一种飞机机舱内除臭氧、气体净化的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种飞机机舱内除臭氧、净化气体的方法及系统。所述方法为引入机舱外的新风，滤除新风中的微生物和颗粒物，通过催化剂，将新风中的臭氧催化转化为氧气，冷却后与机舱内的循环风进行混合，将混合气进行吸附过滤，进一步减少混合气中未完全脱除的臭氧、微生物和固体颗粒，经吸附过滤后的混合气排出系统进入机舱。该系统包括催化脱除臭氧反应器、换热器、吸附净化器、脱附反吹系统，或将上述单元设备集成到一个反应器内。所述脱附反吹系统还包括对气体净化系统内部进行吹扫，以提高系统的使用寿命，该系统采用径向反应器结构，具有高的臭氧脱除效率，通过本发明专利技术所述的气体净化系统排出的净化空气中，臭氧浓度能够控制在0.1mg/m3以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及臭氧转化、气体净化领域，特别涉及一种飞机机舱内除臭氧、气体净化的方法及系统。
技术介绍
臭氧是氧的同素异形体，其分子含有三个氧原子，分子式为O3，常温下为无色气体，有一股特殊的草腥味，有极强的氧化力。高空大气顶层的臭氧对人类是有益的物质，它能有效吸收有害的紫外线辐射，而在近地面，具有强氧化性的臭氧却对人类及其生存环境产生危害，它不仅能强烈刺激人的呼吸道，造成多种呼吸系统疾病，同时还是光化学烟雾的重要组分。如果环境中的臭氧浓度达到0.06mg/m3时，人会出现头痛、喉咙干涩、呼吸道粘膜受损等状况，严重危害人体健康。为此,职业安全与卫生管理局(OSHA)规定，连续8小时暴露在臭氧环境中，臭氧浓度上限值为0.1ppm。我国国家标准GB/T18202-2000《室内空气中臭氧卫生标准》规定室内环境中允许的最大浓度应低于0.10mg/m3。因此，臭氧的有效消除已成为一个重要的环保课题。特别是在密闭空间如机舱内，通常采用引入50％的新风和50％的回风来控制机舱内污染物浓度。而引入一定飞行高度的新风中，含有一定浓度的臭氧。为了保障飞行安全以及人员健康，必须将新风中的臭氧脱除。目前臭氧脱除的方法有：热分解法、活性炭吸附法、电磁波辐射分解法、吸收法和催化分解法。前四种方法存在吸收容量小、能耗高和产生二次污染等缺点。中国专利CN104524969A公开了一种臭氧尾气热风分解装置，由于随着温度的提高，臭氧分解加快，从而实现臭氧脱除，该装置结构简单，便于控制，但需要外部热源供热；中国专利CN102284301A公开了一种室温或低温触媒去除臭氧的掺杂氧化钛分子筛整体型催化剂，采用催化方法在常温、常湿和高空速的条件下将臭氧稳定地还原成氧气；中国专利CN104307340A公开了一种单管道除臭氧装置，采用液体吸收发脱除臭氧。该方法不适用于飞机机舱气体净化；中国专利CN201578935U公开了一种除臭氧过滤网，其脱除原理基于物理吸附，吸附容量有限；中国专利CN200420093062.3公开了一种室内除臭氧装置，采用颗粒催化剂滤芯，实际上亦为催化脱除臭氧，因此，也具有较高的臭氧脱除效率；主要应用于医疗器械装置领域；中国专利202606027U公开了一种多孔状脱除臭氧催化剂，催化剂具有高的表面积，但是采用规整结构催化剂在反应器集成时，特别是紧凑型反应器集成时，存在一定的局限性。美国专利US4348360公开了一种机舱内臭氧催化转化器，采用蜂窝状铝为催化剂载体，可以降低以堇青石为载体的催化剂的重量；美国专利US3269801公开了一种通过催化脱除和吸附组合的脱除臭氧的系统，没有将催化脱除臭氧、换热和过滤等过程很好地耦合。而机舱内臭氧转化器要求具有长的寿命、低的重量、低的阻力降、高的效率，高的空气流速、抗冲击等性能。为此，本专利技术的目的是提供一种结构紧凑、高效的满足机舱空气质量的臭氧脱除及气体净化系统。
技术实现思路
