本發(fā)明涉及空氣污染物凈化領(lǐng)域，尤其涉及一種空氣污染物凈化系統(tǒng)及凈化方法。

背景技術(shù)：

1、在室內(nèi)人員工作及生活區(qū)域中，由于油漆、涂料、粘合劑、橡膠、機械運轉(zhuǎn)設(shè)備等的廣泛存在，以及人體呼吸即自然散發(fā)，導致室內(nèi)人員工作及生活區(qū)域空氣中存在存在大量氣態(tài)污染物，例如二氧化碳、苯系物、烴類、甲醛、二氧化硫、硫化氫等。這些空氣污染物的存在，影響人體健康，需要進行空氣污染物凈化。對于一般場合，可以采用通風換氣進行空氣污染物凈化。但在外界大氣污染物濃度較高時，或熱負荷、濕負荷過高時，或地下空間等受其他條件限制，不便與外界大氣通風的場合，為了進行空氣凈化，行業(yè)經(jīng)常采用多種空氣污染物凈化技術(shù)進行組合，如不同孔徑的多孔材料吸附、堿液吸收、金屬氧化物催化、光催化等。

2、上述解決方案存在著單種技術(shù)處理污染物種類有限的問題，如果要達到多種空氣污染物同時凈化的目的，需要采用多種技術(shù)方案進行組合。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提出了一種空氣污染物凈化系統(tǒng)及凈化方法，來解決單種技術(shù)處理污染物種類有限的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

3、一方面，本發(fā)明提供了一種空氣污染物凈化系統(tǒng)，包括：

4、冷凍組件，包括液氮容器及凍結(jié)室，所述凍結(jié)室內(nèi)設(shè)置有換熱盤管，所述液氮容器與換熱盤管的進口端連接，所述換熱盤管的出口端與排氣組件連接，用于將使用過的氮氣通過排氣組件排放到系統(tǒng)外部；

5、空氣循環(huán)組件，包括送風機、回風管網(wǎng)、送風管網(wǎng)及回熱器，所述回風管網(wǎng)通過回熱器與凍結(jié)室的進氣口相連接，用于將待凈化的空氣通過回熱器后進入到凍結(jié)室內(nèi)進行氣態(tài)污染物凍結(jié)或液化，凍結(jié)室的出氣口通過回熱器與送風管網(wǎng)相連接，送風機串聯(lián)在送風管網(wǎng)上，送風管網(wǎng)用于將凈化的空氣送回至控制區(qū)域；

6、解吸組件，用于將固體污染物從回熱器及凍結(jié)室的低溫表面解除出來；

7、排放組件，用于將解吸后的氣態(tài)污染物排放到系統(tǒng)外部。

8、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述回熱器中設(shè)置有進氣通道和第一換熱通道，所述回風管網(wǎng)包括回風管路、回風口及第二電動截止閥，所述回風管路的進口端位于回風區(qū)并連接有多個回風口，回風管路的出口端與進氣通道的進口相連接，進氣通道的出口與凍結(jié)室的進氣口相連接，第二電動截止閥設(shè)置于回風管路上；

9、所述送風管網(wǎng)包括送風管路、第一電動截止閥、流量計及送風口，所述送風管路的進口端與第一換熱通道的出口相連接，第一換熱通道的進口和凍結(jié)室的出氣口相連接，送風管路的出口端設(shè)置于送風區(qū)并連接有多個送風口，送風機、第一電動截止閥及流量計沿送風管路的空氣流動方向順次設(shè)置在送風管路上。

10、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述排氣組件包括排氣管路、排放加熱器、第三電動截止閥及第四電動截止閥，氣管路的一端與換熱盤管的出口端連接，另一端用于和系統(tǒng)外部環(huán)境相連接，排放加熱器、第三電動截止閥及第三電動截止閥均沿排氣管路的空氣流動方向順次設(shè)置于排氣管路上。

11、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，還包括預冷管路，所述預冷管路包括第一管路、第二管路及第五電動截止閥，所述回熱器中還設(shè)置有第二換熱通道，所述第一管路的一端與換熱盤管的出口端相連接，另一端與第二換熱通道的進口相連接，第五電動截止閥設(shè)置在第一管路上，第二管路的一端與第二換熱通道的出口相連接，另一端與第三電動截止閥及第四電動截止閥之間的排氣管路相連接。

12、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述解吸組件包括解吸加熱器、解吸跨管及第六電動截止閥，所述解吸跨管的兩端分別與回風管路和送風管路相連接，解吸加熱器及第六電動截止閥均設(shè)置在解吸跨管上；

