地鐵隧道用PM2.5空氣質(zhì)量控制系統(tǒng)研究

摘要：根據(jù)中國地鐵隧道建設(shè)的發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)合政府對節(jié)能綠色環(huán)保的要求，以及城市空氣質(zhì)量PM2.5標(biāo)準(zhǔn)的實施，本文將地鐵隧道常規(guī)通風(fēng)模式與使用靜電除塵ESP系統(tǒng)的通風(fēng)方式進(jìn)行比較，探討了地鐵隧道使用ESP通風(fēng)系統(tǒng)對運營節(jié)能及PM2.5顆粒排放控制的可行性及應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：靜電除塵;地鐵隧道;空氣凈化;除塵效率

一、地鐵隧道空氣凈化系統(tǒng)研究目標(biāo)

通過測算與分析地鐵隧道粉塵及PM2.5顆粒含量，為空氣質(zhì)量指標(biāo)提供數(shù)據(jù)支持，提升我司高科技產(chǎn)品的地位和實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級提供切實可行的路徑和解決方案。ESP系統(tǒng)用于地鐵隧道空氣凈化，減少

二、ESP靜電除塵通風(fēng)系統(tǒng)工作原理

ESP設(shè)備是利用高壓靜電力將氣體中的顆粒物與空氣分離的除塵設(shè)備，由電離段和除塵段組成，電離段由放電電極板（負(fù)極）和接地電極板（正極）交替排列組成;除塵段由高電壓平板電極與接地平板電極交替排列組成。從原理上分為氣體電離，顆粒物荷電，收塵及清灰4個階段。污染空氣進(jìn)入除塵器后，經(jīng)過位于接地極間的齒形電離板，電離板供入直流高電壓后，產(chǎn)生高密度靜電電場，含塵氣體通過高壓靜電場時，在靜電場力的作用下充分荷電，氣體電離產(chǎn)生大量的自由電子和正離子，離子和電子會附著在顆粒物上，荷電顆粒向其極性相反的方向運動，被吸附在除塵段的平板電極上，最后通過清灰排除灰塵。

三、 我司ESP通風(fēng)系統(tǒng)與國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域ESP通風(fēng)系統(tǒng)競爭優(yōu)勢

四、ESP通風(fēng)系統(tǒng)與國內(nèi)傳統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)投資及運行費用比較

以國內(nèi)某公路隧道通風(fēng)工程為例，隧道長度為6900m，雙洞單向雙車道。隧道分為三個通風(fēng)段，各通風(fēng)段的隧道長度為2380m，2200m和2300m。根據(jù)交通年限及車型變化等通車特點，通過計算比較得知VI排放所需新鮮空氣量大于稀釋CO排放所需空氣量，每段的排風(fēng)量和送風(fēng)量均按300 m3/s。

1、豎井送排式通風(fēng)：左線上坡采用兩個豎井，右線下坡采用一個豎井送排，出口段與左線共用一個排風(fēng)機(jī)房。將隧道通風(fēng)分為三段：豎井高度為350m，每個豎井配置一個風(fēng)機(jī)房，風(fēng)機(jī)房內(nèi)設(shè)置送風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)和排風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)各2臺，風(fēng)機(jī)直徑為2500mm，電機(jī)功率為400kw，兩個豎井共設(shè)置6臺送風(fēng)風(fēng)機(jī)，6臺排風(fēng)風(fēng)機(jī)。豎井土建費用按每米人民幣3.5萬元/米計，共需約3700萬元;軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)（含混凝土風(fēng)道、鋼制風(fēng)道、風(fēng)機(jī)、控制柜、設(shè)備安裝費和控制系統(tǒng)費用）按每臺/套人民幣250萬元/套計，共需約3000萬元，合計總費用為人民幣6700萬元。運行費用：總裝機(jī)用電量400×12=4800kw，平均每天開機(jī)1小時計算（已屬最節(jié)約狀況），用電量1，728，000度/年。

