CN103007706A - 适用于狭长地下空间施工期的空气净化装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于狭长地下空间施工期的空气净化装置及其使用方法，其中的净化装置包括用于盛放氢氧化钠溶液的容器一、用于盛放双氧水的容器二、用于盛放脱一氧化碳催化剂的容器三和用于集中净化空气的容器四；位于容器一中下部的进气端连接压缩风机，位于容器一顶部的排气端通过排气管插接至容器二的中下部，位于容器二顶部的排气端与容器三的进气端连接，容器三的排气端与容器四的进气端连接，容器四的排气端通过连接管接入通风主管道。本发明结构简单，可以与管道机械通风配合使用，能够实现混合气体就地净化，达到改善地下空间施工期空气质量的目的。

Description

适用于狭长地下空间施工期的空气净化装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种空气净化装置，尤其是一种适用于狭长地下空间施工期的空气净化装置，以及该空气净化装置的使用方法。

背景技术

公路、铁路隧道及矿山巷道掘进过程中的钻孔、爆破、装渣、无轨运输、喷锚等施工过程中会产生大量的有毒气体(CO、NO_x、SO₂、H₂S、CO₂)、烟气、粉尘颗粒。若空气流通不畅，将会加剧机械因缺氧而导致燃油燃烧不充分，排放的尾气中有毒气体含量升高，进而导致降低了机械动力，损害了操作人员的身体健康，缩短了机械的使用寿命。

为了改善施工环境质量，保证作业人员的身体健康，延长机械的使用年限，国家制定了相应的施工环境标准，明确了粉尘、CO、NO_x、SO₂、H₂S、CO₂、O₂、N₂浓度的限值。施工过程中大多通过管道及机械送风的方式，向施工掌子面输送新鲜空气，但将有毒害气体浓度降低到可接收范围内仍然是比较困难的，而且随着隧道或巷道长度的延长，作业机械数量的增多，新鲜空气的输入以及污浊空气的排出难度将进一步加大。

为了清除作业区内空气中的有毒气体、粉尘颗粒，有必要开发一种空气净化装置，其与管道机械通风配合使用，以达到改善地下空间施工期空气质量的目的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种适用于狭长地下空间施工期的空气净化装置，以及该空气净化装置的使用方法。

其技术解决方案是：

一种适用于狭长地下空间施工期的空气净化装置，包括用于盛放氢氧化钠溶液的容器一、用于盛放双氧水的容器二、用于盛放脱一氧化碳催化剂的容器三和用于集中净化空气的容器四；位于容器一中下部的进气端连接压缩风机，位于容器一顶部的排气端通过排气管插接至容器二的中下部，位于容器二顶部的排气端与容器三的进气端连接，容器三的排气端与容器四的进气端连接，容器四的排气端通过连接管接入通风主管道。

上述容器一呈L型，其内底部为靠近进气端的部位高、远离进气端的部位低的斜坡状，在斜坡的坡底处为粉尘堆积区，对应粉尘堆积区的容器一的底壁上开设有固体物排放口，在容器一顶部的壳壁上设置有液体注入口，在容器一内腔的中上部设置有吸附过滤层，吸附过滤层包括底部金属网片和顶部金属网片，在底部、顶部金属网片之间夹设有厚度大于或等于10cm的陶粒层。

上述容器一的外底部配置有楔形减震垫块。

上述容器三呈U型，其进气端位于容器三的一侧管体的顶部，排气端位于另一侧管体的顶部；上述容器三，在其两侧管体的顶部均设置有催化剂加入口，在其两侧管体的底部均设置有催化剂排放口。

上述容器二，在其顶部设置有液体注入口，在其底部设置有液体排放口。

上述适用于狭长地下空间施工期的空气净化装置的使用方法，包括如下步骤：

a向容器一内注入氢氧化钠过饱和溶液，氢氧化钠过饱和溶液的液面低于吸附过滤层；向容器二注满双氧水；向容器三内加满脱一氧化碳催化剂；

b使用压缩风机将夹杂有粉尘颗粒、有毒气体和烟气的混合气体压入容器一，其中的酸性气体及酸酐与氢氧化钠进行反应，生成呈中性的盐和水，同时将粉尘颗粒滞留在容器一内，通过氢氧化钠过饱和溶液的气体在经过吸附过滤层时，其中的含碳烟气被吸附，未被吸附的气体随后进入容器二，通过双氧水脱掉其中的一氧化氮，未被脱掉的一氧化碳随后进入容器三，在经过容器三内的催化剂间隙时发生反应，生成对人体无害的二氧化碳，至此混合气体中粉尘颗粒、有毒气体、烟气与空气分离，空气得到净化，经过净化的空气进入容器四，并在容器四内集中；在通风主管道有外部新鲜空气送入时，在容器四与通风主管道之间形成负压的作用下，将容器四内的净化空气带入通风主管道。

