王小飛

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北武漢 430063）

0 引言

城市軌道交通作為一種快速發(fā)展的交通方式越來(lái)越被廣大都市居民認(rèn)可，在地鐵成為人們主要出行工具的同時(shí)，人們?cè)诘罔F車站內(nèi)逗留的時(shí)間也隨之增加，地鐵車站是否可能對(duì)人體造成不良健康反應(yīng)這一問(wèn)題已引起廣大群眾和衛(wèi)生工作者的重視。據(jù)相關(guān)研究統(tǒng)計(jì)，紐約地鐵里的金屬鋼塵是鉻、錳、鐵的重要污染源；墨西哥城室內(nèi)污染物檢測(cè)結(jié)果顯示地鐵里可吸入顆粒PM2.5 濃度最高，達(dá)到106.2 mg/m3，其地鐵走廊及站臺(tái)氡濃度最高能達(dá)350 Bq/m3。

多年以來(lái)地鐵車站空氣質(zhì)量問(wèn)題一直是困擾地鐵設(shè)計(jì)及運(yùn)營(yíng)的難題，目前仍然沒(méi)有得到很好地解決。人們?cè)谙硎艿罔F便捷交通的同時(shí)，不得不接受因地鐵環(huán)境質(zhì)量差而對(duì)身體健康帶來(lái)的傷害。雖然地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)均裝有初效過(guò)濾器，能夠?qū)諝庵休^大的顆粒物進(jìn)行過(guò)濾，但是對(duì)PM2.5 等微小顆粒物過(guò)濾效果較差，室外較污濁的空氣沒(méi)有經(jīng)過(guò)有效的凈化過(guò)濾直接通過(guò)新風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入車站。因此需要改進(jìn)車站新風(fēng)過(guò)濾系統(tǒng)，采用更加高效的空氣凈化設(shè)備。

1 地鐵車站PM2.5 濃度現(xiàn)狀

地鐵車站公共區(qū)內(nèi)的空氣品質(zhì)受很多因素的影響，以目前大眾普遍關(guān)心的PM2.5 為例，對(duì)某城市已經(jīng)運(yùn)營(yíng)的地鐵車站站廳及站臺(tái)公共區(qū)每隔1 h 記錄一次PM2.5 濃度值，同時(shí)記錄車站附近室外空氣中的PM2.5 濃度值，結(jié)果如圖1～圖3 所示。

圖1 站廳PM2.5 濃度變化情況

圖3 室外PM2.5 濃度變化情況

參照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095—2012）[2]二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)，PM2.5 濃度限值為0.075 mg/m3?？梢钥闯?，大部分車站公共區(qū)PM2.5 濃度超過(guò)規(guī)范要求。將車站室內(nèi)空氣中的PM2.5 濃度與對(duì)應(yīng)同時(shí)間點(diǎn)的室外空氣中PM2.5 濃度值進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，以車站2 為例，結(jié)果如圖4 所示，車站內(nèi)公共區(qū)的PM2.5 濃度與室外PM2.5 濃度具有很強(qiáng)的相關(guān)性。

圖4 站內(nèi)PM2.5 與室外PM2.5 關(guān)系

2 靜電除塵設(shè)備的特點(diǎn)

靜電除塵技術(shù)是通過(guò)運(yùn)用電暈放電原理，使含塵氣體經(jīng)過(guò)高壓靜電場(chǎng)時(shí)被電分離，帶上電荷后被集塵區(qū)的靜電板吸附，從而達(dá)到空氣除塵的目的。靜電除塵技術(shù)對(duì)0.01 μm 以上的的細(xì)微顆粒物、微生物、細(xì)菌、揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）等地鐵車站空氣中主要的污染物均具有較強(qiáng)的凈化效率。同時(shí)，電場(chǎng)高壓電離過(guò)程中可以釋放出對(duì)人體健康有好處的負(fù)離子。靜電除塵技術(shù)能夠適用于大氣量的場(chǎng)所，空氣阻力較小，適合對(duì)空氣阻力要求較高的場(chǎng)所。