2、采用ESP通風(fēng)系統(tǒng)，左線采用2套系統(tǒng)，右線采用1套系統(tǒng)，每套處理污染空氣300 m3/s。按國產(chǎn)設(shè)備計算，處理1m3/s的隧道污染空氣（不含脫硝），造價為人民幣7萬元/（m3/s），處理3×300 m3/s，設(shè)備投資6300萬元，與常規(guī)通風(fēng)方式投資相當(dāng);每套裝機(jī)用電量（含風(fēng)機(jī)用電）最多300kw，按每天運行1小時，總用電量為324，000度/年，是常規(guī)通風(fēng)耗電量的1/5。

綜合分析，豎井送排風(fēng)式通風(fēng)排放污染空氣對

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五、項目創(chuàng)新點

1. 應(yīng)用創(chuàng)新

ESP系統(tǒng)可針對尺寸為PM2.5-PM10的灰塵粒子進(jìn)行吸附，該成套技術(shù)可應(yīng)用于不同環(huán)境特點進(jìn)行設(shè)計整合，可分為：（1）ESP旁路系統(tǒng)：隧道內(nèi)的污染空氣通過吸塵風(fēng)機(jī)被吸入旁通風(fēng)道內(nèi)，經(jīng)過ESP處理過的清潔空氣再次送回行車隧道。（2）ESP風(fēng)塔系統(tǒng)：隧道污染空氣通過ESP系統(tǒng)凈化處理，凈化后的清潔空氣經(jīng)風(fēng)塔（或隧道排氣井）排放大氣。對于旁通系統(tǒng)和風(fēng)塔系統(tǒng)ESP，適用于脫硫（SO2）、脫硝（NOx）產(chǎn)品延伸開發(fā)，減少酸雨及氮化物排放。目前脫硫技術(shù)以Alston Power為領(lǐng)導(dǎo)，其主要產(chǎn)品來自挪威;國內(nèi)脫硫大多采用濕式石灰石噴淋法，脫硝技術(shù)處于研發(fā)熱潮。（3）移動式ESP：將ESP置于載重4噸的卡車上，用于隧道施工爆破或粉碎以及施工車輛揚(yáng)起灰塵的處理。（4）頂置式ESP：將ESP單元組安裝于隧道頂部，位于射流風(fēng)機(jī)出風(fēng)口后，并在射流有效區(qū)域之內(nèi)安裝，利用射流擴(kuò)散風(fēng)速將污染空氣送于ESP凈化處理，凈化后的空氣直接進(jìn)入隧道通風(fēng)系統(tǒng)。

2. 技術(shù)創(chuàng)新

ESP通風(fēng)系統(tǒng)利用高壓靜電力將氣體中的顆粒物與空氣分離，處理效率相對于現(xiàn)有技術(shù)較高、耗電量相對較低。目前國內(nèi)主要采用送新風(fēng)排出被污染空氣的辦法，但被排出的被污染空氣未經(jīng)過很好的處理又造成了二次污染，影響了周圍居民的生活質(zhì)量。地鐵隧道采用ESP通風(fēng)系統(tǒng)，其投資與傳統(tǒng)豎（斜）井通風(fēng)系統(tǒng)投資基本相當(dāng)，但運行耗電量降低了80%。

六、研發(fā)成果

目前已完成前期實驗并達(dá)到各階段的預(yù)設(shè)目標(biāo)，有少批量產(chǎn)品已投入試用，經(jīng)測試達(dá)成較高的除塵效率，并比一般的通風(fēng)產(chǎn)品節(jié)能降耗，可通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓等方式實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的提高，高壓靜電除塵技術(shù)已逐步受到社會各界的重視，我國也將跟隨世界對環(huán)境的不斷提升而加大空氣治理的力度，因此繼續(xù)深入對該項技術(shù)研究和改良，將有良好的發(fā)展前景。

作者簡介：董麗青，1982年12月16日，性別：女，民族：漢族，籍貫（省市）：廣東省佛山市，學(xué)歷：本科，研究方向：生態(tài)環(huán)境工程/生態(tài)環(huán)境管理