用電離空氣來淨化受汙染氣體的安排的製作方法

2023-10-05 15:16:59

用電離空氣來淨化受汙染氣體的安排的製作方法
【專利摘要】一種用於淨化受汙染氣態介質的淨化安排，該安排包括：一個用於將空氣電離的電離設備(3)；一個用於供給受汙染空氣的供給管(1)；以及至少一個混合室(2)，其中將受汙染氣態介質以主流進料通過混合室(2)並且向主流中添加電離空氣；一個在混合室(2)之前的用於將環境空氣引入到受汙染氣態介質主流中的入口(10)；一個被安排在供給管(1)中的在入口(10)之前的並且被配置成用於檢測該受汙染氣態介質的溫度的第一溫度傳感器(11)；其中如果第一溫度傳感器(11)檢測到受汙染氣態介質的溫度是高於70℃，將環境空氣通過入口(10)添加到主流之中。
【專利說明】用電離空氣來淨化受汙染氣體的安排 發明領域
[0001] 本發明涉及一種用於淨化受汙染氣態介質的淨化安排。具體地，本發明涉及一種 淨化安排，該淨化安排包括一個用於將空氣電離的電離設備和至少一個混合室，由此將受 汙染介質以主流進料通過該混合室並且將電離空氣從側面添加到該主流中。 技術背景
[0002] 隨著社會中環境意識的增加，對淨化來自工廠等的廢氣的需求變得更大。
[0003] 出現了通過電離來淨化來自例如基於溶劑的氣體，塗料等等（諸如汽油、石蠟、丙 烯、和其他烴類）的氣態介質的方法。在這種淨化形式下，將受汙染空氣與電離空氣混合。 帶電粒子致使汙染分子被結合併且沉澱出來。
[0004] 例如，從AT387 158B已知一種與所附權利要求的前序部分相符的用於廢氣淨化 的安排，其中在混合室中存在受汙染空氣主流並且從側面添加了一個較小的電離空氣流。
[0005] 然而，這樣一種已知的安排擔負著若干問題。最嚴重的問題是用於獲得所希望的 淨化程度的成本太大或所希望的淨化程度根本不可能獲得。
[0006] 發明概沭
[0007] 因此，本發明的一個目的是提供一種有效的但關於投資成本和運行成本二者而言 仍相對便宜的淨化安排。
[0008] 根據本發明的一個方面，因此提供了一種根據權利要求1所述的淨化安排。
[0009] 本發明是基於這一認識：提供一種改進的淨化安排用於在混合室中使用電離空氣 來淨化受汙染氣態介質，電離空氣的溫度和流量與受汙染氣態介質實質上不同。此外，還認 識到的是淨化過程的效率可以通過將進入混合室的受汙染氣態介質的溫度維持在低於預 定溫度而增加。
[0010] 在供給管中供給的受汙染氣態介質的溫度可以是高達80°C至90°C。例如，受汙染 氣態介質可以包括不同汙染度的暖工藝空氣。在超過70°C的溫度下，在該淨化安排的混合 室中在電離顆粒與受汙染空氣之間的反應不是以最優方式進行。淨化過程發生在混合室 中，其中將受汙染氣態介質與電離空氣混合，並且當受汙染氣態介質的溫度是70°C或更低 時，淨化過程被改善。
[0011] 本發明的一個優點是受汙染氣態介質的溫度是通過第一溫度傳感器檢測的，並且 如果受汙染氣態介質的溫度超過70°C，在主流到達混合室前將其降低到70°C使得淨化安 排的效率得以提升。當第一溫度傳感器檢測到超過70°C的溫度時，將環境空氣添加到供給 管中的主流中。環境空氣是通過一個安排在供給管中的在第一溫度傳感器之後的入口進行 添加。
[0012] 本發明的另一個優點是可以使用若干混合室來使該淨化安排更有效。
[0013] 本發明的又一優點是當環境空氣的溫度是低於主流時，用於環境空氣的入口還可 以被用來通過向主流添加更多的環境氣體而將受汙染氣態介質的溫度進一步降低到前述 預定限制以下。
[0014] 在本發明的一個實施例中，該淨化安排可以進一步包括一個安排在供給管中的在 該入口之後的第二溫度傳感器，該第二溫度傳感器被配置成檢測受汙染氣態介質的溫度， 其中基於通過第二溫度傳感器檢測到的溫度控制來自電離設備的電離空氣流。