针对目前公开的机舱脱除臭氧系统存在的脱除效率低、系统复杂笨重等特点，本专利技术提出一种工艺合理、节能高效、节省空间的飞机机舱内除臭氧、气体净化的方法和系统。本专利技术采用的技术方案为：本专利技术所述的飞机机舱内除臭氧、气体净化的方法，包括以下步骤，1)引入机舱外的新风，通过丝网过滤器滤除新风中的颗粒物，得到新风A；2)再通过臭氧转化催化剂，将新风A中的臭氧催化转化为氧气，得到新风B，其中臭氧脱除单元设计成径向反应器结构，臭氧转化催化剂设置于径向反应器内，径向反应器包括中心管和臭氧脱除腔，中心管管壁上设置多个中心管开孔；3)将新风B冷却至所需温度，并与机舱内的循环风进行混合，得到混合气，所述混合气是指新风和机舱内循环风的混合，脱臭氧后的新风和循环风的混合气中，新风所占的比例为0-100％，优选20-80％；其中，本专利技术所需温度可以根据具体情况进行设置，对温度没有限定；在飞机机舱内人体感觉较适宜的温度为18-26℃之间，因此，本专利技术所述的系统，通常将新风冷却至18-26℃，但这并不限制通过本系统能够将新风冷却的温度的范围，理论上也能够实现较宽的温度范围，新风的冷却温度主要由冷却介质腔中的冷却介质温度和新风风速所决定，通过对冷却介质温度和新风在新风冷却腔内的流通速度对温度进行控制。4)混合气通过吸附剂进行吸附过滤，进一步减少混合气中未完全脱除的臭氧，同时吸附和过滤微生物和固体颗粒，经吸附过滤后的混合气排出系统进入机舱。所述方法中还包括清扫丝网过滤器和再生吸附剂的方法：具体为周期性切入吹扫风，依次对吸附剂和丝网过滤器进行吹扫，将吸附剂和丝网过滤器中吸附和过滤的微生物及固体颗粒物吹出，排出系统，其中，使用的吹扫风优选为为不含臭氧或含浓度不超过0.2mg/m3臭氧的新风，吹扫风优选温度范围为0-100℃之间。本专利技术提供一种飞机机舱脱除臭氧气体净化系统，该系统包括催化脱除臭氧反应器、换热器、吸附净化器、脱附反吹系统，或将上述单元设备集成到一个反应器内。所述催化脱除臭氧反应器设计为径向反应器结构，包括中心管、臭氧脱除腔，中心管管壁上设置多个中心管开孔，中心管与臭氧脱除腔之间隔有丝网过滤器，臭氧脱除腔内装填臭氧转化催化剂；所述换热器包括新风冷却腔、冷却介质腔；所述吸附净化器包括吸附过滤床，吸附过滤床内装填吸附剂；所述脱附反吹系统为将系统关闭后，通过一个气体入口向系统内通入吹扫风，对系统进行清扫。本专利技术所述的催化脱除臭氧反应器中的中心管开孔的个数和孔径根据具体要求进行设置，通常其孔径为5目以上。本专利技术还提供一种飞机机舱集成式脱除臭氧气体净化系统，具体为将气体净化系统的各个反应器集成在一个反应器内，得到集成式反应器，所述集成式反应器分上、中、下三部分，三部分之间用隔层隔开，隔层上由密封段和网状段组成，所述的密封段是指在单独腔室的顶部或底部的隔层为密封的，气体无法通过，所述的网状段是指在单独腔室的顶部或底部的隔层为网状，气体可以通过，上部、下部为空腔，中部由内到外设有五层，相邻两层之间为腔室，两层间套装设置，所述中部的腔室由内而外分别为中心管、臭氧脱除腔、新风冷却腔、冷却介质腔、吸附过滤床；中心管管壁上设置多个中心管开孔，中心管与臭氧脱除腔之间隔有丝网过滤器；上部空腔隔出区域I和区域II，区域I使吸附过滤床顶部只和净化风出口连通，区域II使臭氧脱除腔和新风冷却腔的顶部连通，下部空腔使新风冷却腔和吸附过滤床的底部相连通；臭氧脱除腔底部的隔层为密封段；冷却介质腔与气体净化系统中其他部分不连通，其顶部设置冷却介质入口，低部设置冷却介质出口，冷却介质腔内部通过通入、排出冷却介质进行循环；气体净化系统还设有循环风入口和净化风出口；气体净化系统的新风进风口、循环风入口、净化风出口均连有气体管道，管道上各设置一个自动控制阀门；臭氧脱除腔内装填臭氧转化催化剂，吸附过滤床中装填吸附剂；所述气体净化系统关闭所有自动控制阀门后，除冷却介质腔单独进行冷却介质的储存和循环外，其余部分呈密封状态。本专利技术所述系统每个腔室的形状可以是任意的，具体可以为规则的空间或不规则的空间，例如为正弦曲线、方形、圆形、六边形、椭圆形、抛物线、双曲线、三角形或内圆滚线等形状。