13、所述排放組件包括吹掃管路、氮氣容器、第七電動截止閥、第三管路、第八電動截止閥，氮氣容器通過吹掃管路位于送風機和回熱器之間的送風管路相連接，第七電動截止閥設(shè)置在吹掃管路上，第三管路的一端與凍結(jié)室相連接，另一端與第三電動截止閥及第四電動截止閥之間的排氣管路，第八電動截止閥設(shè)置在第三管路上。

14、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述液氮容器通過真空絕熱管路與換熱盤管的進口相連接，真空絕熱管路上還設(shè)置有電動調(diào)節(jié)閥，回風管路的進口端設(shè)置有第一溫度傳感器，凍結(jié)室的進氣口處設(shè)置有第二溫度傳感器，凍結(jié)室的出氣口處設(shè)置有第三溫度傳感器，凍結(jié)室內(nèi)設(shè)置有第四溫度傳感器，換熱盤管的出口設(shè)置有第五溫度傳感器，送風管路的進口端設(shè)置有第六溫度傳感器；回風管路靠近回熱器的一端設(shè)置有來流空氣壓力傳感器和至少一個來流空氣污染物濃度傳感器，送風管路靠近回熱器的一端設(shè)置有返流空氣壓力傳感器和至少一個反流空氣污染物濃度傳感器，第三管路上還設(shè)置有氮氣濃度傳感器。

15、第二方面，本發(fā)明還公開了一種空氣污染物凈化方法，其利用了第一方面所述的空氣污染物凈化系統(tǒng)，包括步驟如下：

16、s1、供冷階段：將液氮容器內(nèi)的低溫氮氣通入到凍結(jié)室的換熱盤管中，為整個凈化系統(tǒng)提供低溫冷源；

17、s2、預冷階段：送風機啟動后，環(huán)境中待凈化的空氣被吸入回風管網(wǎng)進入系統(tǒng)，輸送至回熱器，再進入凍結(jié)室，與換熱盤管進行換熱降溫，低溫空氣離開凍結(jié)室進入回熱器，可對回熱器本體以及來流空氣進行降溫，同時返流空氣自身溫度升高，離開回熱器，進入送風管網(wǎng)輸送到送風口，回到環(huán)境中，當凍結(jié)室內(nèi)的空氣溫度、回熱器本體溫度、返流空氣溫度及來流空氣溫度均降低至額定工況點后，進入空氣凈化階段；

18、s3、空氣凈化階段：來流空氣進入凍結(jié)室，與換熱盤管進行換熱降溫，空氣中的氣態(tài)污染物被液化并凍結(jié)在換熱盤管表面及凍結(jié)室內(nèi)，空氣得到凈化；

19、s4、當空氣凈化階段達到一定時間后，通過解吸組件對加熱器和凍結(jié)室進行加熱，使污染物進行解吸；

20、s5、當完成污染物解吸后，通過排放組件將系統(tǒng)內(nèi)解吸出的空氣污染物置換出去，再次進行步驟s1至s4。

21、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，當凍結(jié)室進氣溫度大于112k時，開啟第四電動截止閥，低溫的預冷氮氣通過第四電動截止閥分流一部分至第一管路，進入回熱器，加速回熱器降溫過程；當凍結(jié)室進氣溫度小于等于112k時，關(guān)于第四電動截止閥，停止預冷管路對回熱器低溫氮氣的供應(yīng)。

22、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，當來流空氣污染物濃度傳感器檢測值小于設(shè)定目標值時，送風機的運行頻率為送風機額定風量的10％，當來流空氣污染物濃度傳感器檢測值小于設(shè)定目標值的20％時，送風機的運行頻率為指數(shù)增大，當來流空氣污染物濃度傳感器檢測值大于設(shè)定目標值的20％時，送風機的運行頻率為線性增大；當?shù)谖鍦囟葌鞲衅鞯臋z測值小于等于97k時，電動調(diào)節(jié)閥的開度為額定開度的10％，當?shù)谖鍦囟葌鞲衅鞯臋z測值大于97k時，電動調(diào)節(jié)閥的開度為線性增大或指數(shù)增大。

23、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，當監(jiān)測來流與反流空氣壓力差增大至初始值的兩倍，或來流空氣與返流空氣co2濃度差降低至30％以內(nèi)時，判定需要進行污染物解吸；當?shù)诙囟葌鞲衅?、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器及第六溫度傳感器的檢測值均大于環(huán)境溫度值時，則判定污染物解吸完畢，關(guān)閉送風機和解吸加熱器，當?shù)獨鉂舛葌鞲衅鳈z測到的氮氣濃度大于99％時，則判定污染物排放完畢。

