自适应喷淋清洁系统技术方案

一种自适应喷淋清洗系统包括具有气体入口和气体出口的气体通道。喷淋器组件在气体入口和气体出口之间。所述喷淋器组件包括具有至少一个喷嘴的至少一个喷淋器阵列。所述至少一个喷嘴被定向到所述气体通道中。所述喷淋器组件包括至少一种可变的喷淋构造特征。喷淋器组件控制系统与所述至少一个喷淋器阵列连接。所述喷淋器组件控制系统包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器靠近所述气体入口或所述气体出口中的至少一个。所述一个或多个传感器被配置成测量污染物特征。控制器与所述一个或多个传感器和所述喷淋器组件联通。所述控制器被配置成根据测得的污染物特征来控制所述至少一种可变的喷淋构造特征。

Adaptive spray cleaning system

An adaptive spray cleaning system consists of a gas channel with a gas inlet and a gas outlet. The sprinkler assembly is between the gas inlet and the gas outlet. The sprinkler assembly includes at least one sprinkler array with at least one nozzle. At least one of the nozzles is directed to the gas channel. The sprinkler assembly includes at least one variable spray structure feature. The sprinkler component control system is connected with the at least one sprinkler array. The sprinkler assembly control system includes one or more sensors, one or more sensors near at least one of the gas inlet or gas outlet. The one or more sensors are configured to measure the characteristics of the contaminants. The controller is connected with one or more sensors and the sprinkler assembly. The controller is configured to control at least one of the variable spray structure characteristics according to the measured pollutant characteristics.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自适应喷淋清洁系统优先权声明本专利申请要求2015年9月3日提交的、名称为“太阳能辅助的大型清洁系统”的、序列号为62/213895的美国临时专利申请(代理人案卷号600.985PRV)的优先权的权益，在此通过整体引用而将该临时专利申请并入本文。此外，本专利申请要求2016年1月8日提交的、名称为“太阳能辅助大型清洁系统”的、序列号为62/276,589的美国临时专利申请(代理人案卷号600.985PV2)的优先权的权益，在此通过整体引用而将该临时专利申请并入本文。版权声明本专利文件的一部分公开内容含有受版权保护的材料。由于本专利文件或专利公开出现在专利与商标局的专利文档或记录中，所以版权所有者不反对任何人复制它，但保留凡除此之外的所有版权权利。以下通知适用于如下描述的以及在形成本文件一部分的附图中的软件和数据：明尼苏达大学(明尼苏达州明尼阿波利斯市)的版权董事。保留所有权利。
本文件一般地但非限制性地涉及用于从大气空气和工艺气体中去除颗粒、微生物和气体的清洁系统。
技术介绍
大气污染物包括悬浮在大气中的各种不同的基于颗粒和流体的污染物。大气污染物是由工业过程、汽车排气和与城市和工业中心相关的其它活动产生的。在至少一些实例中，大气污染物特别是在城市或工业中心中产生了不希望的霾。在其它实例中，大气污染物引入了刺激性气味或有害气味。颗粒污染物的一个实例包括PM2.5。PM2.5是指在空气中动力学直径小于2.5微米的颗粒物质(PM)的质量浓度。美国的环境空气要求是由美国环境保护局(USEPA)建立于1997年以保护公共健康。在美国，该标准多年来已被逐步加强，并且目前被设定为在24小时内35μg/m3而年平均值为12μg/m3。PM2.5包括主要由在大气中的燃烧和气体到颗粒的转化过程产生的空气污染物的微细颗粒。主要来源包括煤-油-汽油-柴油-木材燃烧、来自冶炼厂和钢厂的高温工业过程、车辆排放和生物质燃烧。由于PM2.5的小颗粒尺寸，它们在大气中具有几天到几周的寿命，并且可以飘扬数千公里(例如，通过盛行风)。PM2.5中的大部分颗粒具有接近光波长的粒径，因此散射光，从而导致可见度降低。在一些实例中，PM2.5被捕集在人呼吸道内，并且可能引起肺部疾病、心脏疾病和过早死亡。在一个实例中，通过使用过滤介质、袋式过滤器、静电除尘器等过滤污染空气来去除或减少PM2.5。诸如PM2.5的颗粒被捕集在过滤器中，而空气以净化状态从过滤器中处释放出来。在另一个实例中，使污染空气在带静电电荷的板之间通过，并且沿着接地的板收集离子化的颗粒。
