本發(fā)明涉及爆破煙氣處理技術(shù)，特別是一種隧洞煙塵水霧臭氧凈化裝置及凈化方法。

背景技術(shù)：

1、鉆眼爆破法施工為我國地下硐室群、隧道、礦井等地下工程的主要施工方式之一。爆破階段主要包括鉆孔、裝藥及起爆三個階段，由于鉆孔孔徑微小，炸藥在短時間內(nèi)釋放極大的能量，從而使得巖石破碎，完成掌子面掘進(jìn)。由于工業(yè)炸藥的使用，爆破過程會產(chǎn)生大量的粉塵，在隧道內(nèi)氣流擾動作用下，pm10以內(nèi)的顆粒形成布朗運動并產(chǎn)生粉塵云，造成粉塵沉降效果差。由于狹長施工空間內(nèi)通風(fēng)效果差，造成粉塵云難以排出，即使在爆破數(shù)小時后，隧道內(nèi)粉塵濃度依然較高，隧道內(nèi)惡劣空氣環(huán)境造成施工人員施工效率大大降低，因此除塵效率問題十分突出。另一方面，爆破也會產(chǎn)生大量的一氧化碳(co)、氮氧化物(nox)、氨(nh3)、硫化氫(h2s)、二氧化硫(so2)等有毒有害氣體，nox、nh3、h2s、so2等難聞異味將對人呼吸道產(chǎn)生極大刺激，這不僅影響施工工期，也對隧道施工人員的身心健康造成了極大的威脅。

2、現(xiàn)有粉塵煙氣防治主要從“減、降、排、除、阻”5個方面入手，在一定程度上能夠降低粉塵，但是仍有小顆粒粉塵處理效果不佳、需要大量的水資源、造成洞外二次污染等不足。此外，物理手段對于爆破產(chǎn)生的有毒有害氣體及其相應(yīng)的刺鼻氣味去除效果有限。

3、爆破煙氣中多數(shù)廢氣溶于水，但是一氧化碳(co)、一氧化氮(no)氣體難溶于水，常規(guī)的水霧除塵技術(shù)很難將其去除，所以迫切需要開發(fā)一種有效去除難溶于水的有害氣體的技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有爆破煙氣中難溶于水的廢氣難以去除的不足，本發(fā)明提供一種能高效安全實現(xiàn)隧洞煙塵去除的隧洞煙塵水霧臭氧凈化裝置及凈化方法。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、一種隧洞煙塵水霧臭氧凈化裝置，包括移動底座，所述移動底座上安裝空氣增壓泵、高壓儲氣罐、氣體監(jiān)測傳感器、臭氧發(fā)生器、臭氧平衡儲氣罐、高壓儲水罐，所述空氣增壓泵與所述高壓儲氣罐經(jīng)4號電磁閥相連；所述臭氧發(fā)生器的出氣口經(jīng)作為進(jìn)氣調(diào)控閥的3號電磁連接所述臭氧平衡儲氣罐；所述高壓儲氣罐經(jīng)2號電磁閥與所述高壓儲水罐相連接，所述臭氧平衡儲氣罐經(jīng)1號電磁閥與所述高壓儲水罐相連接，所述高壓儲水罐上安裝有微納米水霧噴頭，所述微納米水霧噴頭的后端設(shè)置第一進(jìn)氣孔和第二進(jìn)氣孔，所述第一進(jìn)氣孔經(jīng)臭氧進(jìn)氣管與所述臭氧平衡儲氣罐的出氣口連接，所述第二進(jìn)氣孔與空氣連通，且所述第一進(jìn)氣孔和所述第二進(jìn)氣孔的內(nèi)部分別設(shè)置導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板與所述微納米水霧噴頭管壁的夾角β＝arctan(p1/p0-p2)，其中p1為微納米水霧噴頭進(jìn)氣壓強，p2為微納米水霧噴頭內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)壓壓強，p0為大氣壓強。

4、本發(fā)明充分利用超細(xì)微納米水霧對粉塵的吸附作用，加速粉塵沉降，同時，利用高壓儲氣罐輸出的高壓氣體提供動力源將臭氧與超細(xì)水霧混合的雙流體遠(yuǎn)距離噴射出去：在此過程中，臭氧不僅進(jìn)入高壓儲水罐與水混合形成臭氧水，而且在利用高壓將臭氧水輸入微納米水霧噴頭時，在微納米水霧噴頭后端利用微納米水霧噴頭內(nèi)形成的負(fù)壓環(huán)境再次在噴射水霧中補充臭氧及空氣，使得噴射水霧變成氣體與流體混合的雙流體狀態(tài)進(jìn)行高速噴射，充分增強噴射水霧顆粒中的臭氧溶解含量(常溫下可達(dá)9mg/l)，也起到增強霧化效果的作用，從而利用臭氧的強氧化性能，分解煙塵中有毒有害氣體并消除爆破異味，大大提高一氧化碳、一氧化氮的去處效率。

5、本發(fā)明中巧妙地在微納米水霧噴頭后端的第一進(jìn)氣孔和第二進(jìn)氣孔處設(shè)置導(dǎo)流板，且導(dǎo)流板與所述微納米水霧噴頭管壁的夾角β＝arctan(p1/p0-p2)，使微納米水霧噴頭后端的管徑產(chǎn)生由大到小的變化，保證了負(fù)壓環(huán)境的形成，進(jìn)一步保證了水霧高速遠(yuǎn)距離噴射而出。實驗結(jié)果顯示，本發(fā)明水霧噴射距離可達(dá)120m，水霧的超細(xì)化可達(dá)2-10微米級。

