CN111472830A - 隧道静电除尘设备选择方法及设计方法 - Google Patents

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林立华
王明年
袁强
王旭
陈建芳
严涛
邓涛
李坤杰
颜冠峰
包逸帆
秦鹏程
陈劲宇
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Xiamen Road And Bridge Construction Group Co ltd
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Abstract

本申请提供了一种隧道静电除尘设备选择方法及设计方法，属于静电除尘领域。该隧道静电除尘设备选择方法包括获取隧道内颗粒物的来源和粒径范围；基于获取的粒径范围确定通过静电除尘设备的通风风速；基于隧道的结构形式和施工方法确定隧道内能够用于安装静电除尘设备的可用空间；基于环境排放标准确定隧道内静电除尘设备的烟尘净化率；基于颗粒粒径、通风风速、安装空间和烟尘净化率确定静电除尘设备的型号。本申请提供的选型方法能够在保证隧道内的空气卫生质量和行车安全可视度的条件下确定静电除尘设备的型号。

Description

隧道静电除尘设备选择方法及设计方法
技术领域
本申请涉及静电除尘领域，具体而言，涉及一种隧道静电除尘设备选择方法及设计方法。
背景技术
道路隧道由于其特殊的半封闭结构，汽车排放的尾气不能及时排放到大气中，而是随着交通流方向聚集，而汽车尾气中含有大量如CO、NOx和烟尘等有毒有害物质，对隧道内的人员和汽车行驶可能造成人身威胁，因此对于一定长度的道路隧道需要设置机械通风系统对隧道内的汽车污染物进行稀释，以保证隧道内的空气卫生质量和行车安全可视度。
目前在工业应用中主要是通过静电除尘系统进行除尘，但是，隧道静电除尘不同于工业静电除尘系统，二者烟尘净化率的影响因素不同，因此需专门针对道路隧道静电除尘设备进行选择。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种隧道静电除尘设备选择方法及设计方法，旨在选择一种保证隧道内的空气卫生质量和行车安全可视度的静电除尘设备的型号。
第一方面，本实施例提供一种隧道静电除尘设备选择方法，包括获取隧道内颗粒物的来源和粒径范围；
基于获取的粒径范围确定通过静电除尘设备的通风风速；
基于隧道的结构形式和施工方法确定隧道内能够用于安装静电除尘设备的可用空间；
基于环境排放标准确定隧道内静电除尘设备的烟尘净化率；
基于颗粒粒径、通风风速、安装空间和烟尘净化率确定静电除尘设备的型号。
结合第一方面的实施例，在一些实施例中，获取隧道内颗粒物的来源和粒径范围，包括
根据颗粒物粒径大小进行分类，确定颗粒物的主要粒径范围。
结合第一方面的实施例，在一些实施例中，根据颗粒物粒径大小进行分类的分类标准是粒径小于1.0um、1～1.8um之间、粒径大于1.8um。
第二方面，本申请实施例提供一种隧道静电除尘设备设计方法，包括
获取隧道内颗粒物的来源和粒径范围；
基于获取的粒径范围确定通过静电除尘设备的通风风速；
基于隧道的结构形式和施工方法确定隧道内能够用于安装静电除尘设备的可用空间；
基于环境排放标准确定隧道内静电除尘设备的烟尘净化率；
基于颗粒粒径、通风风速、安装空间和烟尘净化率确定静电除尘设备的型号；
基于隧道的地质条件和结构形式，确定选型后的静电除尘设备的布置形式。
结合第二方面的实施例，在一些实施例中，该隧道静电除尘设备设计方法还包括
确定隧道静电除尘设备的除尘风量计算，具体公式为：
