一種道路隧道無排風井淨化排風的方法
2023-09-19 07:31:00 2
專利名稱：一種道路隧道無排風井淨化排風的方法
技術領域：
本發明涉及隧道空氣排放方法，尤其涉及一種道路隧道內的汙染空氣淨化排放的 方法。
背景技術：
隨著經濟發展，城市交通矛盾日益突出，城際間的交通需求日益上升，道路隧道成 為解決交通矛盾的一個有利手段，成為交通設施的重要組成部分。但由於隧道均為全封閉 結構，隧道內空氣中含有粉塵顆粒物(PM)、一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)和氮氧化物 (NOx)等主要汙染物。隧道空氣中的顆粒物PM會引發血淋巴細胞的染色體畸變；CO因其與 人體血紅蛋白結合，直接減低血液帶氧量，使人出現頭痛、昏睡、失去平衡的感覺，濃度過高 時會導致死亡；HC會致畸、致癌、致突變，並引發光化學煙霧；NOx會損害視覺、呼吸系統，引 起窒息，也會導致酸雨，引發光化學煙霧。所以，如不及時排放隧道內汙染空氣，將嚴重影響 隧道內駕乘人員的行車安全和身體健康。截止目前，已通車的道路隧道，汙染物一般僅通過設置的通風換氣系統稀釋，這雖 然可較有效地處理隧道內部汙染問題，但汙染空氣一般未經淨化處理，仍被直接排放至大 氣環境中造成二次汙染。一般對於長500m以下的隧道，根據JTJ(^6. 1《公路隧道通風照明 設計規範》和DG/TJ08-2033《道路隧道設計規範》等有關規範的規定，在正常、阻塞工況下， 允許自然通風，汙染空氣可以從出洞口直接排出。對於500m以上的隧道，當其出口的周邊 開闊、隧道口離環境敏感點(居住區、學校、醫院、辦公區等)較遠時，汙染空氣可採用全部 從洞口直接排放的方式。在環境不允許隧道洞口直接排放所有汙染物的條件下，可通過設 置集中收集隧道內汙染空氣的排風機，根據洞口的外環境要求，先確定洞口排放的汙染物 量佔隧道總的汙染物產生量的比例，將其餘大部分的廢氣集中通過排風井，由風塔高空排 放到大氣中稀釋汙染物，同時也減少了洞口的廢氣排放量，使風塔和隧道口周圍一定距離 外的敏感點達到相關排放標準的要求。在隧道口和風井、風塔周圍有大量環境敏感點時，採用風塔高空排放也無法解決 隧道外環境影響問題時，國外尤其是日本，出現了採用去除隧道汙染空氣中顆粒物PM的 靜電除塵裝置ESP、去除僅佔NOx 5%的NO2脫硝淨化裝置。日本專利申請JP4346852和 JP5015810分別公開了兩種隧道靜電除塵器，根據隧道的大小、通風設計、所需風量等需求， 採取大型獨立機房布置方式、隧道側線布置方式和隧道頂部布置方式。上述裝置安裝於隧 道集中排風系統中，汙染空氣經部分汙染物(PM、NO2)淨化，其它NO、HC、SO2有害物未經處 理，仍然需要通過排風井、風塔高空排放。由於我國目前機動車尾氣排放標準低於同期國外標準，使得隧道內顆粒汙染物、 C0、N0jn HC在隧道內空氣中的濃度較高，開發適合我國道路隧道空氣汙染物特點的控制和 治理技術，以滿足隧道空氣汙染物排放的需求，是極其必要的。CN101380539A公開了一種隧道空氣汙染物淨化裝置，該裝置集靜電除塵、CO常溫 催化氧化、HC和NOx吸附/催化淨化為一體，具體包括靜電除塵模塊、空氣循環模塊、三效催化模塊、測控模塊、至少一個淨化模塊和至少一個吸附模塊，其中靜電除塵模塊的輸入 端接收隧道空氣，靜電除塵模塊的輸出端分別連接淨化模塊的輸入端和空氣循環模塊的進 氣口，淨化模塊的輸出端連接吸附模塊的輸入端，吸附模塊的輸出端分別連接空氣循環模 塊的排氣口和三效催化模塊的輸入端，三效催化模塊的輸出端和空氣循環模塊的排氣口直 接排放至大氣。