鐘強

（甘肅紫光智能交通與控制技術(shù)有限公司，甘肅 蘭州 730030）

0 前言

隨著國內(nèi)高速公路建設(shè)規(guī)模擴大，長大隧道的數(shù)量激劇攀升，隧道內(nèi)空氣污染的治理問題越來越突出。與此同時，社會上污染空氣及霧霾治理的呼聲愈加高漲，國家環(huán)評標準要求逐年提升[1-2]，道路隧道內(nèi)空氣污染物的清除治理變得尤為緊迫。

公路隧道旁通式ESP空氣凈化系統(tǒng)[5]是清除隧道內(nèi)污染空氣，減少隧道空氣污染物排放的切實可行的有效方式：通過在公路隧道內(nèi)建造通風旁路[3-4]，由軸流風機通風系統(tǒng)將隧道內(nèi)的污染空氣引入旁路，利用ESP的高壓靜電吸附功能，有效地去除隧道污染空氣中的PM2.5、PM10等顆粒物，然后再將凈化后的潔凈空氣重新輸送回隧道，補充隧道運營所需要的新風，從而有效地改善隧道空氣質(zhì)量，減少隧道空氣污染物的排放，避免對隧道洞外環(huán)境空氣排放區(qū)域的二次污染；同時，應(yīng)用道路隧道旁通式ESP空氣凈化系統(tǒng)可有效地減少或取代公路隧道常規(guī)通風系統(tǒng)中所需要的通風豎（斜）井，節(jié)省了土建投資并達到隧道運營經(jīng)濟節(jié)能的目的。

1 旁通式ESP隧道空氣凈化系統(tǒng)設(shè)計

旁通式ESP空氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計首先需要在公路行車隧道邊側(cè)修建旁通道，在旁通道內(nèi)按順序布置、安裝ESP空氣凈化系統(tǒng)的各組成部件。

旁通式ESP空氣凈化系統(tǒng)用于去除隧道空氣中的PM2.5、PM10等顆粒污染物，主要由格柵門，預(yù)過濾器，風閥，ESP靜電除塵器，清洗系統(tǒng)，通風系統(tǒng)等組成。

ESP空氣凈化系統(tǒng)還包括污水池（用于收集靜電除塵器清洗產(chǎn)生的污水），清水池（為靜電除塵器的清洗提供清水），智能清洗軟件（調(diào)節(jié)、控制ESP清洗時間和清洗頻率），以及行車（用于軸流風機安裝與檢修）等。

ESP空氣凈化系統(tǒng)由大量的部件組成，采用工廠部件供貨、工地現(xiàn)場組裝成套的模式。ESP空氣凈化系統(tǒng)的設(shè)備布置方案需要在設(shè)計階段給出布置空間，然后進行優(yōu)化聯(lián)合設(shè)計。

ESP系統(tǒng)核心部件靜電除塵器采用模塊化方式，宜于現(xiàn)場拼裝，適應(yīng)多種旁通道截面形式；其他組成部件如電控室、水處理系統(tǒng)、污水池、清水池也可以根據(jù)旁通道的建構(gòu)情況靈活布排安裝位置

2 ESP空氣凈化系統(tǒng)與消防排煙系統(tǒng)的聯(lián)合布置

ESP空氣凈化系統(tǒng)可以與隧道消防排煙系統(tǒng)有效結(jié)合，共用隧道軸流風機的動力通風性能。軸流風機運用的運行方式是雙向可逆模式。在機器所在場所修筑混凝土風道，且布設(shè)通風道和斜井亦或豎井相連接，通過各風閥啟閉，進行通風凈化與消防排煙功能的切換。在隧道正常運營工況時，ESP系統(tǒng)的前后風閥均打開，豎井或斜井處風閥處于關(guān)閉狀態(tài)，ESP系統(tǒng)通電工作，軸流風機正轉(zhuǎn)運行，將凈化后的潔凈空氣輸回行車隧道；火災(zāi)工況時，豎井或斜井處風閥開啟，ESP系統(tǒng)的風閥關(guān)閉，軸流風機向相反方向運行，把隧道中溫度極高的煙氣依托斜向井或豎向井排到外面。隧道左線和右線可共同使用一個斜向井或豎向井，隧道中的氣體依托射流風機的驅(qū)動實現(xiàn)流動。為有力管控煙霧發(fā)散范圍，射流風機也運用雙向可逆運行模式。