Figure BDA0002359403230000021
Qr—隧道需风量；ηVI—烟尘净化率；Qc—通过静电除尘设备的风量；Cn′—静电除尘设备之前平均烟尘浓度比；Cn—静电除尘设备之后平均烟尘浓度比。
结合第二方面的实施例，在一些实施例中，该隧道静电除尘设备设计方法还包括
基于汽车尾气基准排放因子中车速-坡度系数的取值和隧道中各区段的坡度确定道路隧道静电除尘设备在隧道中的布置位置。
结合第二方面的实施例，在一些实施例中，获取隧道内颗粒物的来源和粒径范围，包括
根据颗粒物粒径大小进行分类，确定颗粒物的主要粒径范围。
结合第二方面的实施例，在一些实施例中，根据颗粒物粒径大小进行分类的分类标准是粒径小于1.0um、1～1.8um之间、粒径大于1.8um。
本发明的有益效果是：本申请提供的隧道静电除尘设备选择方法，包括获取隧道内颗粒物的来源和粒径范围；基于获取的粒径范围确定通过静电除尘设备的通风风速；基于隧道的结构形式和施工方法确定隧道内能够用于安装静电除尘设备的可用空间；基于环境排放标准确定隧道内静电除尘设备的烟尘净化率；基于颗粒粒径、通风风速、安装空间和烟尘净化率确定静电除尘设备的型号。本申请提供的选型方法能够在保证隧道内的空气卫生质量和行车安全可视度的条件下确定静电除尘设备的型号。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本申请实施例提供的隧道静电除尘设备选择方法的流程图；
图2是本申请实施例提供的隧道静电除尘设备选择方法的流程示意图；
图3是本申请实施例提供的隧道静电除尘设备设计方法的流程图；
图4是本申请实施例提供的隧道静电除尘设备设计方法的流程示意图；
图5是本申请实施例提供的旁通型布置形式示意图；
图6是本申请实施例提供的蜂窝型布置形式示意图；
图7是本申请实施例提供的吊顶型布置形式示意图；
图8是本申请实施例提供的竖井型布置形式示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
图1示出了根据本公开的隧道静电除尘设备选择方法的一个实施例的流程图，图2示出了根据本公开的隧道静电除尘设备选择方法的流程示意图。该隧道静电除尘设备选择方法可以应用于隧道除尘的静电除尘设备的选型。如图1和图2所示，该隧道静电除尘设备选择方法包括如下步骤：
步骤101，获取隧道内颗粒物的来源和粒径范围。
在这里，对隧道内的人员和汽车行驶可能造成人身威胁的主要因素来源于汽车尾气。因此，可以忽略隧道内其他颗粒物。
在具体设置时，可以根据颗粒物粒径大小进行分类，确定颗粒物的主要粒径范围。例如，通过对厦门某隧道内的空气进行检测并分析，分析结果如下：
汽车尾气中烟尘颗粒的粒径在1.0um以下(不含1.0um)的占比为86％，1～1.8um之间的颗粒占比为12％，1.8um以上(不含1.8um)的颗粒占比为2％，烟尘颗粒的主要粒径为1.0um以下(不含1.0um)的粒径。因此需要选择适应1.0um以下(不含1.0um)颗粒的除尘设备。
步骤102，基于获取的粒径范围确定通过静电除尘设备的通风风速。
在这里，可以根据烟尘颗粒的主要粒径确定通过静电除尘设备的通风风速。
发明人经过研究发现，对于0.1～1.0um的颗粒，通过静电除尘设备的风速为4～6m/s时，烟尘净化率可达93％以上；当通过静电除尘设备的风速为8m/s时，烟尘净化率为84％；当通过静电除尘设备的风速为10m/s时，烟尘净化率为75％。因此，对于0.1～1.0um的颗粒，可以选择通风风速在4～6m/s之间静电除尘设备。
步骤103，基于隧道的结构形式和施工方法确定隧道内能够用于安装静电除尘设备的可用空间。