目前國(guó)內(nèi)的靜電凈化技術(shù)及設(shè)備通過(guò)多年的技術(shù)積累與發(fā)展，已相當(dāng)成熟可靠，常用的靜電除塵裝置主要有蜂巢式、平板式、管道式等，且已普遍采用小模塊設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)任意結(jié)構(gòu)尺寸的拼裝組合，場(chǎng)地適應(yīng)性較強(qiáng)。設(shè)備一般外接220 V 電源，每個(gè)模塊功率低至15 W 左右，對(duì)于地鐵工程來(lái)說(shuō)，并不會(huì)增加太多用電量。

3 靜電除塵設(shè)備在地鐵工程中的應(yīng)用

3.1 風(fēng)道靜電除塵設(shè)備選型方案

根據(jù)目前靜電除塵技術(shù)及設(shè)備的特點(diǎn)，成組拼裝的靜電除塵設(shè)備能夠在地鐵風(fēng)道內(nèi)安裝。以某地鐵車站為例，新風(fēng)道寬5.8 m，凈高4.5 m，設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)量140 000 m3/h。為保證凈化器能夠高效電離并吸附塵埃，過(guò)濾器設(shè)計(jì)迎面風(fēng)速選為2.5 m/s，根據(jù)計(jì)算，所需過(guò)濾器面積約為15.6 m2。考慮到一定的安全系數(shù)及預(yù)留風(fēng)道上方橋架安裝空間，設(shè)計(jì)最終選取過(guò)濾器尺寸為（4.8×3.6）m（圖5）。此方案共采用60 塊（680×420）mm 的靜電除塵器模塊串聯(lián)拼接，總功率1.26 kW，外接220 V 電源（圖6）。同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此套設(shè)備配置有監(jiān)控模塊，并預(yù)留BAS 系統(tǒng)接口，可將過(guò)濾器飽和報(bào)警信號(hào)、運(yùn)行狀態(tài)、故障信號(hào)等反饋至車站控制室，便于運(yùn)營(yíng)人員管理及維護(hù)。

3.2 合理化建議

（1） 地鐵車站大多設(shè)置在地下，受結(jié)構(gòu)滲漏水及地下風(fēng)道潮濕空氣的影響，同時(shí)新風(fēng)道內(nèi)風(fēng)速較低，水蒸氣蒸發(fā)速率較慢，風(fēng)道地面存在積水的可能性，故在靜電除塵過(guò)濾器安裝處宜設(shè)置>200 mm 的混凝土基礎(chǔ)，避免過(guò)濾器金屬框架因水腐蝕而影響設(shè)備結(jié)構(gòu)的安全。

（2）對(duì)于凈高較高的風(fēng)道，過(guò)濾器高度可能較高，一般地鐵車站機(jī)電運(yùn)營(yíng)部門只配備有普通的人字梯，考慮一般成年人身高約175 cm，加上人字梯高度一般只能觸及約3.5 m高度（增加人字梯高度，人員跌落風(fēng)險(xiǎn)增大），高處的靜電除塵過(guò)濾器模塊檢修極其不便，此情況下可在風(fēng)道設(shè)置除塵過(guò)濾器處設(shè)置檢修平臺(tái)，將風(fēng)道上下平分，此做法不僅不影響風(fēng)道過(guò)風(fēng)要求，還能夠降低運(yùn)營(yíng)人員維護(hù)設(shè)備的操作高度，提高安全系數(shù)。

圖5 新風(fēng)道靜電除塵設(shè)備布置

圖6 風(fēng)道靜電除塵設(shè)備安裝

4 結(jié)語(yǔ)

靜電除塵設(shè)備可直接應(yīng)用于地鐵車站工程，特別是土建風(fēng)道內(nèi)，同時(shí)對(duì)車站機(jī)電系統(tǒng)的能耗影響小，初投資增加也在合理的范圍內(nèi)。通過(guò)在地鐵新風(fēng)道內(nèi)設(shè)置靜電除塵設(shè)備，可有效改善以往地鐵車站內(nèi)空氣品質(zhì)的現(xiàn)狀，特別是對(duì)PM2.5 等微小顆粒污染物的凈化效率突出，提高了車站內(nèi)乘客及工作人員的環(huán)境舒適度，有利于公眾身心健康，經(jīng)過(guò)合理的方案設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備在風(fēng)道內(nèi)正常運(yùn)行，同時(shí)運(yùn)營(yíng)維護(hù)簡(jiǎn)單便捷。