一種特長(zhǎng)公路隧道洞內(nèi)值班室組合式空氣凈化系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種特長(zhǎng)公路隧道洞內(nèi)值班室組合式空氣凈化系統(tǒng)及方法，具體是一 種特長(zhǎng)公路隧道洞內(nèi)封閉專用值班室空氣循環(huán)凈化與制氧組合裝置，及其監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)與 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)公路運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展，公路隧道的數(shù)量和規(guī)模都在不斷地增大。對(duì)于特 長(zhǎng)公路隧道，其隧道運(yùn)營(yíng)安全和防災(zāi)救援問(wèn)題十分突出。為了火災(zāi)預(yù)防與快速處理，在隧道 內(nèi)部的車行橫通道處設(shè)置專用值班室，消防人員24小時(shí)值班，極大地提高了隧道運(yùn)營(yíng)的安 全。但是，隨著車流量的增加，隧道內(nèi)空氣質(zhì)量下降，而值班室一般處于隧道兩主洞中間位 置，空氣難以流通，污染物易聚集于此，使得值班室工作環(huán)境惡化，對(duì)工作人員的身心造成 不利的影響。
[0003] 公路隧道內(nèi)空氣中污染物主要包含：顆粒物、一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸衔?等，污染物濃度一旦超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生巨大的危害。因此，應(yīng)采取有效措施，凈化值班 室空氣，提高空氣質(zhì)量，確保消防人員安全。
[0004] 特長(zhǎng)公路隧道均設(shè)有通風(fēng)系統(tǒng)，是為滿足主洞內(nèi)行駛車輛短時(shí)需求的空氣質(zhì)量標(biāo) 準(zhǔn)而設(shè)計(jì)，但無(wú)法滿足洞內(nèi)值班室的空氣質(zhì)量需求。此外，本發(fā)明有別于礦井、石化等行業(yè) 所用的通風(fēng)換氣系統(tǒng)，由于隧道值班室距離新風(fēng)源大于2公里；也有別于常規(guī)的醫(yī)院、醫(yī)藥 企業(yè)等空氣凈化系統(tǒng)，污染源主要由汽車排放所引起。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的在于，提供一種特長(zhǎng)公路隧道洞內(nèi)值班室組合式空氣凈化系統(tǒng)，主要 用于長(zhǎng)度大于6km的特長(zhǎng)公路隧道內(nèi)，距離隧道洞口超過(guò)2km以上的洞內(nèi)有人值班室空氣 質(zhì)量改善，使值班室內(nèi)空氣質(zhì)量達(dá)到《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T18883-2002的要求。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0007] 一種特長(zhǎng)公路隧道洞內(nèi)值班室組合式空氣凈化系統(tǒng)，包括設(shè)置于隧道車行橫洞內(nèi) 的室外凈化過(guò)濾機(jī)組，在室外凈化過(guò)濾機(jī)組中設(shè)置有過(guò)濾裝置、混流腔和送風(fēng)裝置，過(guò)濾裝 置設(shè)置于混流腔的兩側(cè)，從隧道中采集的空氣經(jīng)過(guò)混流腔一側(cè)的過(guò)濾裝置后進(jìn)入混流腔， 在混流腔中與值班室內(nèi)導(dǎo)出的空氣進(jìn)行混合后經(jīng)過(guò)混流腔另一側(cè)的過(guò)濾裝置，然后通過(guò)送 風(fēng)裝置送入值班室中。
[0008] 進(jìn)一步地，所述的室外凈化過(guò)濾機(jī)組包括一個(gè)密封的矩形的安裝箱，所述的過(guò)濾 裝置包括在安裝箱內(nèi)部沿長(zhǎng)度方向從安裝箱的后端至前端依次設(shè)置的過(guò)濾部件，這些部件 包括第一初效過(guò)濾器、第一靜電集塵器、第一活性炭層和第二活性炭層，每一個(gè)過(guò)濾部件均 與安裝箱的內(nèi)壁緊密設(shè)置，使每個(gè)過(guò)濾部件與相鄰的過(guò)濾部件以及安裝箱內(nèi)壁之間構(gòu)成單 獨(dú)的腔體；所述的混流腔為第一靜電集塵器與第一活性炭層之間的腔體。