[0015] 這個實施例的一個優點是，可以通過對來自電離設備的電離空氣流進行調整來降 低受汙染氣態介質主流的溫度。
[0016] 另一個優點是通過增加電離空氣進入到混合室中的進料，電離空氣將更快向下滲 透到主流之中，並且因此增加汙染分子被電離顆粒擊中的可能性，由於在混合室中存在更 多的電離顆粒。
[0017] 根據本發明的一個實施例，將被電離設備電離的空氣可以有利地是環境空氣。
[0018] 這個實施例的優點是，使用環境空氣是有效並且有成本效率的。環境空氣可以是 來自該淨化安排之外的新鮮空氣。
[0019] 在本發明的一個實施例中，該淨化安排可以進一步包括一個冷卻元件，該冷卻元 件被配置成用於在主流已經通過所述混合室之後降低該主流的溫度。
[0020] 在本發明的另一個實施例中該冷卻元件可以被安排在淨化安排的出口管中。
[0021] 在淨化過程之後該主流的溫度在其離開出口管之前應當優選不超過30°C。主流的 溫度可以相應地由電離空氣流和冷卻元件二者控制。來自電離空氣流的冷卻作用還取決於 在受汙染氣態介質中的汙染物的量和為了實現混合室中的充分淨化所需要的電離空氣的 量之間的關係。
[0022] 該冷卻元件的一個優點是，它可以在淨化空氣離開出口管之前將該空氣冷卻到一 個預定溫度，如30°C或以下，由此使來自出口的空氣能夠在其他過程中使用。
[0023] 在一些實施例中，可以使用一個被安排在混合室之後在主流中的溫度傳感器來檢 測在混合室之後的主流溫度是否高於30°C，並且如果溫度超過這一溫度，可以將主流轉向 經過一個冷卻元件，該冷卻元件與出口管連接、處於與該出口管分開的一個流中。例如，該 冷卻元件可以被安排在一個單獨的管中，其中該單獨的管附接到出口管上並且被配置成在 主流溫度超過30°C時使主流通過。如果溫度是30°C或更小，可以避免這個冷卻步驟並且空 氣離開出口管而無需經過該冷卻元件。包括該冷卻元件的單獨的管可以在冷卻元件之後與 該出口管再連接，使得空氣從同一出口離開。
[0024] 通過將電離空氣以實質上超過主流流速的速度進料到混合室中，該電離空氣將更 快向下滲透到主流之中，並且因此實質上增加了主流的汙染分子將被電離顆粒擊中的可能 性。
[0025] 根據本發明的一個實施例，進一步通過幾個在主流的流動方向上依次排列的開口 來供給電離空氣。以這種方式，這種可能性進一步增加並且由此淨化程度同樣增加。
[0026] 根據本發明的一個實施例，至少三個這樣的開口可以是彼此先後排列。
[0027] 根據本發明的一個實施例，電離空氣的流速可以是主流流速的至少3倍大。
[0028] 根據本發明的一個實施例，電離空氣的流速可以是主流流速的至少5倍大。
[0029] 根據本發明的一個實施例，電離空氣的流速可以比主流流速大出至少約10倍。
[0030] 根據本發明的一個進一步的實施例，可以將電離空氣以具有相對於主流流向至少 40的角度的流向添加到主流中。通過這種手段，混合被進一步改善。
[0031] 附圖簡要說明
[0032] 現在將參考顯示出本發明的一個示例性實施例的附圖更詳細地描述本發明的這 些和其他方面，其中：
[0033] 圖1示意性說明了根據本發明的一個實施例的淨化安排。
[0034] 本發明優詵實施例的詳細說明
[0035] 如圖1中所說明的根據本發明的一個實施例的淨化安排包括一個用於供給受汙 染空氣的供給管1、一個包括三個混合室2的淨化部分、和一個用於去除淨化空氣的出口管 6。將一個第一溫度傳感器11安排在供給管1中。在本實施例中使用了三個混合室2,但是 當然同樣可以使用其他數量如一、二、或更多個混合室。在第一溫度傳感器11與這些混合 室2之間，一個入口 10被安排在供給管1中以使得環境空氣與受汙染氣態介質在供給管中 混合，以便將主流溫度降低到70°C (當需要時）。用於使環境空氣進入供給管的標準是該 第一溫度傳感器檢測到受汙染氣態介質的溫度高於70°C。