本专利技术所述系统中还包括吹扫再生丝网过滤器和吸附过滤床部分，具体为在新风进风口和净化风出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞机机舱内除臭氧、气体净化的方法，其特征在于：包括以下步骤，1)引入机舱外的新风，通过丝网过滤器滤除新风中的颗粒物，得到新风A；2)再通过臭氧转化催化剂，将新风A中的臭氧催化转化为氧气，得到新风B，其中臭氧脱除单元设计成径向反应器结构，臭氧转化催化剂设置于径向反应器内，径向反应器包括中心管和臭氧脱除腔，中心管管壁上设置多个中心管开孔；3)将新风B冷却至所需温度，并与机舱内的循环风进行混合，得到混合气；4)混合气通过吸附剂进行吸附过滤，进一步减少混合气中未完全脱除的臭氧，同时吸附和过滤微生物和固体颗粒，经吸附过滤后的混合气排出系统进入机舱。

【技术特征摘要】
1.一种飞机机舱内除臭氧、气体净化的方法，其特征在于：包括以下步骤，1)引入机舱外的新风，通过丝网过滤器滤除新风中的颗粒物，得到新风A；2)再通过臭氧转化催化剂，将新风A中的臭氧催化转化为氧气，得到新风B，其中臭氧脱除单元设计成径向反应器结构，臭氧转化催化剂设置于径向反应器内，径向反应器包括中心管和臭氧脱除腔，中心管管壁上设置多个中心管开孔；3)将新风B冷却至所需温度，并与机舱内的循环风进行混合，得到混合气；4)混合气通过吸附剂进行吸附过滤，进一步减少混合气中未完全脱除的臭氧，同时吸附和过滤微生物和固体颗粒，经吸附过滤后的混合气排出系统进入机舱。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括清扫丝网过滤器和再生吸附剂的方法：周期性切入吹扫风，依次对吸附剂和丝网过滤器进行吹扫，将吸附剂和丝网过滤器中吸附和过滤的微生物及固体颗粒物吹出，排出系统。3.一种飞机机舱脱除臭氧气体净化系统，其特征在于：该系统包括催化脱除臭氧反应器、换热器、吸附净化器、脱附反吹系统，或将上述单元设备集成到一个反应器内。4.按照权利要求3所述的气体净化系统，其特征在于：所述催化脱除臭氧反应器设计为径向反应器结构，包括中心管、臭氧脱除腔(1)，中心管管壁上设置多个中心管开孔，中心管与臭氧脱除腔(1)之间隔有丝网过滤器(9)，臭氧脱除腔(1)内装填臭氧转化催化剂；所述换热器包括新风冷却腔(2)、冷却介质腔(11)；所述吸附净化器包括吸附过滤床(3)，吸附过滤床(3)内装填吸附剂；所述脱附反吹系统为将系统关闭后，通过一个气体入口向系统内通入吹扫风，对系统进行清扫。5.按照权利要求3所述的气体净化系统，其特征在于：将气体净化系统的各个反应器集成在一个反应器内，得到集成式反应器，所述集成式反应器分上、中、下三部分，三部分之间分别用隔层隔开，隔层上由密封段和网状段组成，上部、下部为空腔，中部由内到外设有五层，相邻两层之间为腔室，两层间套装设置，所述中部的腔室由内而外分别为中心管、臭氧脱除腔(1)、新风冷却腔(2)、冷却介质腔(11)、吸附过滤床(3)；中心管管壁上设置多个中心管开孔，中心管与臭氧脱除腔(1)之间隔有丝网过滤器(9)；上部空腔隔出区域I和区域II，区域I使吸附过滤床(3)的顶部只和净化风出口(5)连通，区域II使臭氧脱除腔(1)和新风冷却腔(2)的顶部连通，下部空腔使新风冷却腔(2)和吸附过滤床(3)的底部相连通；臭氧脱除腔(1)底部的隔层为密封段；冷却介质腔(11)与气体净化系统中其他部分不连通，其顶部设置冷却介质入口(6)，低部设置冷却介质出口(7)，冷却介质腔(11)内部通过通入、排出冷却介质进行储存或循环；气体净化系统还设有循环风入口(10)和净化风出口(5)；气体净化系统的新风进风口(4)、循环风入口(10)、净化风出口(5)均连有气体管道，管道上各设置一个自动控制阀门(V1,V2,V4)；臭氧脱除腔(1)内装填臭氧转化催化剂，吸附过滤床(3)中装填吸附剂；所述气体净化系统关闭所有自动控制阀门后，除冷却介质腔(11)能够单独进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜，王树东，林乐，高典楠，汪明哲，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21