[0009] 進(jìn)一步地，所述的送風(fēng)裝置設(shè)置于室外凈化過(guò)濾機(jī)組內(nèi)部的前端，送風(fēng)裝置包括 第一風(fēng)機(jī)和均流板，室外凈化過(guò)濾機(jī)組的前端通過(guò)送新風(fēng)管與值班室連接，室外凈化過(guò)濾 機(jī)組的后端通過(guò)進(jìn)風(fēng)管與設(shè)置在隧道中的取風(fēng)口連接。
[0010] 進(jìn)一步地，所述的第一初效過(guò)濾器和進(jìn)風(fēng)管之間設(shè)置有水洗過(guò)濾器，水洗過(guò)濾器 包括高壓噴頭，高壓噴頭設(shè)置在安裝箱內(nèi)頂面上，高壓噴頭下方設(shè)置有傾斜的集水槽，集水 槽位置較低的一端通過(guò)排水管與隧道內(nèi)的排污管連接，高壓噴頭靠近第一初效過(guò)濾器的一 側(cè)設(shè)置有擋水板；集水槽位置較高的一端與擋水板之間設(shè)置有過(guò)濾網(wǎng)；所述的高壓噴頭通 過(guò)取水管與設(shè)置在安裝箱一側(cè)的水箱連接。
[0011] 進(jìn)一步地，所述的隧道車行橫洞內(nèi)設(shè)置有室外富氧機(jī)組，室外富氧機(jī)組包括矩形 的過(guò)濾箱和富氧機(jī)，過(guò)濾箱的后端側(cè)壁上安裝有第一進(jìn)氣柵，過(guò)濾箱前端側(cè)壁上設(shè)置有供 氣管，供氣管與富氧機(jī)連接；在過(guò)濾箱內(nèi)部沿后端至前端的方向依次設(shè)置有第二初效過(guò)濾 器和第二靜電集塵器；在富氧主機(jī)上設(shè)置有廢氣管和氧氣管，空氣經(jīng)過(guò)濾箱過(guò)濾后進(jìn)入富 氧機(jī)，富氧機(jī)通過(guò)廢氣管排除氮?dú)?，并將氧氣利用氧氣管送入值班室中?br>[0012] 進(jìn)一步地，所述的系統(tǒng)還包括設(shè)置在值班室內(nèi)的室內(nèi)柜機(jī)，室內(nèi)柜機(jī)包括一個(gè)密 封的矩形柜，矩形柜通過(guò)隔板分為上下兩部分，隔板上設(shè)置有通氣閥；所述的氧氣管連接在 矩形柜上部分的后端，矩形柜上部分的前端設(shè)置有出氣柵；矩形柜的外側(cè)設(shè)置有回風(fēng)管，回 風(fēng)管連接室外凈化過(guò)濾機(jī)組中的混流腔；所述的送新風(fēng)管連接在矩形柜下部分后端；矩形 柜下部分的前端設(shè)置有第二進(jìn)氣柵，在矩形柜下部分按照由下至上的方向依次設(shè)置有第二 風(fēng)機(jī)、第三初效過(guò)濾器、高壓靜電網(wǎng)和第三活性炭層。
[0013] 進(jìn)一步地，所述的值班室的頂面上安裝有排風(fēng)百葉窗，排風(fēng)百葉窗上連接有排風(fēng) 管，排風(fēng)管延伸至隧道車行橫洞中。
[0014] 進(jìn)一步地，所述的值班室內(nèi)設(shè)置有監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)包括處理器、連接在處理器 上的觸摸式顯示屏、氣體檢測(cè)器、溫度傳感器，其中處理器與第一風(fēng)機(jī)、第二風(fēng)機(jī)、富氧機(jī)、 通氣閥連接，而在進(jìn)風(fēng)管、取水管、氧氣管、送新風(fēng)管、回風(fēng)管上均安裝有電磁閥，這些電磁 閥通過(guò)處理器控制。
[0015] 一種特長(zhǎng)公路隧道內(nèi)值班室組合式空氣凈化方法，包括以下步驟：
[0016] 步驟一，設(shè)置工作模式切換閾值參數(shù)&和t2，工作模式包括室內(nèi)循環(huán)模式、室內(nèi)外 混合循環(huán)模式、室外循環(huán)模式；設(shè)定系統(tǒng)初始狀態(tài)時(shí)，第一風(fēng)機(jī)、第二風(fēng)機(jī)、富氧機(jī)、通氣閥 和所有電磁閥均處于關(guān)閉狀態(tài)；
[0017] 步驟二，監(jiān)控系統(tǒng)判定當(dāng)前值班室內(nèi)的空氣參數(shù)值t，如室內(nèi)空氣參數(shù)值t< 則控制系統(tǒng)工作在室內(nèi)循環(huán)模式；如t<t2，則控制系統(tǒng)工作在室內(nèi)外混合循環(huán)模式； 如t>t2，則控制系統(tǒng)工作在室外循環(huán)模式；