該套裝置與主隧道、風道、風井、風塔之間銜接，較好地滿足了隧道空氣汙染 物治理的要求，但並沒有解決道路隧道需要設置排風井、排風塔排除隧道內汙染空氣的問 題。CN101530828A公開了一種用於道路隧道空氣汙染物淨化的方法，該方法可同時消 除道路隧道空氣中的粉塵、CO、NOx和HC，由集靜電除塵、CO常溫催化氧化、NOx和HC吸附/ 催化淨化單元所組成。該隧道空氣汙染物淨化技術在隧道空氣汙染物排放前可同時削減顆 粒物、CO、HC和N0X，以滿足提高隧道內部和隧道出口周邊地區空氣品質的要求。該技術未 能解決隧道內汙染空氣的排放問題。其全文引入本文作為參考。綜上所述，現有道路隧道在環境不允許道路隧道口直接排放汙染空氣的條件下， 仍需要設置排風井、排風塔來排除隧道內的汙染空氣，對大氣環境、景觀帶來不利影響。因 此，急需開發一種道路隧道無排風井、排風塔淨化排風方法，可以克服現有隧道設置排風 井、排風塔方案和洞口直接排放汙染空氣工藝方案的不足。
發明內容
本發明的目的在於提供一種道路隧道無排風井、排風塔淨化排風的方法。為了實現這一目的，本發明的道路隧道淨化排風方法，包括隧道內的汙染空氣經 引風道進入與引風道相連接的隧道汙染空氣淨化裝置進行淨化處理，然後再經過與隧道汙 染空氣淨化裝置連接的排風機、與排風機聯通的排風道，和與排風道聯通的具有汙染空氣 排出功能的隧道洞口排出道路隧道。 具體地，本發明的道路隧道淨化排風方法，包括在滿足下述公式時，將道路隧道 汙染空氣經引風道2引入與引風道2相連接的隧道汙染空氣淨化裝置3進行淨化處理；再 經與隧道汙染空氣淨化裝置3連接的排風機4、與排風機4聯通的排風道5和與排風道5聯 通的隧道洞口 6排出道路隧道1 ；2+^^(1+11^ ^ Ci其中，i為汙染空氣中汙染物種類的序號，i = 1、2、3、……m;如i = 1代表第1種汙染 物CO，i = 2代表第2種汙染物煙霧，i = 3代表第3種汙染物N0X，i = 4代表第4種汙染 物HC，i = 5代表第5種汙染物PM，……i = m代表第m種汙染物；r為抽風比，為無量綱數，是通過所述隧道汙染空氣淨化裝置3的隧道風量與隧道 通風量的比值；η為汙染空氣中汙染物淨化效率，為無量綱數，為汙染空氣通過所述隧道汙染空 氣淨化裝置3，淨化前後汙染物濃度差與淨化前汙染物濃度的比值；C為隧道洞口允許排放比，為無量綱數，為具有汙染空氣排出功能的隧道洞口 6的 汙染物排放量與道路隧道內汙染物產生量的比值；C1為出口段排放比，為無量綱數，為引風道2與道路隧道1相連接處到隧道洞口 6的出口段汙染物排放量與道路隧道內汙染物產生量的比值。在本發明的道路隧道淨化排風方法中，引風道2與道路隧道1相連接處到隧道洞 口6的出口段汙染物排出量與排風道5排出的染物量的和應小於等於隧道洞口允許的排放 量，根據質量守恆定律得到[(l-iO+Cj + d-r Ili)彡 Ci，即 2+C^-r (1+η》^ Cjo在本發明的道路隧道淨化排風方法的具體實施中，所述的道路隧道包括地下道 路、各種全封閉或部分封閉汽車行駛道路。優選地，在本發明的道路隧道淨化排風方法中，引風道2與道路隧道1的連接處靠 近隧道洞口 6，優選在距離隧道洞口 6彡50m的位置，更優選距離隧道洞口 6在50m 200m 的範圍內。本領域技術人員可以根據設計需要容易地確定引風道與道路隧道的連接處的位置。在本發明的道路隧道淨化排風方法中，隧道洞口 6可以是汽車單向行駛道路隧道 的出洞口，也可以是採用半橫向送風系統的汽車雙向行駛道路隧道的洞口。在本發明的道路隧道淨化排風方法中，排風道5與隧道洞口 6連接可以最大限度 的減少連接處如果設於隧道內部引起的排出氣流向機械引風道5的回流，有利於未被淨化 的剩餘汙染物的排出。