技术实现思路
除此之外，本专利技术人已认识到，要解决的问题能够包括不能根据污染物的变化动态调节，诸如在大气或工艺气体中污染物的浓度、污染物的类型等。在一些实例中，污染物的浓度和类型根据一天中的时间(例如，高峰时间)、一个星期中的天(例如，工作日)或季节中的一个或多个而变化。在一些实例中，包括过滤介质、袋式过滤器和静电除尘器的示例性过滤器系统被固定地配置成在其构造时处理特定类型的污染物和特定浓度的污染物。例如，污染物浓度的变化引起了过滤器的过早结垢、过滤器的过早和重复的更换，或静电除尘器的板的洗涤以及用于更换和清洁而伴随的停机时间和劳动中的一种或多种。诸如通过配置成处理负载有污染物的大气的清洁系统，本主题能够帮助对这个问题提供解决方案。如本文所述，在一个实例中，自适应喷淋清洁系统(例如，受控的除尘器)被配置成动态改变其操作(例如，一个或多个喷淋特征)以响应于污染物浓度或类型的变化。该系统包括喷淋器组件的一个或多个喷嘴。该喷淋器组件(例如，受控的除尘器)包括在至少第一喷淋器构造和第二喷淋器构造之间可调节的至少一个喷淋构造特征。可选地，第一喷淋器构造和第二喷淋器构造包括多个构造(例如，范围、连续体等)，该多个构造根据进入的污染流体(例如，污染空气、工艺气体等)的变化促进喷淋器组件的动态变化。示例性喷淋构造特征包括但不限于：操作喷嘴的次数；喷嘴位置(例如，包括喷嘴在喷淋通道内的位置、取向或定向等)；喷嘴类型(例如，用于不同液滴尺寸的不同或可调节的喷嘴)；多级喷嘴，诸如用于第一液滴尺寸(大)的第一级喷嘴和用于第二液滴尺寸(小)的第二级喷嘴；化学添加剂(以促进空气中的污染物的分解)；审美添加剂和示踪添加剂(例如，香料、药用添加剂(桉树)和促进追踪净化空气的芳香剂)。在一个实例中，该喷淋器组件包括本文描述的多个喷嘴。多个喷嘴被配置成用诸如水的液体淋洗包括颗粒(例如，PM2.5)的进入空气。淋洗的液体夹带颗粒并有效地从空气中去除该颗粒。含有夹带颗粒的水被接收到液体收集槽、池、坑等。可选地，处理(例如，过滤、处理等)液体以去除颗粒，并回收该液体以在淋洗阵列中再次使用。在实例中，自适应喷淋清洁系统使用多个模块化单级或多段喷嘴阵列来产生淋洗(喷淋)以去除或处理进入气体(例如，空气)中的污染物，从而清洁该进入气体。自适应喷淋清洁系统的适应性提高了效率，并促进由小系统(1立方米每分钟)到大规模系统(几百万立方米每分钟)的规模扩大。通过以一个或多个喷淋角度、喷淋液滴尺寸、喷淋流速、喷淋液体的化学性质和喷嘴阵列的布置来操作本文描述的系统，本文描述的自适应喷淋清洁系统被配置成自适应地去除或处理不同尺寸和浓度的颗粒、微生物和气体。本文描述的系统可被配置成使用单级或多级(例如，单级或多级的喷淋器阵列)以增强颗粒和气体污染物的去除效率，其中每一级可选地具有不同的构造(喷嘴尺寸、角度、喷嘴密度等)、不同的操作参数(流速、一个或多个喷嘴阵列的选择和操作等)和不同的喷淋液体(例如，不同的添加剂、不同的载体流体、液体的温度、液体的流速等)。另外，在一些实例中包括该系统的其它可选方式。例如，将静电电荷施加到液滴上以促进对特定污染物的粘附。在另一个实例中，将化学添加剂添加到喷淋液体中，以增强颗粒、微生物和其它污染物的去除。在其它实例中，本文描述的系统与静电除尘器和催化材料(例如，光催化材料等)组合使用，以进一步增强污染物的处理或去除。除此之外，本专利技术人已进一步认识到，要解决的问题能够包括从包括由化石燃料燃烧和其它工业过程产生的诸如二氧化碳等的气态污染物的大气降低高污染物浓度。诸如通过作为自适应喷淋清洁系统的一部分的喷淋器组件，本主题能够有助于对这个问题提供解决方案。该喷淋组件提供一个或多个喷淋流体流(例如，喷淋流体的雾化液滴)，以拦截污染气体的移动流。该喷淋流体包括一种或多种污染物催化或捕集添加剂(例如，二氧化碳捕集介质)，其被配置成与气体中的污染物反应并从气体中去除该污染物。含有最小浓度的一种或多种污染物的净化气体(例如，空气)离开该系统并被排放。可选地处理污染物的各组分，诸如二氧化碳(捕集介质的组分与二氧化碳组分结合)、二氧化硫等，以回收添加剂(例如，用于二氧化碳的继续捕集)，并储存或丢弃捕集的污染物组分。可选地将本文提供的各个实施方式扩大规模到建筑物中使用并且高达甚至超过一千米或更大的尺寸(在一个实例中，使环境空气成漏斗形流入喷淋器组件的锥形护罩具有一千米或更大的直径)，以促进清洁相应大规模的大气。使用可再生资源(包括水和太阳能)使该系统所需的能量输入最小化(消除或最小化)。此外，该系统可选地不使用需要丢弃和更换的过滤器。本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配置成清洁污染气体的自适应喷淋清洁系统，所述系统包括：气体通道，所述气体通道包括气体入口和气体出口；气体移动器，所述气体移动器与所述气体通道连通，所述气体移动器被配置成使包括一种或多种污染物的污染气体移动；喷淋器组件，所述喷淋器组件位于所述气体入口和所述气体出口之间，所述喷淋器组件包括：至少一个喷淋器阵列，所述至少一个喷淋器阵列具有至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴被定向到所述气体通道中，并且所述喷淋器组件包括至少一种可变的喷淋构造特征；以及喷淋器组件控制系统，所述喷淋器组件控制系统与所述至少一个喷淋器阵列连接，所述喷淋器组件控制系统包括：一个或多个传感器，所述一个或多个传感器靠近所述气体入口或所述气体出口中的至少一个，所述一个或多个传感器被配置成测量污染物特征，以及控制器，所述控制器与所述一个或多个传感器和所述喷淋器组件联通，所述控制器被配置成根据测得的污染物特征来控制所述至少一种可变的喷淋构造特征。