[0036] 一個第二溫度傳感器12被附接到在這些混合室2與入口 10之間的供給管1上。
[0037] 這些溫度傳感器可以包括，例如熱敏電阻、熱電偶、或電阻性熱裝置（RTD)。
[0038] 受汙染空氣的主流穿過混合室2。然而，從側面，出現另一個電離空氣進料流。這 一空氣是在一個電離設備3中電離，該電離設備包括一個帶電錶面，該帶電錶面通過電暈 放電向環境空氣釋放電子。這種應被電離的空氣必須是相對清潔的（空氣品質1)以允許 以所希望的程度進行電離，然而通常的新鮮空氣正是如此。在空氣已經電離後，將其通過管 4導向在這些混合室的側壁上的開口 5。在這個實施例示例中，每個混合室2配備有四個開 口 5,這些開口 5依次先後排列在主流流向中。然而，其他開口數量當然是可能的，但是優選 每個室具有超過一個開口。更多入口開口給出更好的混合，但是同時主流的速度（和氣體 量）增加，這使得下遊的淨化過程更困難。混合室2中主流的最高溫度優選是70°C。來自 電離設備3的開口 5的受控流是基於由第二溫度傳感器12檢測到的溫度。第二溫度傳感 器12被配置成檢測至少70°C的溫度，並且電離空氣的流量將根據所檢測到的溫度而調整。 就淨化過程的特性而言，更高的檢測到的溫度將增加電離空氣的流速。
[0039] 在這些混合室2之後，將一個冷卻元件13安排在出口管6中。冷卻元件13被配 置成在將淨化空氣釋放到環境空氣中或再循環用於其他用途之前將其冷卻到30°C或以下 的溫度。淨化空氣將將把熱量從主流傳遞到冷卻元件13,因此降低淨化空氣的溫度。冷卻 元件13可以包括，例如，附接在出口管6中的肋條，這些肋條被安排成使淨化空氣在離開出 口管6的途徑上在這些肋條之間流動。這些肋條可能包封了一種冷卻介質13,如冷水，該 冷去介質循環並且在淨化氣態介質流經這些肋條時將熱量從其中去除。冷卻介質可以是適 用於除熱的任何類型的介質。冷卻元件13不應局限於帶有肋條的安排；冷卻元件13可以 不同方式實施。冷卻元件13還可以是被安排成與淨化氣態介質處於熱接觸的圍繞出口管 6螺旋狀物的一個管或本領域技術人員已知的任何其他類型的熱交換器。
[0040] 在這些混合室2與冷卻元件13之間安排了一個第三溫度傳感器14。該溫度傳感 器14被配置成控制冷卻元件13使得冷卻元件13的冷卻作用依據溫度傳感器14檢測到的 溫度而變化。例如，可以通過調節冷卻元件13中冷卻介質的流量來控制冷卻元件13,使得 如果在這些混合室2之後的主流溫度是30°C以下，沒有冷卻介質在冷卻元件13中流動。
[0041] 電離空氣的流速優選是比主流流速顯著地高得多。該速度關係合適地是至少3/1， 並且優選至少5/1。對於允許電離空氣滲透到主流之中，速度差是重要的。然而，最佳速度 關係是多大將取決於汙染物濃度和有待純化的氣體的密度。更高的密度意味著速度應當更 高而更低的密度意味著速度應當更低。通常，約10/1的速度關係將是優選的。然而，電離 空氣的流速應當是至少〇,5m/s，使得質量慣性定律代替氣體定律將是適用的。另外，存在取 決於這些開口 5的形狀的上臨界速度。然而，這個速度上限取決於總壓，但是該速度上限通 常是約18m/s。
[0042] 應當進一步安排這些開口 5使得電離空氣的流向具有相對於主流流向的一個角 度。這個角度應當是至少40°，並且電離空氣的添加優選垂直於主流而進行。然而，這個角 度是多大應當取決於在這些氣體與電離能之間的密度差。