本发明具有以下有益技术效果：

本发明结构简单，可以与管道机械通风配合使用，能够实现混合气体就地净化，达到改善地下空间施工期空气质量的目的。

本发明特别适用于无轨运输作业的公路、铁路隧道及矿山巷道施工期的空气净化问题。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作更进一步的说明：

图为本发明中适用于狭长地下空间施工期的空气净化装置一种实施方式的结构原理示意图。

图中1．容器一，2．容器一的进气端，3．楔形减震垫块，4．粉尘堆积区，5．固体物排放口，6．排气管，7．容器二，8．容器三，9容器三的催化剂排放口，10．液面，11．容器四，12．吸附过滤层，13．连接管，14．通风主管道，15．容器一的液体注入口，16．容器三的催化剂加入口，17．容器二的液体排放口，18容器二的液体注入口。

具体实施方式

结合附图，一种适用于狭长地下空间施工期的空气净化装置，包括用于盛放氢氧化钠溶液的容器一1、用于盛放双氧水的容器二7、用于盛放脱一氧化碳催化剂的容器三8和用于集中净化空气的容器四11。优选地，上述容器一为金属制容器，容器二为耐酸容器，容器三为催化剂容器，容器四为普通容器。位于容器一中下部的进气端2连接压缩风机，位于容器一顶部的排气端通过排气管6插接至容器二的中下部，位于容器二顶部的排气端与容器三的进气端连接，容器三的排气端与容器四的进气端连接，容器四的排气端通过连接管13接入通风主管道。

优选地，上述容器一呈L型，容器一的内底部为靠近进气端的部位高、远离进气端的部位低的斜坡状，在斜坡的坡底处为粉尘堆积区4，对应粉尘堆积区的容器一的底壁上开设有固体物排放口5，在容器一顶部的壳壁上设置有液体注入口15，在容器一内腔的中上部设置有吸附过滤层12，吸附过滤层包括底部金属网片和顶部金属网片，在底部金属网片与顶部金属网片之间夹设有厚度大于或等于10cm的陶粒层。上述容器一的外底部配置有楔形减震垫块3。上述容器二，在其顶部设置有液体注入口18，在其底部设置有液体排放口17。上述容器三呈U型，其进气端位于容器三的一侧管体的顶部，排气端位于另一侧管体的顶部。上述容器三，在其两侧管体的顶部均设置有催化剂加入口16，在其两侧管体的底部均设置有催化剂排放口9。

一种上述适用于狭长地下空间施工期的空气净化装置的使用方法，包括如下步骤：

a向容器一内注入氢氧化钠过饱和溶液，氢氧化钠过饱和溶液的液面低于吸附过滤层；向容器二注满双氧水；向容器三内加满脱一氧化碳催化剂。

b使用压缩风机将夹杂有粉尘颗粒、有毒气体和烟气的混合气体压入容器一，其中的酸性气体及酸酐与氢氧化钠进行反应，生成呈中性的盐和水，同时将粉尘颗粒滞留在容器一内，通过氢氧化钠过饱和溶液的气体在经过吸附过滤层时，其中的含碳烟气被吸附，未被吸附的气体随后进入容器二，通过双氧水脱掉其中的一氧化氮，未被脱掉的一氧化碳随后进入容器三，在经过容器三内的催化剂间隙时发生反应，生成对人体无害的二氧化碳，至此混合气体中粉尘颗粒、有毒气体、烟气与空气分离，空气得到净化，经过净化的空气进入容器四，并在容器四内集中；在通风主管道有外部新鲜空气送入时，在容器四与通风主管道之间形成负压的作用下，将容器四内的净化空气带入通风主管道。

关于上述步骤a：

将容器一安装在楔形减震垫块3上，关闭固体物排放口5，从液体注入口15处注入过饱和氢氧化钠溶液，直到液面到达吸附过滤层12的中部位置时停止注入，然后安装吸附过滤层12的底部金属网片，铺设厚度不少于10cm的陶粒，再安装吸附过滤层12的顶部金属网片，并将两层金属网片固定牢。关闭容器二的液体排放口17，通过容器二的液体注入口18向容器二中注入H₂O₂，并达到液面10处。关闭容器三的催化剂排放口9，通过催化剂加入口16向容器三中装入脱CO催化剂，使催化剂呈松散堆积状态。检查并保证容器一、排气管、容器二、容器三、容器四以及连接管的互相连通。