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.03 US 62/213,895;2016.01.08 US 62/276,5891.一种配置成清洁污染气体的自适应喷淋清洁系统，所述系统包括：气体通道，所述气体通道包括气体入口和气体出口；气体移动器，所述气体移动器与所述气体通道连通，所述气体移动器被配置成使包括一种或多种污染物的污染气体移动；喷淋器组件，所述喷淋器组件位于所述气体入口和所述气体出口之间，所述喷淋器组件包括：至少一个喷淋器阵列，所述至少一个喷淋器阵列具有至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴被定向到所述气体通道中，并且所述喷淋器组件包括至少一种可变的喷淋构造特征；以及喷淋器组件控制系统，所述喷淋器组件控制系统与所述至少一个喷淋器阵列连接，所述喷淋器组件控制系统包括：一个或多个传感器，所述一个或多个传感器靠近所述气体入口或所述气体出口中的至少一个，所述一个或多个传感器被配置成测量污染物特征，以及控制器，所述控制器与所述一个或多个传感器和所述喷淋器组件联通，所述控制器被配置成根据测得的污染物特征来控制所述至少一种可变的喷淋构造特征。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述气体移动器包括风扇。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述气体移动器包括被动气体移动器。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个传感器包括与所述气体入口和所述气体出口中的每一个靠近的一个或多个传感器。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个传感器包括颗粒计数器。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个传感器包括化学品识别传感器。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个传感器包括流速传感器、速度传感器、温度计、湿度计、颗粒计数器、粒度仪、光度计、气体分析仪或透射计中的一个或多个。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个喷淋器阵列包括多个喷嘴。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述多个喷嘴中的喷嘴的喷嘴密度从所述气体通道的周边附近朝向所述气体通道的中心增大。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个传感器被配置成测量污染物特征，所述污染物特征包括颗粒密度、颗粒尺寸、污染物特性、污染物浓度、污染物电荷、污染气体温度、污染气体流速、污染气体速度、污染气体湿度中的一种或多种。11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个喷淋器阵列包括第一喷嘴阵列和第二喷嘴阵列，所述第一喷嘴阵列相对于所述气体通道以第一角度横向地定向，并且所述第二喷嘴阵列相对于所述气体通道以第二角度横向地定向，所述第二角度不同于所述第一角度。12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个喷淋器阵列包括第一喷嘴阵列和第二喷嘴阵列，所述第一喷嘴阵列被设置在所述气体通道的周边附近，而第二喷嘴阵列被设置在所述气体通道的中心附近，并且所述第二喷嘴阵列包括比所述第一喷嘴阵列更多的喷嘴。13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述至少一个可变的喷淋构造包括至少所述第一喷嘴阵列和所述第二喷嘴阵列的喷嘴阵列选择，并且所述控制器被配置成根据测得的污染物特征来操作所述第一喷嘴阵列或所述第二喷嘴阵列中的一个或两个。14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个喷淋器阵列包括第一喷嘴阵列和第二喷嘴阵列，相对于所述第二喷嘴阵列，所述第一喷嘴阵列靠近所述气体入口，相对于所述第一喷嘴阵列，所述第二喷嘴阵列靠近所述气体出口，并且其中，所述第一喷嘴阵列被配置成喷淋具有第一尺寸的第一液滴的流体，而所述第二喷嘴阵列被配置成喷淋具有第二尺寸的第二液滴的流体，所述第二尺寸不同于所述第一尺寸。15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一种可变的喷淋构造特征由喷嘴密度、喷嘴方向、喷嘴阵列选择、液滴尺寸、液滴电荷、喷淋流体组成、喷淋流体温度和喷淋流体输出中的至少一种组成。16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述可变的喷淋构造特征至少包括所述可变的喷淋构造特征的第一值和第二值，并且所述控制器被配置成根据测得的污染物特征将所述喷淋器组件转变成所述可变的喷淋构造特...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·Y·H·皮伊，陈胜杰，托马斯·H·库恩，查尔斯·森强·洛，
申请(专利权)人：明尼苏达大学董事会，
类型：新型
国别省市：美国,US