范难度也逐渐增大。现有 的消防系统，力量分散、耗时长，在大型火险方面力不从心，往往造 成无法挽回的人员和财产损失。本发明可淘汰现有消防水源灭火方式， 可向这些大型火场在短时间内提供大量的二氧化碳、氮气等阻燃气体， 让已经发生的大火在较短时间内熄灭，从根本上解决高层甚至超高层、 大型商业聚集区的防火难题，淘汰现有消防方式，实现此类火灾消防 质的提升。理论上，尤其对相对于室内的有限环境效果更为理想。只 是有一个前提，必须尽可能的疏散有限环境内外的人员。否则，同样 会使身处火场中的人不伤亡于火灾就伤亡于二氧化碳等气体。

有益效果及应用前景：此发明有效克服了人们在大气污染事件中 的被动、无助的局面，使人们能够主动应对大气污染灾难。尤其在大 城市或是超大城市人口密集区，如商场、车站、地铁、码头、学校、 大型会议场所及人口高度集中的住宅区，本发明将在发生极端大气事 件时，发挥其绝对的保障作用。而且，在理论上，其副产品还可以淘 汰现有的空气制品，如氧气、氮气、二氧化碳等气体的制作、生产方 式，为大规模、环保清洁的提取大气制品提供了有力的保证。同样， 本发明还可以进一步延伸到高污染气体排放场所，如火力发电厂、危 险气体生产、排放单位及大型燃煤供暖企业等，有效分离高污染气体， 将这些高污染气体中的有用成分合理的分离提取出来，从源头上杜绝 污染源的产生。从理论上讲，一旦研制成功，可有效遏制大气污染， 增加生产效益和环保效益。同时，它还可以应用于现代建筑中超大 型火场和超高层建筑的消防灭火，淘汰现有的水消防灭火方式。

发明内容

以重度雾霾为代表的大气治理方式下单台(套)系统为例说明：

本发明基本结构由以下几部分组成：1、有超大型风扇为主要部件 的空气吸气系统；2、巨型空气压缩机；3、百万立方级的超大型高压 液态空气储存罐；4、百万立方级的超大型高压液态空气储存罐中气体 分离操作系统；5、分离气体向大城市或是超大城市人口密集区，如商 场、车站、地铁、码头、学校、大型会议场所及人口高度集中的住宅 区内部导出供应系统；6、超大型高压液态空气储存罐中气体中气体进 气、气体导出所需的管道系统，7、在气源设备中增加实时监控的压力 敏感感应装置。

(1)、利用现有的空气压缩机原理，建立超大型空气压缩系统。 目前，在现有的空气压缩系统中，微型、小型空气压缩系统的制造技 术已非常成熟，本发明中所需要的空气压缩系统是大型甚至是巨型空 气压缩设备，它不是简单的小型设备结构的放大，需要相应的重工业 的科研与制造的支持。可在需要的地方，建造百万立方级的超大型液 态空气储存罐，选定空气保护方向，设置大型、大口径污染空气进气 口，利用超大电机带动的抽气机，强力、快速、巨量的吸入被污染空 气，将被污染空气，通过管道输送到空气储存罐中。在空气储存罐气 体入口处安置空气加压装置，使被污染空气在高压下，在空气储存罐 中变为液体，同时释放热量，它的热能可以有效收集。

(2)、在空气储存罐的侧面相应位置安装阀门，利用视频及自动 化操作系统，把液化分层的被污染空气进行分离，将洁净的空气按照 同样的比例通过阀门导出，分流组合，形成极为洁净的空气。让净化 的液态空气通过管道分散供应到商场、车站、码头、大型会议场所及 人口高度集中的住宅区等急需清洁空气的内部场所，以使这些场所始 终有非常洁净的空气供应，使外部被污染空气无法进入这些场所，以 达到遇到重度、突发性有毒、意外灾害等因素引发的雾霾及极端大气 污染灾难时，有效保护这些场所内的人员的目的。

(3)、本系统还可以利用空气中各种成分在液态情况下，相互分 层的物质特性，分类、大规模生产大气制品提供了有力的保证。它还 可以有效分离、提取被污染空气中的有毒气体，分化利用。

(4)、本系统还可应用于意外突发的高层建筑及大型火场的灭火。 将分离出来的氮气和二氧化碳有选择性的集中释放于火场，阻断氧气 的供应，可起到大型火场短时间内的灭火作用。不过，必须以充分的 疏散周围人口和气体能够方便、快捷到达为前提。

(5)、将本发明取代烟囱的设置，可有效分离燃烧所产生的所有 气体，然后可将它们优化利用。

具体实施方法：

1、有超大型风扇为主要部件的空气吸气系统：本系统中的大型风 扇可参考甚至应用国家风洞试验中的风力供应系统。主要是为了应对 紧急、极端大气条件下在尽可能短的时间内，将被污染气体吸入超大 型空气压缩机中，也是为了为空气压缩机提供有针对性的污染气源， 为本发明实现净化空气提供保证。