在本發明的道路隧道淨化排風方法的具體實施時，優選引風道2、隧道汙染空氣淨 化裝置3、排風機4和排風道5可以位於道路隧道1的側面或頂部。更優選，引風道2、隧道 汙染空氣淨化裝置3、排風機4和排風道5與隧道的火災煙氣流經的空間7分別獨立設置。 煙氣流經的空間7可以是隧道本體也可以是獨立設置的機械排煙風道。在本發明的道路隧道淨化排風方法的一個優選實施方式中，隧道汙染空氣淨化裝 置3由高壓靜電除塵單元、高效除NOx、HC、SO2單元和高效常溫除CO單元及附屬設備組成。 優選地，NOx, HC、SO2可採用吸附/中和納米材料淨化，CO可採用高效常溫催化氧化納米材 料淨化。本發明的隧道汙染空氣淨化方法，優選使用CN101530828A中的方法得到的裝置淨 化處理隧道汙染空氣。隨著隧道空氣淨化技術的發展，在本發明的方法的具體實施過程中， 並不排除應用其它淨化效率更高的汙染空氣淨化技術裝置。優選地，所述隧道汙染空氣淨化裝置的各個處理單元如下1)高壓靜電除塵單元採用管極式雙區靜電場結構高壓靜電除塵單元，隧道汙染空氣經過濾網、荷電區、 集塵區、吸附網後，大量顆粒物PM得到去除。2)高效除 N0X、HC、SO2 單元吸附劑材料負載於整體式蜂窩載體上，用於NOx、HC、S&室溫吸附，HC、NO和S02擴 散至吸附劑，被吸附在吸附劑的孔道內；鹼液浸潤/負載於整體式蜂窩載體，用於NOx中和 淨化。隧道汙染空氣經過蜂窩載體，所吸附的N0X、HC等，大部分經化學反應、氣相催化，生 成無毒無害產物。3)高效常溫除CO單元採用蜂窩狀負載型納米金或鈀等催化劑，即過渡金屬氧化物改性的負載型Pd/C 和PdAi2O3催化劑，催化劑粉體高效塗敷在整體式蜂窩載體上，能在低濃度、常溫溼度和較 高風速條件下工作。隧道汙染空氣經過整體式蜂窩載體，將co在常溫下直接催化氧化成CO2，降低空氣中CO含量。本發明的道路隧道淨化排風方法是將道路隧道汙染空氣由排風機4集中高效收 集引入引風道2內，經隧道汙染空氣淨化裝置3淨化處理後，除去大量有害物質(PM、NOx, CO, HC, SO2)後，通過隧道洞口 6排放到大氣。本發明的道路隧道淨化排風方法的另一個優選實施方式，包括將道路隧道汙染空 氣經與道路隧道連接的機械引風道引入與機械引風道連接的隧道汙染空氣淨化裝置進行 淨化處理；再將經淨化處理後的隧道汙染空氣，經過與隧道汙染空氣淨化裝置連接的排風 機、與排風機連接的機械排風道、和與機械排風道相連接的具有汙染空氣排出功能的隧道 洞口排出道路隧道。本發明的道路隧道淨化排風方法的有益效果如下1、使用本發明的方法，將道路隧道內汙染空氣集中收集淨化治理後，直接排到隧 道洞口的敞開段排出隧道，不需要設置專門的排風井、排風塔排放隧道汙染空氣。2、本發明克服了設置排風井、排風塔方案和洞口直接排放汙染空氣工藝方案的缺 點，徹底解決了道路隧道排風井排風塔選址困難、對景觀的不利影響，極大程度減少了隧道 對大氣環境的汙染問題。
圖1本發明的道路隧道淨化排風方法的流程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的道路隧道淨化排風方法做詳細說明。實施例1在滿足下述公式時，將道路隧道汙染空氣經與道路隧道1相連接的引風道2引入 與引風道2相接的隧道汙染空氣淨化裝置3進行淨化處理，然後，再經與隧道汙染空氣淨化 裝置3連接的排風機4，與排風機4聯通的排風道5，與排風道5相連接的具有汙染空氣排 出功能的隧道洞口 6排到大氣中2+0^^(1+11^ ^ C1其中，道路隧道的淨化裝置3的的淨化效率η分別為顆粒物PM為90%、NOx* 80%、CO為85%、總HC為62%、SO2為95%。各汙染物i的洞口允許排放比Ci均為0. 5， 抽風比r為0. 95，出口段排放比C1為0. 03。先判斷是否可以採用本發明的道路隧道淨化排風方法，計算的結果如表1 表 權利要求