3 ESP空氣凈化系統(tǒng)與傳統(tǒng)通風系統(tǒng)投資及運行費用比較

與隧道傳統(tǒng)通風系統(tǒng)比較，ESP空氣凈化系統(tǒng)在系統(tǒng)設(shè)備投資、運行費用及隧道空氣質(zhì)量改善方面均有所差異。下面結(jié)合工程案例及具體數(shù)據(jù)，對兩者的差異性進行詳細對比。

比如我國某個公路隧道項目，隧道總長是6900m，車道為兩個，方向為單向，隧道洞為兩個。該隧道共計包括通風段3個，其的具體長度分別是2300m、2200m、2380m。依據(jù)交通時間和車輛型號改變等通車特征，經(jīng)過核算對比可知VI排放需要的新鮮空氣的數(shù)量比CO稀釋所需要用到的空氣數(shù)量多[2-4]，三個通風段的送風與排風數(shù)量都依照每秒300m3設(shè)置。

1）豎井送排型通風：右線下坡，運用1個豎井送排，左線上坡，運用2 個豎井，左線和出口段共同使用1 個排風機房。把隧道通風分成3段，運用3個斜井或豎井；斜井或者豎井的高度設(shè)計為500m，豎井土木建設(shè)成本依照3.5萬元/米計算，共計大概需要5000萬元；各豎井配備風機房1個，風機房中分別配備2臺排風軸流風機、送風軸流風機，風機電機功率是400kw，半徑是1250mm，2個豎井共計配置送風機和排風機各6臺，軸流風機通風系統(tǒng)依照每套35萬元核算，共計需要人民幣4000萬元；總成本大概9000萬元。所用電能：總裝機電能使用數(shù)量400×12=4800kw，按每日1小時核算（最節(jié)省的情況），電能耗用量為每年172.8萬度。

2）運用1個豎井通風系統(tǒng)和ESP系統(tǒng)：豎井通風系統(tǒng)需3000萬元；ESP通風系統(tǒng)分別對應(yīng)左線與右線配置1套系統(tǒng)，各套污染空氣的處置效率為每秒300m3/s，該系統(tǒng)需耗費6500萬元；總成本為9500萬人民幣，和一般通風模式所耗費資金相差無幾；裝機電能總量最高達到1500kw，依照每日運行1小時算，電能耗費總量為每年540000度，為一般通風模式電能耗費量的三分之一，通風系統(tǒng)能夠取得顯著的節(jié)能成效。

3）隧道運行條件對比：運用ESP通風系統(tǒng)：能夠處理九成以上的小于PM10的顆粒污染物；豎井送排風型不良空氣處理結(jié)果表明，對顆粒小于PM2.5的空氣沒有顯著成效，對于氮化物更無明顯作用。

表1為ESP系統(tǒng)與常規(guī)隧道通風系統(tǒng)在投資與運營費用、節(jié)能環(huán)保性能對比匯總。

4 APS隧道空氣凈化系統(tǒng)

旁通式ESP空氣凈化系統(tǒng)能夠有效去除隧道空氣中的污染顆粒物，達到大風量、高效率的除塵效果，改善公路隧道的空氣質(zhì)量；通過在ESP空氣凈化系統(tǒng)后方加設(shè)活性炭墻，組成環(huán)保性能更為強大的APS（Air Purification System）隧道空氣凈化系統(tǒng)。在去除空氣顆粒物后，進一步脫除隧道污染空氣中對人體有害的NO和NO2等氮氧化合物，達到更優(yōu)質(zhì)的空氣凈化效果。

表1 ESP系統(tǒng)與常規(guī)隧道通風系統(tǒng)對比表

5 結(jié)語

旁通式ESP空氣凈化系統(tǒng)能夠極大地改善公路隧道內(nèi)的空氣污染狀況，減少對隧道空氣排放區(qū)域的空氣質(zhì)量影響。ESP系統(tǒng)建造費用與傳統(tǒng)豎（斜）井通風系統(tǒng)基本相當，運營費用則大幅降低；ESP系統(tǒng)布局靈活，適用多種旁通路建構(gòu)形式，能與消防排煙系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)一起聯(lián)合布置。旁通式ESP空氣凈化系統(tǒng)是一種行之有效的節(jié)能、綠色、環(huán)保的隧道空氣凈化方式。