CN105536987A - 一种除霾技术 - Google Patents

Abstract

本发明是基于地球静电物理特征和雾霾气溶胶的特点提出的一种旨在较大范围进行除霾的技术。采用正极尖端放电和正电晕放电原理，通过设立在高塔上的正电荷发生器或高压输电线路上的正电晕放电裸线向雾霾空气释放正电荷，摧毁形成雾霾气溶胶的稳定结构并在地球静电场和重力的双重作用下使形成雾霾的固体和液体微小颗粒加速沉降，从而使天空快速变蓝。本发明作用范围大、投入较小、能耗较低，便于大范围使用。

Description

一种除霾技术

技术领域

本发明属环境保护技术领域，具体涉及一种静电除尘技术。

背景技术

随着经济的发展，化石能源消耗、汽车排放的急剧增加，雾霾日益严重，严重影响到了人们的健康和国民经济的健康发展，已经到了必须治理的紧要关头。为此众多的科技人员提出了各种各样的除霾方法，归纳起来主要有：负离子静电除尘(CN104906897A、)、人造风吹除法(CN103174663A)、化学凝结剂除尘(CN104844307A、CN104846770A、CN104906929A)和滤布过滤法CN104941342A等几类。通过风吹或是注入负电荷或是喷洒胶液都能破坏雾霾气溶胶的稳定，但在大范围进行人造风耗能巨大，可行较差；降尘胶液的制造和喷洒都要消耗大量能源，还可能带来新的污染，大范围应用不可行；而用负离子的办法虽然也能有一定效果，但就原理而言是不理想的，注入过量的负电荷虽然能破坏气溶胶，但负电荷会与地球的静电场产生不利于沉降的静电斥力，不利于大范围除霾。

发明内容

本发明是基于地球静电物理特征和雾霾气溶胶的特点提出的一种旨在较大范围进行除霾的技术。通过利用正极尖端放电和正电晕放电原理向雾霾空气释放足量的正电荷，摧毁形成雾霾气溶胶的稳定结构并在地球静电场和重力的双重作用下使形成雾霾的固体和液体微小颗粒加速沉降，从而使天空快速变蓝。

地球是一个带有负电的球体，而且地表附近的电场强度高达130V/m。根据静电学理论，当附着在一个大的带有负电球体上的小球离开大球后，小球将带与大球相同的负电。由此我们可以得出结论，无论是风扬起的沙尘，还是发电厂排出的烟、汽，还是汽车排出的尾气，总体来说都是带负电的。

漂浮于空气中的尘埃，根据它们各自的质量、密度、带电量大小和与周围其它分子的亲疏作用，有的很快就会自然沉降，有的则沉降的比较缓慢。当微小的尘埃PM2.5比较多，且其化学成分与空气相互作用紧密时，它们便会与空气、水分形成较稳定的气溶胶，在空气浮力和与地球静电场的斥力的共同作用下长时间漂浮于空中，形成我们常说的雾霾。

本发明采用的技术方案是用正电荷除霾，通过向空气中抛洒正电荷，让带正电荷的空气或水滴与雾霾中的带负电荷的微尘颗粒结合形成较重的颗粒，从而破坏雾霾气溶胶，并使形成雾霾的颗粒所带的负电荷减少甚至变为带正电荷，减小雾霾气溶胶与地球之间的静电斥力或是将静电斥力变成吸力，并在重力和地球静电场吸力双重作用下快速沉降，从而达到治理雾霾的作用。

本发明最具代表性的两类技术方案一个是在高层建筑或是专门建设的高塔的顶端安装正电荷发生器向其周边的空气中释放正电荷；另一个是在特定区域建设一些专门的高塔并在其顶端架设放电裸线，放电裸线接到高压直流电源的正极，通过电晕放电向空气中释放正电荷。

按照第一类技术方案，正电荷发生器由高压直流电源、阳极放电针或放电丝、阴极板、风扇等组成，其结构与空气负离子发生器相似，不同之处在于放电针或放电丝接直流电的正极，极板接负极。放电针或放电丝与极板之间加上高压直流电后，就会在放电针的尖部或放电丝附近形成很高的电场强度，当电场强度超过空气的击穿场强时，放电针或放电丝附近就会出现电晕放电，就会使附近的空气带上正电荷，在风扇的作用下，被电离并带有正电荷的空气会被风不断吹出。

为了发挥除霾效能，正电荷发生器应安装在专门建设的高塔或是高层建筑的顶端，最好能在正电荷发生器旁安装强力喷雾器，通过高速流动的水雾将正电荷发生器产生的正电荷吸过去并使水雾的微小水滴带上正电荷，借助水雾把正电荷抛向更远的地方，从而增大作用空间，加速雾霾里的微尘颗粒沉降的速度。也可以将正电荷发生器安装在高大烟筒顶部的周围，也能起到很好的除污降霾的效果。