1.一種道路隧道淨化排風方法，其特徵在於在滿足下述公式時，將道路隧道汙染空氣經連接到道路隧道[1]的引風道[2]引入與 所述引風道[2]相連接的隧道汙染空氣淨化裝置[3]進行淨化處理；再經與所述隧道汙染 空氣淨化裝置[3]連接的排風機W]、與所述排風機[4]聯通的排風道[5]和與所述排風道 [5]聯通的隧道洞口 [6]排出所述道路隧道[1]；2+(^1(1+1) ( Ci其中，i為汙染空氣中汙染物種類的序號，i = 1、2、3、……m ；r為抽風比，為無量綱數，是通過所述隧道汙染空氣淨化裝置[3]的隧道風量與隧道通 風量的比值；η為汙染空氣中汙染物淨化效率，為無量綱數，為汙染空氣通過所述隧道汙染空氣淨 化裝置[3]，淨化前後汙染物濃度差與淨化前汙染物濃度的比值；C為隧道洞口允許排放比，為無量綱數，為具有汙染空氣排出功能的所述隧道洞口 [6] 的汙染物排放量與所述道路隧道內汙染物產生量的比值；C1為出口段排放比，為無量綱數，為所述引風道[2]與所述道路隧道[1]相連接處到隧 道洞口 [6]的出口段汙染物排放量與所述道路隧道內汙染物產生量的比值。
2.根據權利要求1所述的道路隧道淨化排風方法，其特徵在於所述引風道[2]與所 述道路隧道[1]的連接處在距離所述隧道洞口 W] > 50m的位置。
3.根據權利要求2所述的道路隧道淨化排風方法，其特徵在於所述引風道[2]與所 述道路隧道[1]的連接處距離所述隧道洞口 W]50m 200m。
4.根據權利要求1所述的道路隧道淨化排風方法，其特徵在於所述隧道洞口[6]是 單向行駛道路隧道的出洞口，或是採用半橫向送風系統的雙向行駛道路隧道的洞口。
5.根據權利要求1所述的道路隧道淨化排風方法，其特徵在於所述引風道[2]、所述 隧道汙染空氣淨化裝置[3]、所述排風機[4]和所述排風道[5]位於所述道路隧道[1]的側 面或頂部。
6.根據權利要求5所述的道路隧道淨化排風方法，其特徵在於所述引風道[2]、所述 隧道汙染空氣淨化裝置[3]、所述排風機[4]和所述排風道[5]與所述道路隧道[1]的火災 煙氣流 經的空間[7]分別獨立設置。
7.根據權利要求6所述的道路隧道淨化排風方法，其特徵在於所述煙氣流經的空間[7]是隧道本體，或是獨立設置的機械排煙風道。
8.根據權利要求1所述的道路隧道淨化排風方法，其特徵在於所述隧道汙染空氣淨化裝置[3]由高壓靜電除塵單元、高效除N0x、HC、SO2單元和高效 常溫除CO單元及附屬設備組成。
全文摘要
本發明公開了一種道路隧道淨化排風方法。該方法包括將汙染空氣經引風道進入與引風道相連接的隧道汙染空氣淨化裝置進行淨化處理，然後再經過與隧道汙染空氣淨化裝置連接的排風機、與排風機聯通的排風道，和與排風道聯通的具有汙染空氣排出功能的隧道洞口排出道路隧道。本發明克服了設置排風井、排風塔方案和洞口直接排放汙染空氣方案的缺點，徹底解決了道路隧道排風井排風塔選址困難、對景觀的不利影響，極大程度減少了隧道對大氣環境的汙染問題。
文檔編號B01D53/62GK102080558SQ20101053532
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月8日 優先權日2010年11月8日
發明者丁毅, 餘斌, 葉國強, 唐曉蘭, 王靜, 肖煒, 謝波, 黃麗君, 黃亮亮 申請人:上海城建(集團)公司, 上海市城市建設設計研究院