地鐵隧道用PM2.5空氣質量控制系統研究

摘要：根據中國地鐵隧道建設的發展狀況，結合政府對節能綠色環保的要求，以及城市空氣質量PM2.5標準的實施，本文將地鐵隧道常規通風模式與使用靜電除塵ESP系統的通風方式進行比較，探討了地鐵隧道使用ESP通風系統對運營節能及PM2.5顆粒排放控制的可行性及應用前景。

關鍵詞：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研究目標

通過測算與分析地鐵隧道粉塵及PM2.5顆粒含量，為空氣質量指標提供數據支持，提升我司高科技產品的地位和實現產業升級提供切實可行的路徑和解決方案。ESP系統用于地鐵隧道空氣凈化，減少

二、ESP靜電除塵通風系統工作原理

ESP設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備，由電離段和除塵段組成，電離段由放電電極板（負極）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。污染空氣進入除塵器后，經過位于接地極間的齒形電離板，電離板供入直流高電壓后，產生高密度靜電電場，含塵氣體通過高壓靜電場時，在靜電場力的作用下充分荷電，氣體電離產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通風系統與國內相關領域ESP通風系統競爭優勢

四、ESP通風系統與國內傳統通風系統投資及運行費用比較

以國內某公路隧道通風工程為例，隧道長度為6900m，雙洞單向雙車道。隧道分為三個通風段，各通風段的隧道長度為2380m，2200m和2300m。根據交通年限及車型變化等通車特點，通過計算比較得知VI排放所需新鮮空氣量大于稀釋CO排放所需空氣量，每段的排風量和送風量均按300 m3/s。

1、豎井送排式通風：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機房。將隧道通風分為三段：豎井高度為350m，每個豎井配置一個風機房，風機房內設置送風軸流風機和排風軸流風機各2臺，風機直徑為2500mm，電機功率為400kw，兩個豎井共設置6臺送風風機，6臺排風風機。豎井土建費用按每米人民幣3.5萬元/米計，共需約3700萬元;軸流風機通風系統（含混凝土風道、鋼制風道、風機、控制柜、設備安裝費和控制系統費用）按每臺/套人民幣250萬元/套計，共需約3000萬元，合計總費用為人民幣6700萬元。運行費用：總裝機用電量400×12=4800kw，平均每天開機1小時計算（已屬最節約狀況），用電量1，728，000度/年。

2、采用ESP通風系統，左線采用2套系統，右線采用1套系統，每套處理污染空氣300 m3/s。按國產設備計算，處理1m3/s的隧道污染空氣（不含脫硝），造價為人民幣7萬元/（m3/s），處理3×300 m3/s，設備投資6300萬元，與常規通風方式投資相當;每套裝機用電量（含風機用電）最多300kw，按每天運行1小時，總用電量為324，000度/年，是常規通風耗電量的1/5。

綜合分析，豎井送排風式通風排放污染空氣對

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五、項目創新點

1. 應用創新

ESP系統可針對尺寸為PM2.5-PM10的灰塵粒子進行吸附，該成套技術可應用于不同環境特點進行設計整合，可分為：（1）ESP旁路系統：隧道內的污染空氣通過吸塵風機被吸入旁通風道內，經過ESP處理過的清潔空氣再次送回行車隧道。（2）ESP風塔系統：隧道污染空氣通過ESP系統凈化處理，凈化后的清潔空氣經風塔（或隧道排氣井）排放大氣。對于旁通系統和風塔系統ESP，適用于脫硫（SO2）、脫硝（NOx）產品延伸開發，減少酸雨及氮化物排放。目前脫硫技術以Alston Power為領導，其主要產品來自挪威;國內脫硫大多采用濕式石灰石噴淋法，脫硝技術處于研發熱潮。（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，位于射流風機出風口后，并在射流有效區域之內安裝，利用射流擴散風速將污染空氣送于ESP凈化處理，凈化后的空氣直接進入隧道通風系統。

2. 技術創新

ESP通風系統利用高壓靜電力將氣體中的顆粒物與空氣分離，處理效率相對于現有技術較高、耗電量相對較低。目前國內主要采用送新風排出被污染空氣的辦法，但被排出的被污染空氣未經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量。地鐵隧道采用ESP通風系統，其投資與傳統豎（斜）井通風系統投資基本相當，但運行耗電量降低了80%。

六、研發成果

目前已完成前期實驗并達到各階段的預設目標，有少批量產品已投入試用，經測試達成較高的除塵效率，并比一般的通風產品節能降耗，可通過技術轉讓等方式實現經濟效益。隨著社會的發展和人民生活水平的提高，高壓靜電除塵技術已逐步受到社會各界的重視，我國也將跟隨世界對環境的不斷提升而加大空氣治理的力度，因此繼續深入對該項技術研究和改良，將有良好的發展前景。

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，學歷：本科，研究方向：生態環境工程/生態環境管理