2、巨型空气压缩机：空气压缩机的结构相对简单，只需要强大的 动力相配套。而这两方面在我国现今某些大型工业设备中都有相对成 熟的技术和设备在应用，只需进行相应的改进即可。

3、百万立方级的超大型高压液态空气储存罐：研制建设百万立方 级的超大型高压液态空气储存罐，因为本发明中的关键设备为压缩液 态空气储存罐。它属于高压、高爆容器，必须建在相对远离人口密集 区的地面或地下。储存罐要根据被污染气体液化后，不同液态气体， 密度不同、质量不同而出现的分层现象，通过分析，由机械操作，将 各类液态气体分类通过阀门导出。目前我国在超大型罐体制作方面技 术相对较为成熟。但本发明所需要的罐体是抗高压、高爆、抗腐蚀性 气体，同时还需要有进气、液化气体导出、杂质清理、罐体中液态水 的清理等方面机械化、自动化、可连续生产的复杂罐体系统。它的主 要应用就是将由空气压缩机中压缩进来的气体，通过高压变成液态， 然后通过分离导出。这里应用的一个主要物理原理是：一切气体在经 过高压降温后，都会体积减小变成液体。而且，不同物质的液体因密 度、质量的不同，混合液体会出现不同物质的分层现象。本发明正是 利用气体物质的这一物理属性，实现被污染混合气体的有效分离，从 而达到输出洁净空气的目的。

4、百万立方级的超大型高压液态空气储存罐中气体分离操作系 统：本系统应该是因应本发明而需要完全重新设计的系统。因为目前 所有基于液态气体的化验、分离技术，都是小型化、分散进行的，综 合性、大规模甚至超大规模的液态气体的化验、分离技术还没有出现 过。而且，本操作系统还涉及到分离操作被污染空气中的杂质、水分、 高腐蚀性气体的操作，因成分复杂、操作难度相对较高，它的准确性 直接关系到本发明的成功与否而成为本发明的创新点和关键点。在技 术上，它涉及到精细化操作、精密化验、电子操控软件设计、自动感 应等一系列领域，技术要求度高。

5、分离气体向大城市或是超大城市人口密集区，如商场、车站、 地铁、码头、学校、大型会议场所及人口高度集中的住宅区内部导出 供应系统：本系统主要是合理分布、建设本发明系统，利用管道将分 离后的清洁空气分散输送到这些地方的内部，让这些地方不论是在日 常情况下，还是在雾霾天甚至有意或无意的有毒气体环境中，只要人 员在这些地方的建筑内部，就可以保证人员的绝对安全。

6、超大型高压液态空气储存罐中气体中气体进气、气体导出所需 的管道系统：本系统主要分合理分布的进气管道系统和导出气体分散 输送管道系统。包括出气口、进气口、管道中间增压、减压装置等。 而进气口则可以设置在人口相对密集的地方，建造大型的由电机带动 的污染空气吸入设备(注：此设备已在国家大型的风洞系统中有成功 应用)，把吸入的被污染空气通过管道，输往液态空气储存罐。在气体 输送管道中，可设置二级甚至多级气体增压装置，以保证被污染气体 不被储存罐中的高压气体反向顶压。导出的液态气体再经过相应的化 验分析，符合出气标准后，由管道输送向商场、车站、码头、学校、 大型会议场所及人口高度集中的住宅区内部及火场等需要不同气体的 地方。

7、在气源设备中增加实时监控的压力敏感感应装置：主要应用于 日常安全环境下，为其他用途所储备的氧气、为消防而储备的氮气、 二氧化碳等阻燃气体因误操作、有人蓄意破坏、意外事故等原因，造 成气体的意外泄露的实时监控。一旦有非正常强况下的储存气体因泄 露而出现压力减小或超量存储而出现的压力增大，这些压力敏感感应 装置可及时报警处置，以保证本系统在正常强况下的安全运行。

延伸到其他应用领域的说明：

1、气体产品如氧气、氮气、二氧化碳等气体的制作、生产：液态 空气储存罐中经过液化的气体，利用其分层原理，分类导出，分类储 存、运输、利用即可。

2、淘汰化工厂、热电厂、集中供暖的大型热力公司等企业的烟囱， 从源头上遏制污染源：本发明取代烟囱的设置方面，主要是取消烟囱。 建造强力燃烧气体吸入装置，也就是抽气机。将燃烧气体吸入可高压 储存气体的储存罐，将其中成分液化分离，优化利用。同时，有效提 取其中的热量。可将本发明所属系统就近建在这些企业的锅炉附近， 将火源和空气压缩机用大型管道相连，管道外围设置热量采集暨降温 装置，既可使本发明在这些地方正常应用。

3、现代建筑中超大型火场的灭火：淘汰现有消防水源灭火方式， 在本发明系统中增加完全分离出来的二氧化碳、氮气等阻燃气体的液 态储存罐，用管道将这些储存罐和相应的建筑连接起来，合理设置气 源出口，一旦发生大型火灾，只需紧急疏散火场周围内外的人员就可 以了，将大幅降低火灾救援的难度和强度。