步骤104，基于环境排放标准确定隧道内静电除尘设备的烟尘净化率。
道路隧道通风系统应能在正常运营和交通阻塞工况下提供足够的新鲜空气，以及火灾等紧急工况下的烟气控制和自我疏散，城市隧道还需满足隧道洞口的排放要求。根据厦门市大气环境排放标准规定，针对颗粒物的最高允许排放浓度为30mg/m3，再根据道路隧道烟尘设计浓度限制，确定该隧道内静电除尘设备的烟尘净化率为85％。
步骤105，基于颗粒粒径、通风风速、安装空间和烟尘净化率确定静电除尘设备的型号。
根据以上这些选型参数，在满足这些参数的前提下，针对各厂家的静电除尘设备进行经济性比较并选择合理型号。
图3示出了根据本公开的隧道静电除尘设备设计方法的一个实施例的流程图，图4示出了根据本公开的隧道静电除尘设备设计方法的一个实施例的流程示意图。请参阅图3和图4，本申请还提供一种隧道静电除尘设备设计方法，包括如下步骤：
步骤101，获取隧道内颗粒物的来源和粒径范围。
步骤102，基于获取的粒径范围确定通过静电除尘设备的通风风速。
步骤103，基于隧道的结构形式和施工方法确定隧道内能够用于安装静电除尘设备的可用空间。
步骤104，基于环境排放标准确定隧道内静电除尘设备的烟尘净化率。
步骤105，基于颗粒粒径、通风风速、安装空间和烟尘净化率确定静电除尘设备的型号。
步骤106，基于隧道的地质条件和结构形式，确定选型后的静电除尘设备的布置形式。
在这里，静电除尘设备的布置形式可以分为旁通型、蜂窝型、吊顶型和竖井型。
其中，请参阅图5，旁通型是指：是将静电除尘装置安装在隧道行车主管道旁的侧线通道中，通过风机将隧道中的空气引入旁路通道进行净化处理，造价较高。
请参阅图6，蜂窝型是指：直接把高效空气净化器安装在风机前端，通过风机对气流的卷吸作用，可以有效地吸附气流中的微小颗粒，适用性强。
请参阅图7，吊顶型是指：将静电除尘装置安装在隧道上部，充分利用隧道空间，净化设备的阻力较小，适用于旧隧道的改造。
请参阅图8，竖井型是指：将静电除尘装置安装于隧道通风竖井内，含尘气体在竖井流动外排的过程中经净化单元吸附处理，减小对竖井周边环境污染，适用于设置了通风竖井并对竖井周围环保要求较高的城市长隧道。
该隧道为海底隧道，因此不具备旁通型的布置条件，并且海沧隧道为多出入口形式的隧道，存在多个污染物排放出口，因此竖井型布置方案效果不明显，最终海沧隧道静电除尘设备的布置形式选择为吊顶型和蜂窝型。
步骤107，确定隧道静电除尘设备的除尘风量计算。
具体公式为：
Figure BDA0002359403230000081
Qr—隧道需风量；ηVI—烟尘净化率；Qc—通过静电除尘设备的风量；Cn′—静电除尘设备之前平均烟尘浓度比(汽车烟尘排放量计算出)；Cn—静电除尘设备之后平均烟尘浓度比(烟尘设计浓度)。
按照除尘风量计算公式可计算出通过静电除尘设备的风量大于200m3/s时，才能满足隧道内烟尘设计浓度。
步骤108，基于汽车尾气基准排放因子中车速-坡度系数的取值和隧道中各区段的坡度确定道路隧道静电除尘设备在隧道中的布置位置。
在交通量大且交通拥堵频繁的城市隧道中，交通阻塞工况下对隧道内空气的稀释要求或特殊的环境限制可能占主导地位。在具有纵向v形坡度的城市下穿隧道中，上坡加速的车辆将排放更多的颗粒污染物，这些颗粒将在重力作用下积聚在斜坡的底部和上坡段，这种现象会降低上坡段的行车可视度，从而影响交通安全。
为此，根据汽车尾气基准排放因子中车速-坡度系数的取值，确定汽车在上坡段行驶时加速上坡会产生较多的烟尘颗粒。该隧道纵断面构造形式为V字形坡，最大坡度为3％，因此，可以将静电除尘设备的布置位置选择在左右线隧道的上坡段出洞口处，在左右线出口处的射流风机中分别布置9台蜂窝型静电除尘设备，在右线隧道上坡段与分支隧道交叉点处设置一处吊顶型静电除尘设备。