[0018] 室內(nèi)循環(huán)模式時(shí)，系統(tǒng)首先恢復(fù)初始狀態(tài)，然后打開(kāi)富氧機(jī)、氧氣管、第二風(fēng)機(jī)和 通氣閥，值班室內(nèi)的空氣由第二風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，依次經(jīng)過(guò)第二進(jìn)氣柵、第三初效過(guò)濾器、高壓靜 電網(wǎng)、第三活性炭層和通氣閥后進(jìn)入矩形柜的上部分，與氧氣管輸送來(lái)的經(jīng)由富氧機(jī)產(chǎn)生 的氧氣混合后，從出氣柵進(jìn)入到值班室中；
[0019] 室內(nèi)外混合循環(huán)模式時(shí)，系統(tǒng)首先恢復(fù)初始狀態(tài)，然后打開(kāi)富氧機(jī)、氧氣管、第一 風(fēng)機(jī)、進(jìn)風(fēng)管、取水管、送新風(fēng)管、回風(fēng)管和通氣閥，此時(shí)隧道中的空氣依次經(jīng)過(guò)進(jìn)風(fēng)管、水 洗過(guò)濾器、第一初效過(guò)濾器、第一靜電集塵器進(jìn)入到混流腔中，與經(jīng)過(guò)回風(fēng)管從值班室中導(dǎo) 入到混流腔中的空氣以一定比例混合后，經(jīng)過(guò)均流板、送新風(fēng)管進(jìn)入矩形柜的下部分，依次 經(jīng)過(guò)第三初效過(guò)濾器、高壓靜電網(wǎng)、第三活性炭層和通氣閥后進(jìn)入矩形柜的上部分，與氧氣 管輸送來(lái)的經(jīng)由富氧機(jī)產(chǎn)生的氧氣混合后，從出氣柵進(jìn)入到值班室中；
[0020] 室外循環(huán)模式時(shí)，系統(tǒng)首先恢復(fù)初始狀態(tài)，然后打開(kāi)富氧機(jī)、氧氣管、第一風(fēng)機(jī)、進(jìn) 風(fēng)管、取水管、送新風(fēng)管和通氣閥，此時(shí)隧道中的空氣依次經(jīng)過(guò)進(jìn)風(fēng)管、水洗過(guò)濾器、第一初 效過(guò)濾器、第一靜電集塵器、混流腔、均流板、送新風(fēng)管進(jìn)入矩形柜的下部分，依次經(jīng)過(guò)第三 初效過(guò)濾器、高壓靜電網(wǎng)、第三活性炭層和通氣閥后進(jìn)入矩形柜的上部分，與氧氣管輸送 來(lái)的經(jīng)由富氧機(jī)產(chǎn)生的氧氣混合后，從出氣柵進(jìn)入到值班室中。
[0021] 進(jìn)一步地，所述的空氣參數(shù)值是由值班室內(nèi)有害氣體濃度、氧氣濃度和溫度以不 同的權(quán)重計(jì)算出的綜合值，〖=80 (|+&01+〇02，其中0(|為值班室內(nèi)有害氣體濃度，0 1為 氧氣濃度，P3為溫度，a、b、c為權(quán)重系數(shù)，由用戶設(shè)定。
[0022] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下技術(shù)特點(diǎn)：
[0023] (1)將空氣凈化與制氧技術(shù)結(jié)合，首次應(yīng)用于特長(zhǎng)公路隧道值班室空氣質(zhì)量改善， 提出了一種可滿足工作人員24小時(shí)工作所需的空氣凈化、循環(huán)和控制方法。
[0024] (2)專門針對(duì)特長(zhǎng)公路隧道內(nèi)汽車排放污染，對(duì)距離洞口取風(fēng)點(diǎn)大于兩公里的值 班室，提出了主洞內(nèi)取風(fēng)凈化方法；提出了取風(fēng)點(diǎn)設(shè)置方法；提出了系統(tǒng)設(shè)備規(guī)格的計(jì)算 方法；同時(shí)解決了雙洞雙向特長(zhǎng)公路隧道中，由于車行橫洞零風(fēng)壓，值班室空氣難以流通導(dǎo) 致的污染物聚集問(wèn)題。
[0025] (3)本發(fā)明系統(tǒng)中，提出了三種循環(huán)工作模式，給出了三種工作模式切換的條件和 流程，優(yōu)先工作順序?yàn)椋菏覂?nèi)循環(huán)、室內(nèi)外混合循環(huán)，室外循環(huán)?？删徑庠O(shè)備壓力，有效延長(zhǎng) 設(shè)備壽命。
[0026] (4)本發(fā)明提出了系統(tǒng)工作的風(fēng)量平衡關(guān)系，可以此關(guān)系為基礎(chǔ)，得出應(yīng)用于特長(zhǎng) 公路隧道有人值班室換氣通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。
[0027] (5)設(shè)計(jì)了5種控制流程，實(shí)現(xiàn)了三種循環(huán)工作模式，將空氣凈化、制氧和監(jiān)控功 能有機(jī)結(jié)合，有效地實(shí)現(xiàn)公路隧道內(nèi)的應(yīng)用。
[0028] (6)針