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        地鐵隧道用PM2.5空氣質(zhì)量控制系統(tǒng)研究

        2022-02-21 00:59:54董麗青
        科技信息 2022年4期
        關(guān)鍵詞:污染空氣耗電量電離

        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(shí)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(yùn)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級提供切實(shí)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(shí),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(yùn)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(yùn)行費(fèi)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(diǎn),通過計(jì)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(fèi)用按每米人民幣3.5萬元/米計(jì),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(fèi)和控制系統(tǒng)費(fèi)用)按每臺/套人民幣250萬元/套計(jì),共需約3000萬元,合計(jì)總費(fèi)用為人民幣6700萬元。運(yùn)行費(fèi)用:總裝機(jī)用電量400×12=4800kw,平均每天開機(jī)1小時(shí)計(jì)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(jì)算,處理1m3/s的隧道污染空氣(不含脫硝),造價(jià)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(yùn)行1小時(shí),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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        ESP通風(fēng)系統(tǒng)處理

        五、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

        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(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)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(yùn)行耗電量降低了80%。

        六、研發(fā)成果

        目前已完成前期實(shí)驗(yàn)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(shí)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(xiàng)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

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