24、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

25、(1)本發(fā)明公開的空氣污染物凈化系統(tǒng)通過液氮冷凍技術(shù)，能夠處理多種氣態(tài)污染物(如co2、苯系物、烴類、甲醛等)，這是單一技術(shù)難以實現(xiàn)的，通過低溫將氣態(tài)污染物凍結(jié)或液化，能在短時間內(nèi)實現(xiàn)多種污染物的高效去除。另外，該空氣污染物凈化系統(tǒng)包括凈化、解吸及排放三個工況，三個工況緊密配合，形成一個閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)了對多種空氣污染物的高效凈化。閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)置保證了污染物的徹底去除和系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)，具有極高的能量利用效率和環(huán)保性。這種閉環(huán)系統(tǒng)特別適合于外界污染較為嚴重或通風條件受限的場所，為室內(nèi)空氣質(zhì)量的提升提供了全面而有效的解決方案。

26、(2)回熱器的雙通道設(shè)計(進氣通道和第一換熱通道)能夠充分利用氣體的熱交換過程，實現(xiàn)對未凈化空氣的預冷和凈化空氣的熱能回收，大幅提高了系統(tǒng)的節(jié)能效果，減少了凍結(jié)室的制冷負擔。

27、(3)通過在排氣管路上設(shè)置排放加熱器，可以及時對換熱盤管排出的低溫氮氣進行加熱，提高氮氣排放的溫度，從而避免排放過程中因溫差而在排放口產(chǎn)生的結(jié)露和結(jié)冰現(xiàn)象。

28、(4)通過對回流氣體的預冷，進入冷凍室的空氣已經(jīng)被預先降低了溫度。這使得冷凍組件所需的制冷負荷減少，有助于提高空氣污染物的凍結(jié)效率，進一步提高了系統(tǒng)的凈化效果。預冷后的氣流在經(jīng)過回熱器時與低溫氮氣交換熱量，能夠使空氣在進入冷凍室前達到更低的溫度，有助于更有效地凍結(jié)或液化氣態(tài)污染物，提升凈化效率，減少了冷凍組件的制冷負荷。

29、(5)通過解吸和排放組件的設(shè)置，針對低溫環(huán)境下污染物的凝固問題提供了有效的解決方案。解吸組件通過對封閉的管道系統(tǒng)內(nèi)部空氣進行加熱，利用循環(huán)的加熱空氣凝固的污染物轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，避免凍結(jié)室和回熱器內(nèi)污染物凍結(jié)集聚，影響凈化效率。排放組件則確保解吸后的氣態(tài)污染物能夠安全排出系統(tǒng)，防止二次污染。整體設(shè)計提高了系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性和能效，減少了維護成本，為空氣污染物凈化系統(tǒng)提供了更高的運行可靠性和效率。

30、(6)通過增加溫度、壓力、濃度傳感器及真空絕熱管路等設(shè)計，提升了系統(tǒng)對溫度、壓力、污染物濃度等參數(shù)的實時監(jiān)控和調(diào)節(jié)能力。這些傳感器的設(shè)置使得系統(tǒng)能夠在冷卻、解吸和排放過程中更精確地控制操作，避免不必要的冷源浪費，并提高污染物排放的安全性和系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

31、(7)通過基于污染物濃度調(diào)節(jié)送風機的運行頻率，系統(tǒng)能夠在空氣污染較少時節(jié)省能耗，并在污染物濃度增加時快速響應(yīng)，確保凈化效果。而通過第五溫度傳感器對液氮流量的精確控制，系統(tǒng)能夠在保證冷卻效果的同時避免能源浪費，實現(xiàn)節(jié)能與效率的動態(tài)平衡。送風機頻率和電動調(diào)節(jié)閥開度的靈活調(diào)節(jié)使系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)環(huán)境變化，維持空氣凈化和冷卻過程的穩(wěn)定。這種多變量的協(xié)同控制不僅提高了系統(tǒng)的自動化程度，還增強了在不同負荷下的運行穩(wěn)定性。(8)通過對氣流壓力差、co2濃度差以及多點溫度傳感器數(shù)據(jù)的綜合監(jiān)測，實現(xiàn)了對污染物解吸過程的智能控制。當系統(tǒng)檢測到需要解吸的條件時，自動啟動解吸過程；在解吸完畢和污染物排放完畢后，系統(tǒng)自動關(guān)閉相關(guān)設(shè)備以節(jié)省能耗。通過這種多參數(shù)、多條件的聯(lián)合控制，系統(tǒng)能夠高效、安全地完成污染物的解吸和排放，提高了整體運行的穩(wěn)定性和可靠。