[0043] 根據本發明的淨化安排進一步包括一個控制系統7。該控制系統7包括傳感器8 和9,分別用於測量進入的受汙染空氣和經淨化的流出空氣的汙染度。在這些值之間的差， 例如，作為淨化度給出，其形式為進入的汙染物量減去流出汙染物量並且除以進入的汙染 物量，可以隨後用於指導該淨化安排。因此，將來自傳感器8、9的結果通過導管送往電離設 備3並且用於指導電離度和電離空氣的流速。通常，在主流中20%至30%的電離空氣的混 合物是所希望的。這些傳感器可以是，例如可商購的光電離設備，如Photovac PID2020或 Photovac IOS Plus。
[0044] 使用進一步的參數還可以用於調節，如在起始空氣中的直接雜質量，在流出空氣 中的離子數，等等。
[0045] 優點還是，如在本實施例示例中出現的，使用於主流的流道管在混合室2之前擴 張，由此來減小通過混合室2的主流流速。
[0046] 進一步可能的是將根據本發明的淨化安排與其他淨化形式如不同類型的過濾等 結合來以這種方式進一步提高淨化效果。以上已經通過一個實施例示例描述了本發明。然 而，本領域技術人員認識到，在不丟失本發明的理念的情況下，更多變體是可能的，其中一 些已經提到。因此，這類明顯的變體必須被視為包括在本發明之中，如由下列權利要求所限 定。
【權利要求】
1. 一種用於淨化受汙染氣態介質的淨化安排，該安排包括： 一個用於將空氣電離的電離設備（3); 一個用於供給受汙染空氣的供給管（1);以及 至少一個混合室（2)，其中將該受汙染氣態介質以主流進料通過該混合室（2)並且向 該主流中添加電離空氣； 一個在該混合室（2)之前的用於將環境空氣引入到所述受汙染氣態介質的所述主流 的入口（10); 一個第一溫度傳感器（11)，該第一溫度傳感器被安排在所述供給管（1)中的在所述入 口（10)之前並且被配置成用於檢測該受汙染氣態介質的溫度； 其中如果所述第一溫度傳感器（11)檢測到該受汙染氣態介質的溫度是高於70°C，則 所述入口被配置為開放的以允許環境空氣通過所述入口進入到所述主流之中。
2. 根據權利要求1所述的淨化安排，進一步包括一個第二溫度傳感器（12)，該第二溫 度傳感器被安排在所述供給管中在所述入口（10)之後並且被配置成用於檢測該受汙染氣 態介質的溫度； 其中基於由所述第二溫度傳感器（12)檢測到的溫度控制來自該電離設備的電離空氣 流。
3. 根據前述權利要求中任一項所述的淨化安排，其中該有待通過所述電離設備（3)電 離的空氣是環境空氣。
4. 根據前述權利要求中任一項所述的淨化安排，進一步包括一個冷卻元件（13)，該冷 卻元件（13)被配置成用於在所述主流已經通過所述混合室（2)之後降低該主流的溫度。
5. 根據權利要求4所述的淨化安排，進一步包括一個出口管￠)，其中所述冷卻元件 (13)被安排在所述出口管（6)中。
6. 根據前述權利要求中任一項所述的淨化安排，其中通過幾個在主流流向中依次先後 排列的開口（5)供給該電離空氣。
7. 根據前述權利要求中任一項所述的淨化安排，其中至少三個這樣的開口（5)是彼此 先後排列的。
8. 根據前述權利要求中任一項所述的淨化安排，其中該電離空氣的流速被配置成是該 主流的流速的至少3倍大。
9. 根據前述權利要求中任一項所述的淨化安排，其中該電離空氣的流速被配置成是該 主流的流速的至少5倍大。
10. 根據前述權利要求中任一項所述的淨化安排，其中該電離空氣的流速被配置成比 該主流的流速大出約10倍。
【文檔編號】B01D53/32GK104066495SQ201280067652
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年12月21日 優先權日:2011年12月21日
【發明者】英韋·薩維斯特羅姆 申請人:艾爾瓊恩斯堪地那維亞建築公司