关于上述步骤b：

在夹杂粉尘颗粒、有毒气体(CO、NO_x、SO₂、H₂S、CO₂)、烟气的污浊空气进入容器一后，在容器一内会发生如下化学反应：

2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O；

SO₂+NaOH=NaSO₃+H₂O；

H₂S+NaOH=Na₂S+H₂O；

CO₂+NaOH=Na₂CO₃+H₂O；

H₂S+Na₂CO₃=Na₂S+H₂O+CO₂

由上述可见，在经过氢氧化钠过饱和溶液后，酸性气体以及酸酐与氢氧化钠反应，生成呈中性的盐和水，同时粉尘颗粒滞留在该容器一内。容器一的内底部斜坡使得粉尘颗粒聚集于容器一的右侧底部即粉尘堆积区，吸附过滤层吸附未燃尽的碳及其他不溶于水的烟气，氢氧化钠过饱和溶液的液面应低于过滤层的顶面。未与氢氧化钠发生反应的有毒气体CO、NO以及不含粉尘颗粒的空气通过吸附过滤层和排气管进入容器二，在容器二内会发生如下化学反应：

2NO+3H₂O₂=2HNO₃+2H₂O

混合气体通过H₂O₂脱掉NO后，有毒气体仅剩下CO，使其通过松散装满脱CO催化剂的容器三，混合气体在穿过催化剂的空隙时发生反应，生成对人体无毒的CO₂。

经过如此过程，混合气体中的粉尘颗粒、有毒气体(CO、NO_x、SO₂、H₂S、CO₂)、烟气可以很大程度的与空气分离，经过净化的空气暂时集中于容器四中，容器四与机械通风管道相连，通风主管道内有新鲜空气送入时，在连接管的顶部形成的负压，将容器四中的净化过的空气带入通风主管道中，与新鲜空气一起被输送到施工作业区域，从而实现了混合气体的就地净化。应定期打开固体物排放口5，清除粉尘堆积区4处的固体物。

上述方式中未述及的有关技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员还可以作出这样或那样的容易变化方式，诸如等同方式，或明显变形方式。上述的变化方式均应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种适用于狭长地下空间施工期的空气净化装置，其特征在于包括用于盛放氢氧化钠溶液的容器一、用于盛放双氧水的容器二、用于盛放脱一氧化碳催化剂的容器三和用于集中净化空气的容器四；位于容器一中下部的进气端连接压缩风机，位于容器一顶部的排气端通过排气管插接至容器二的中下部，位于容器二顶部的排气端与容器三的进气端连接，容器三的排气端与容器四的进气端连接，容器四的排气端通过连接管接入通风主管道。

2.根据权利要求1所述的一种适用于狭长地下空间施工期的空气净化装置，其特征在于：上述容器一呈L型，其内底部为靠近进气端的部位高、远离进气端的部位低的斜坡状，在斜坡的坡底处为粉尘堆积区，对应粉尘堆积区的容器一的底壁上开设有固体物排放口，在容器一顶部的壳壁上设置有液体注入口，在容器一内腔的中上部设置有吸附过滤层，吸附过滤层包括底部金属网片和顶部金属网片，在底部、顶部金属网片之间夹设有厚度大于或等于10cm的陶粒层。

3.根据权利要求1所述的一种适用于狭长地下空间施工期的空气净化装置，其特征在于：上述容器一的外底部配置有楔形减震垫块。

4.根据权利要求1所述的一种适用于狭长地下空间施工期的空气净化装置，其特征在于：上述容器三呈U型，其进气端位于容器三的一侧管体的顶部，排气端位于另一侧管体的顶部；上述容器三，在其两侧管体的顶部均设置有催化剂加入口，在其两侧管体的底部均设置有催化剂排放口。

5.根据权利要求1所述的一种适用于狭长地下空间施工期的空气净化装置，其特征在于：上述容器二，在其顶部设置有液体注入口，在其底部设置有液体排放口。

6.一种如权利要求1所述的适用于狭长地下空间施工期的空气净化装置的使用方法，包括如下步骤：

a向容器一内注入氢氧化钠过饱和溶液，氢氧化钠过饱和溶液的液面低于吸附过滤层；向容器二注满双氧水；向容器三内加满脱一氧化碳催化剂；

b使用压缩风机将夹杂有粉尘颗粒、有毒气体和烟气的混合气体压入容器一，其中的酸性气体及酸酐与氢氧化钠进行反应，生成呈中性的盐和水，同时将粉尘颗粒滞留在容器一内，通过氢氧化钠过饱和溶液的气体在经过吸附过滤层时，其中的含碳烟气被吸附，未被吸附的气体随后进入容器二，通过双氧水脱掉其中的一氧化氮，未被脱掉的一氧化碳随后进入容器三，在经过容器三内的催化剂间隙时发生反应，生成对人体无害的二氧化碳，至此混合气体中粉尘颗粒、有毒气体、烟气与空气分离，空气得到净化，经过净化的空气进入容器四，并在容器四内集中；在通风主管道有外部新鲜空气送入时，在容器四与通风主管道之间形成负压的作用下，将容器四内的净化空气带入通风主管道。

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