按照第二类技术方案，正电荷的产生是通过架设在塔架之间的高压直流导线的电晕放电来获得。在特定地域建设一些比普通建筑物更高的塔架，在塔架之间通过绝缘子拉上裸线，将高压直流电源的负极接地，正极接裸线，当电压足够高时，裸线附近的电场强度超过空气的击穿场强，放电裸线就会夺取周围空气分子的电子，使附近的空气带上正电荷，由于电场作用，带正电荷分子就会远离放电裸线。在分子运动的作用下，正电荷被不断地注入到雾霾空气中，使得雾霾气溶胶稳定结构遭到破坏，迫使形成气溶胶的PM2.5迅速下沉。

塔架和除霾设施的架设高度应根据各地雾霾的形成特点和城市建筑高度以及采用本专利后的实际效果等综合考虑后确定，尽管某些城市的雾霾厚度可能超过300m，但铁塔和除霾设施也不一定要建的那么高，因为多数雾霾形成的根源是主要是PM2.5，而大多数的PM2.5本身是在地面附近所产生的，当我们按本专利实施后，就会极大程度抑制了PM2.5向上的蒸腾，所以铁塔和除霾设施只要比楼房高，不影响正常活动就行。

附图说明

图1为本发明第一类技术方案实施例示意图；

图2为本发明正电荷发生器实施例示意图；

图3为正电荷发生器安装在喷雾器周边的实施例示意图；

图4为正电荷发生器安装在烟筒周边的实施例示意图。

图5为本发明第二类技术方案实施例示意图。

图6为放电裸线的线芯结构的一种实施例示意图。

图7为放电裸线的线芯结构的一种实施例示意图。

图8为对现有高压输电线路改造的一种实施例示意图。

附图中的标号说明：

1——正电荷发生器、2——塔架、3——高压直流电源、4——放电针、5——负极板、6——电风扇、7——放电裸线、8——绝缘子、9——选择开关、10——喷雾器、11——烟筒、13——抗拉除冰加热芯、14——绝缘层、15——外层导体、15’——右端子、16——铜丝。

具体实施方式

图1是按照本发明第一类技术方案的一个具体实施例，图中的1为正电荷发生器，2为塔架。正电荷发生器1安装在塔架2的顶部，向周边释放正电荷，去破坏雾霾气溶胶。

正电荷发生器1由高压直流电源3、阳极放电针4、阴极板5、电风扇6等组成，见图2。放电针4接直流电的正极，负极板5接负极。放电针4与极板5之间加上高压直流电后，就会在放电针4的尖部形成很高的电场强度，当电场强度超过空气的击穿场强时，放电针4的尖部就会出现电晕放电，就会使附近的空气带上正电荷，在风扇6的作用下，带有正电荷的空气会被风不断吹出。当正电荷发生器采用管状阴极时，阳极应当采用放电丝。

为了发挥除霾效能，最好能在正电荷发生器1旁安装强力喷雾器7，见图3。通过高速流动的水雾将正电荷发生器1产生的正电荷吸过去并使水雾的微小水滴带上正电荷，借助水雾把正电荷抛向更远的地方，从而增大作用空间，加速雾霾里的微尘颗粒沉降的速度。

也可以将正电荷发生器1安装在高大烟筒11顶部的周围，也能起到很好的除污降霾的效果。见图4。

按照第二类技术方案，见图5，正电荷的产生是通过架设在塔架之间的高压直流导线的电晕放电来获得。在特定地域建设一些比建筑物更高的塔架2，在塔架之间通过绝缘子8拉上裸线7，将高压电源的负极接地，正极接到裸线7，当裸线7附近的电场强度超过空气的击穿场强时，部分空气分子的电子就就会逃逸到裸线7，就会使裸线附近的空气带上正电荷，发生所谓的电晕放电，在同性相斥的静电力和分子运动的作用下，电离产生的正电荷被不断注入到雾霾空气中，使得雾霾气溶胶稳定结构遭到破坏，迫使形成雾霾气溶胶的PM2.5迅速下沉。

高压直流电源3的正极与电晕放电裸线7是通过一个选择开关9连接的。平时，置于塔架2顶端的电晕放电裸线7与塔架2和大地是绝缘的，与高压电源3的正极相连；但在雷雨天，高压电源3将停止工作，电晕放电裸线7通过选择开关9与塔架2和大地短路，电晕放电裸线7充当了避雷线。

塔架和除霾设施的架设高度应根据各地雾霾的行程特点和城市建筑高度以及采用本专利后的实际效果来综合考虑后确定，尽管某些城市的雾霾厚度可能超过350m，但铁塔和除霾设施也没有必要建的那么高，因为多数雾霾形成的根源是主要是PM2.5，而大多数的PM2.5本身是在地面附近所产生的，当我们按本专利实施后，就会极大程度抑制了PM2.5向上的蒸腾，所以铁塔和除霾设施只要比楼房高，不影响人群活动就行。

