CN102500214A - 一种隧道掘进工作面清除有害气体、粉尘的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种隧道掘进工作面清除有害气体、粉尘的方法，旨在解决长隧道施工的掘进工作面通风困难的问题。依次包括如下步骤：隧道爆破后经罗茨通风机将有害气体CO、CO2、NO、NO2、硫化物、粉尘，送入降解池；通过降解池的碱性化合物反应，降解有害气体中的CO2、NO、NO2、硫化物、粉尘，并经多孔纤维分离膜过滤水汽；将降解、膜过滤后的CO、少量NO通过低温变压吸附塔吸附；吸附CO、NO的变压吸附塔运出隧道，通过吸附塔中的电热加热带加热至80～135℃而脱附CO、NO。该方法可以有效避免整个隧道受掘进工作面有害气体的污染，适用于长隧道掘进工作面有害气体、粉尘的清除。

Description

一种隧道掘进工作面清除有害气体、粉尘的方法
技术领域
本发明涉及爆破开挖施工的独头长隧道掘进工作面的有害气体降解与吸附，属于交通工程领域。特别适用于交通隧道施工领域，也适用于无瓦斯涌出的矿山井巷施工领域。
背景技术
隧道、水工隧洞、矿山巷道爆破开挖时炸药产生的炮烟中有毒气体的含量是评价它安全等级的一项重要指标，有毒气体的爆炸产物主要特别是CO、CO2、NOx、硫化物、粉尘。一氧化碳与红血球中血红素的亲和力比氧气的亲和力大250～300倍，它被吸入人体后，阻碍了氧和血红素的正常结合，使人体各部组织和细胞产生缺氧现象，引起中毒以至死亡。NOx易溶于水，当吸入人体肺部时，就在肺的表面黏膜上产生腐蚀，并有强烈刺激性。浓度较高时可引起肺部浮肿而致命。
硫化氢(H2S)是一种无色有臭鸡蛋味的气体，易溶于水，具有很强的毒性，能使血液中毒，对眼睛黏膜及呼吸道有强烈刺激作用。对眼睛有强烈刺激作用。SO2与水汽接触生成硫酸，对呼吸器官作用，刺激喉咙、支气管发炎，呼吸困难，严重时引起肺水肿。
由于炸药爆炸的有毒气体、粉尘，挖掘铲装机、大型运蹅车的内燃机排放的有毒气体严重影响施工人员的身体健康，现行的独头长隧道通风采用机械式通风机将新鲜空气通过通风管送入掘进工作面。稀释掘进工作面风有毒气体、粉尘，然后通过风机提供的风压将有害气体带出隧道，压损失大、通风时间长、效率低。由于长隧道通风阻力的增大现有的通风方法无法及时排出小于300m短距离和大3000m长距离隧道有害气体而满足施工的要求。随着长距离隧道的增多，对施工环境、通风效率、空气质量提出越来越高的要求，而现行的通风方法已不能满足隧道施工的要求。
发明内容
所要解决的技术问题
本发明所要解决的技术问题是提供一种从爆破开挖施工的独头长隧道掘进工作面直接降解与吸附有害气体、粉尘的方法，以克服现有通风方法压损失大、通风时间长、效率低，设备损坏率高，使用成本高的缺点。
技术方案
本发明所要解决的技术问题是提供一种从爆破开挖施工的独头长隧道直接降解与吸附有害气体、粉尘的方法，依次包含如下步骤：
第一步骤：隧道爆破后5～15min，所说的有害气体CO、CO2、NO、NO2、硫化物、粉尘，经罗茨通风机在距工作面20～50m吸入，送入降解池；
第二步骤：所说的有害气体CO、CO2、NO、NO2、硫化物、粉尘，通过降解池的碱性化合物反应，降解有害气体中的CO2、NO、NO2、硫化物、粉尘，并经多孔纤维分离膜过滤水汽；
第三步骤：所说的低温变压吸附CO、NO，将降解、膜过滤后的CO、少量NO通过低温变压吸附塔吸附；
第四步骤：所说的中温加热脱吸附CO、NO，将变压吸附塔吸附运出隧道，通过吸附塔中的电热加热带加热至80～135℃而脱附CO、NO。
上述的隧道掘进工作面有害气体、粉尘清除方法的优选方案之一为，所说的风机采用罗茨风机。
上述的隧道掘进工作面有害气体、粉尘清除方法的优选方案之二为，降解池的碱性化合物碳酸钠。
上述的隧道掘进工作面有害气体、粉尘清除方法的优选方案之三为，所说的低温变压吸附的温度0～30℃，压力10～30kPa。
上述的隧道掘进工作面有害气体、粉尘清除方法的优选方案之四为，所说的中温加热脱吸附CO、NO温度0～150℃，优选80～100℃。
上述的隧道掘进工作面有害气体、粉尘清除方法的优选方案之五为，所说的过滤水汽的多孔纤维分离膜采用串联形式。
有益效果
将现有的独头长隧道通风所采用机械式通风方式是从洞外压入新鲜空气稀释掘进工作面有害气体、粉尘浓度，改为在工作面近区20～50m吸入有害气体、粉尘浓度直接降解有害气体中的CO2、NO、NO2、硫化物、粉尘，低温变压吸附CO、NO，有害气体搬运距离短、通风效率高；
避免现有的独头长隧道通风所采用机械式通风方式是从洞外压入新鲜空气稀释掘进工作面有害气体、粉尘浓度污染整个隧道的弊病，缩短了通风时间，使用成本低，有利于加快施工进度，改善隧道空气质量。
附图说明
图1为工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于显著本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲述的内容之后，本领域工程技术人员作一定的改动或修改，这些等价形式落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
隧道爆破后5～15min，优选5min，在距工作面20～50m，优选30m，采用罗茨风机，压力20kPa，吸入炸药爆炸产生的有害气体CO、CO2、NO、NO2、硫化物、粉尘，送入降解池，通过与降解池的碱性化合物反应或清洗，优选碱性化合物碳酸钠，难以与碱性化合物反应的CO、少量NO、水汽，经多孔纤维分离膜过滤水汽后。从多孔纤维分离膜过滤后的CO、少量NO，压力20kPa，进入温度10～30℃的低温变压吸附塔吸附，CO、少量NO吸附在吸附塔之中，然后将变压吸附塔吸附运出隧道，通过电热加热带将吸附塔加热至80～135℃，优选100℃而脱附CO、NO。
实施例2
隧道爆破后5～15min，优选10min，在距工作面20～50m，优选20m，采用罗茨风机，压力30kPa，吸入炸药爆炸产生的有害气体CO、CO2、NO、NO2、硫化物、粉尘，送入降解池，通过与降解池的碱性化合物反应或清洗，优选碱性化合物碳酸钠，难以与碱性化合物反应的CO、少量NO、水汽，经多孔纤维分离膜过滤水汽后。从多孔纤维分离膜过滤后的CO、少量NO，压力30kPa，进入温度10～30℃的低温变压吸附塔吸附，CO、少量NO吸附在吸附塔之中，然后将变压吸附塔吸附运出隧道，通过电热加热带将吸附塔加热至80～135℃，优选120℃而脱附CO、NO。
实施例3
隧道爆破后5～15min，在优选15min，距工作面20～50m，优选30m，采用罗茨风机，压力40kPa，吸入炸药爆炸产生的有害气体CO、CO2、NO、NO2、硫化物、粉尘，送入降解池，通过与降解池的碱性化合物反应或清洗，优选碱性化合物碳酸钠，难以与碱性化合物反应的CO、少量NO、水汽，经多孔纤维分离膜过滤水汽后。从多孔纤维分离膜过滤后的CO、少量NO，压力40kPa，进入温度10～30℃的低温变压吸附塔吸附，CO、少量NO吸附在吸附塔之中，然后将变压吸附塔吸附运出隧道，通过电热加热带将吸附塔加热至80～135℃，优选120℃而脱附CO、NO。