6、優(yōu)選地，所述移動底座上還安裝有工業(yè)控制機、氣體監(jiān)測傳感器、震動傳感器，所述工業(yè)控制機連接所述空氣增壓泵、臭氧發(fā)生器及1號電磁閥、2號電磁閥、3號電磁閥、4號電磁閥、氣體監(jiān)測傳感器、震動傳感器。如此，通過工業(yè)控制機可以調(diào)控臭氧發(fā)生器工作功率、水霧噴射時間、臭氧混合量、儲氣罐壓力、設(shè)備啟動時間、氣體監(jiān)測頻率等。

7、優(yōu)選地，所述空氣增壓泵設(shè)有進(jìn)氣口，且所述空氣增壓泵配備有蓄電池供電，以方便利用空氣增壓泵對高壓儲氣罐進(jìn)行加氣和對加入氣體進(jìn)行增壓。

8、優(yōu)選地，所述2號電磁閥為大通量高速電磁閥，在2號電磁閥開啟時，高壓儲氣罐中高壓氣體快速大量地進(jìn)入高壓儲水罐，為水霧噴射提供強大的動力，瞬時功率可達(dá)190kw。

9、優(yōu)選地，所述空氣增壓泵的氣源為壓縮空氣或co2。

10、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種所述隧洞煙塵水霧臭氧凈化裝置的凈化方法，其通過臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧，并將產(chǎn)生的臭氧送入臭氧平衡儲氣罐儲存，當(dāng)儲存的臭氧壓力達(dá)到設(shè)定數(shù)值后，臭氧平衡儲氣罐中臭氧一方面進(jìn)入高壓儲水罐與水混合形成臭氧水，另一方面在開啟微納米水霧噴頭噴射水霧時，在微納米水霧噴頭內(nèi)負(fù)壓作用下與空氣一起進(jìn)入微納米水霧噴頭后端，并與從高壓儲水罐吸取的臭氧水混合形成氣體與流體混合的雙流體狀態(tài)從微納米水霧噴頭噴射而出。

11、優(yōu)選地，所述高壓儲水罐體中臭氧水在常溫下的濃度在9mg/l±9mg/l*20％內(nèi)。

12、優(yōu)選地，所述臭氧平衡儲氣罐內(nèi)的臭氧壓力設(shè)定為1.5mpa。

13、優(yōu)選地，針對不同洞徑的隧洞煙塵，所述微納米水霧噴頭單頭開啟或多頭開啟，所述臭氧平衡儲氣罐上安裝泄壓閥，通過調(diào)節(jié)所述泄壓閥與所述微納米水霧噴頭的口徑與數(shù)量，控制所述臭氧平衡儲氣罐的壓力，調(diào)節(jié)噴射距離與噴射速度，達(dá)到遠(yuǎn)距離大范圍的噴霧覆蓋效果，實現(xiàn)噴射時間、流量可控。據(jù)測算，本發(fā)明可以實現(xiàn)20秒內(nèi)將800l水噴射到70m～120m遠(yuǎn)處的掌子面，功率可以達(dá)到190kw，對爆破產(chǎn)生的大量粉塵進(jìn)行覆蓋撲滅。

14、優(yōu)選地，所述工業(yè)控制機根據(jù)氣體傳感器監(jiān)測得到的濃度調(diào)控所述臭氧發(fā)生器工作功率、臭氧平衡儲氣罐的設(shè)計壓力、空氣增壓泵工作壓力與時間、水霧噴射時間、高壓儲水罐中臭氧混合量、高壓儲氣罐壓力(可調(diào)節(jié)1～3mpa)、設(shè)備啟動時間、氣體監(jiān)測頻率。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

16、1)本發(fā)明高壓儲氣罐提供的高壓氣源可將高壓儲水罐中水快速霧化，并形成高速、高壓水射流，可快速在隧洞掌子面附近形成水霧帷幕，能夠第一時間抑制粉塵擴散：由于水被霧化成微米-納米級別的超細(xì)水霧，分散更均勻，彌漫整個隧道空間，對細(xì)小粉塵的包裹效果更好；在氣流的擾動和重力沉降的作用下可快速抑制掌子面附近粉塵的擴散，加速沉降。

17、2)本發(fā)明噴射水霧中的臭氧能直接氧化一氧化碳、一氧化氮或與微納米氣泡水霧反應(yīng)生成大量羥基自由基，這些羥基自由基是氧化能力極強的活性物質(zhì)，能夠快速分解co、no等異味氣體。

18、3)本發(fā)明充分利用臭氧強氧化能力、雙流體微納米水泡極大比表面積的高吸附性及瞬時氣泡炸裂的全方位覆蓋，解決了工程爆破時施工粉塵煙氣污染大、安全性低的問題。

19、4)本發(fā)明裝置既有利于露天環(huán)境下的煙塵控制，又有利于減少地下硐室通風(fēng)時間，還有利于有毒有害氣體的排除，能極大提高工程爆破的施工效率。