本申请提供的隧道静电除尘设备选择方法，包括获取隧道内颗粒物的来源和粒径范围；基于获取的粒径范围确定通过静电除尘设备的通风风速；基于隧道的结构形式和施工方法确定隧道内能够用于安装静电除尘设备的可用空间；基于环境排放标准确定隧道内静电除尘设备的烟尘净化率；基于颗粒粒径、通风风速、安装空间和烟尘净化率确定静电除尘设备的型号。本申请提供的选型方法能够在保证隧道内的空气卫生质量和行车安全可视度的条件下确定静电除尘设备的型号。
本申请还提供一种隧道静电除尘设备设计方法，包括设备选型、安装全过程中需要考虑的因素，有效地解决了静电除尘设备在道路隧道中应用的适用性，为道路隧道静电除尘系统的设计提供了详实具体的解决方案，能够清晰地明确各步骤中影响静电除尘设备烟尘净化率的因素，并根据设计隧道的实际情况选择合理的布置形式、除尘风量和布置位置，使其在城市道路隧道中的实用效果得到保证。
以上仅为本申请的优选实施方式而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种隧道静电除尘设备选择方法，其特征在于，包括
获取隧道内颗粒物的来源和粒径范围；
基于获取的粒径范围确定通过静电除尘设备的通风风速；
基于隧道的结构形式和施工方法确定隧道内能够用于安装静电除尘设备的可用空间；
基于环境排放标准确定隧道内静电除尘设备的烟尘净化率；
基于颗粒粒径、通风风速、安装空间和烟尘净化率确定静电除尘设备的型号。
2.根据权利要求1所述的隧道静电除尘设备选择方法，其特征在于，获取隧道内颗粒物的来源和粒径范围，包括
根据颗粒物粒径大小进行分类，确定颗粒物的主要粒径范围。
3.根据权利要求1所述的隧道静电除尘设备选择方法，其特征在于，根据颗粒物粒径大小进行分类的分类标准是粒径小于1.0um、1～1.8um之间、粒径大于1.8um。
4.一种隧道静电除尘设备设计方法，其特征在于，包括
获取隧道内颗粒物的来源和粒径范围；
基于获取的粒径范围确定通过静电除尘设备的通风风速；
基于隧道的结构形式和施工方法确定隧道内能够用于安装静电除尘设备的可用空间；
基于环境排放标准确定隧道内静电除尘设备的烟尘净化率；
基于颗粒粒径、通风风速、安装空间和烟尘净化率确定静电除尘设备的型号；
基于隧道的地质条件和结构形式，确定选型后的静电除尘设备的布置形式。
5.根据权利要求4所述的隧道静电除尘设备设计方法，其特征在于，还包括
确定隧道静电除尘设备的除尘风量计算，具体公式为：
Figure FDA0002359403220000021
Qr—隧道需风量；ηVI—烟尘净化率；Qc—通过静电除尘设备的风量；Cn′—静电除尘设备之前平均烟尘浓度比；Cn—静电除尘设备之后平均烟尘浓度比。
6.根据权利要求4所述的隧道静电除尘设备设计方法，其特征在于，基于汽车尾气基准排放因子中车速-坡度系数的取值和隧道中各区段的坡度确定道路隧道静电除尘设备在隧道中的布置位置。
7.根据权利要求4所述的隧道静电除尘设备设计方法，其特征在于，获取隧道内颗粒物的来源和粒径范围，包括
根据颗粒物粒径大小进行分类，确定颗粒物的主要粒径范围。
8.根据权利要求4所述的隧道静电除尘设备设计方法，其特征在于，根据颗粒物粒径大小进行分类的分类标准是粒径小于1.0um、1～1.8um之间、粒径大于1.8um。
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Application publication date: 20200731

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