Claims (7)

1.一种从爆破开挖施工的独头长隧道工作面直接降解与吸附有害气体、粉尘的方法，依次包含如下步骤：
(1)隧道爆破后5～15min，所说的有害气体CO、CO2、NO、NO2、硫化物、粉尘，经罗茨通风机在距工作面20～50m吸入，送入降解池；
(2)所说的有害气体CO、CO2、NO、NO2、硫化物、粉尘，通过降解池的碱性化合物反应，降解有害气体中的CO2、NO、NO2、硫化物、粉尘，并经多孔纤维分离膜过滤水汽；
(3)所说的低温变压吸附CO、NO，将降解、膜过滤后的CO、少量NO通过低温变压吸附塔吸附；
(4)所说的中温加热脱吸附CO、NO，将变压吸附塔吸附运出隧道，通过吸附塔中的电热加热带加热至80～135℃而脱附CO、NO。
2.根据权利要求1所述的隧道掘进工作面有害气体、粉尘清除方法，其特征在于，所说的风机采用罗茨风机。
3.根据权利要求1所述的隧道掘进工作面有害气体、粉尘清除方法，其特征在于，所说的降解池的碱性化合物碳酸钠。
4.根据权利要求1所述的隧道掘进工作面有害气体、粉尘清除方法，其特征在于，所说的低温变压吸附的温度0～30℃，压力10～30kPa。
5.根据权利要求1所述的隧道掘进工作面有害气体、粉尘清除方法，其特征在于，所说的中温加热脱吸附CO、NO温度0～150℃，优选80～100℃。
6.根据权利要求1所述的隧道掘进工作面有害气体、粉尘清除方法，其特征在于，所说的过滤水汽的多孔纤维分离膜采用串联形式。
7.根据权利要求1所述的隧道掘进工作面有害气体、粉尘清除方法，其特征在于，所说的变压吸附塔吸附剂过采用载Cu(I)13X分子筛。
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