为降低高压直流电源3的输出电压，放电裸线7的外径应尽量小，最好做成同轴结构，见图6。外层导体15为电晕放电层，采用导电、耐蚀的的碳纤维编织，内13为抗拉抗拉除冰加热芯，用电阻率较高的高强度钢丝或碳纤维制成。内芯13与外层导体15之间为导热的绝缘层14。为了降低外层导体15的电阻率，还可在外层导体的内侧加入适量的铜丝16，见图7。

按照第二类技术方案，可以对现有的交流或直流超高压输电线路加以改造来实现释放正电荷防治雾霾的作用，见图8。将传统高压输电线路顶端的的避雷线与铁塔2之间用绝缘子8隔开，作为放电裸线7；配置高压直流电源3，其负极连接钢制塔架2接大地；避雷线通过选择开关9分别与塔架2(大地)或高压直流电源3的正极相连。在雷雨天，避雷线7与塔架2(大地)相连，起到传统的避雷作用；雾霾天，避雷线7与高压直流电源3的正极相连，起到正电荷除霾作用。

另外还可以建设采用单线方式的超高压直流输电线路这来实现，超高压直流输电线路电线接正极，负极在线路的首末两端分别接地，通过大地构成负极回路。分裂导线的结构和尺寸应根据具体电压等级和产生电晕的条件确定。分裂导线的断面尺度比正常设计的要小，目的是允许出现适量的电晕放电，通过适度的电晕损耗换取环境的改善。

Claims (9)

1.一种治理雾霾的方法，通过设立在高塔上的正电荷发生器或高压输电线路上的正电晕放电裸线向雾霾空气释放正电荷，与雾霾中的带负电荷的微尘颗粒结合形成较重的颗粒，使雾霾的颗粒物所带的负电荷减少甚至变为带正电荷，从而破坏气溶胶的稳定，并在地球静电场和重力的双重作用下使形成雾霾的固体和液体微小颗粒加速沉降，达到治理雾霾的作用。其特征在于：在高层建筑或是专门建设的高塔的顶端安装正电荷发生器向其周边的空气中释放正电荷或在特定区域建设一些专门的高塔并在其顶端架设放电裸线，通过正电晕放电向空气中释放正电荷。

2.基于权利要求1，其特征在于：正电荷发生器主要由高压直流电源、电晕放电室和风机构成，通过电晕室里的金属针或金属丝的电晕放电，使周围的气体带电。其特征在于作为电晕放电的金属针或金属丝要接到高压直流电源的正极，极板接负极。

3.基于权利要求1，正电荷可由高压直流电源和架设在高空的导线直接通过电晕放电产生，其特征在于：电晕放电使用较细的裸线，通过绝缘子架设到专门的高塔或在高楼的顶部之间，高压直流电源的正极连接放电裸线，负极连接大地。

4.基于权利要求1、2，其特征还在于：在正电荷发生器旁应安装强力喷雾器。

5.基于权利要求1、2，其特征还在于：正电荷发生器应安装在高大的烟筒顶部周围。

6.基于权利要求1、3，其特征还在于架空放电裸线的基本结构为同轴结构，外层为电晕放电层，采用导电、耐腐蚀、抗氧化的金属材料或碳纤维编织，内层为高强度高模量的承力层并兼做除冰加热层，用电阻率较高的高强度钢丝或碳纤维制成。为了降低外层导体的电阻率，可在外层导体的内侧加入适量的铜丝。

7.基于权利要求1、3，其特征还在于：置于高塔顶端的电晕放电裸线通过一个选择开关可分别以高压直流电源的正极或塔架相连接。除霾时，高压直流电源的正极通过一个选择开关与电晕放电裸线相连，负极通过塔架接大地；在雷雨天，高压直流电源停止工作，电晕放电裸线通过一个选择开关塔架相连接接地，这时，电晕放电裸线充当了高度较低设施的避雷线。

8.基于权利要求1、3，可以利用现有的超高压输电线路加以改造，以实现释放正电荷防治雾霾的作用。其特征是将超高压输电线路上方的避雷线，与铁塔之间用绝缘子隔开；配置高压直流电源，其负极接大地；避雷线通过选择开关分别与铁塔(大地)或高压直流电源的正极相连。在雷雨天，避雷线与铁塔(大地)相连，起到传统的避雷作用；在雾霾天，避雷线与高压直流电源的正极相连，起到电晕正电荷除霾作用。

9.基于权利要求1、3，可以建设新式的超高压直流输电线路来实现，其特征在于：超高压直流输电线路采用单线方式，电线接正极，负极在电路点段两端接地，通过大地构成负极回路；分裂导线的断面尺度较正常设计要小，允许出现适量的电晕放电。