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靜電除塵裝置在公路隧道通風中的使用條件研究


0立式破碎機 引言

在交通事業(yè)發(fā)展迅猛的今天,公路隧道建設也得到了長足的發(fā)展。公路隧道通風設施的費用一般為工程造價的20%~30%,長大隧道甚至可達5CZ系列倉壁振動器0%[1螺旋式洗砂機],生產(chǎn)設備因此公路隧道的通風問題是十分值得關(guān)注的研究課題。

目前的隧給料機道通風方式分為以下幾種,如圖1所示。

當交通流量不大,隧道長度比較短時,隧道采用自然通風即可滿足要求。1924年,美國匹茲堡室自由隧道(長1800米)發(fā)生交通堵塞,洞內(nèi)CO濃度增高煤粉振動篩,導致很多人中毒,從此,隧道的設計中開始采用機械通風系統(tǒng)。

美國紐約市的荷蘭隧道,采用盾構(gòu)法施工,圓形斷面,所以車道下面作為送風道,上電磁振動部作為排風道,氣流從下往上橫向流動。世界上首次采用全橫向通風方式。

對于圓形斷面的隧道,車道的上部、下部空間可以作為風道,而對于其他斷面形式的隧道就沒有這種便利了。1934年,英國人在修建莫爾西隧道(長3226米)時,對盡量減少管道斷面的方式做了研究,首次采用全封閉給煤機半橫向通風系統(tǒng)。取得了很好的效果。

全橫向和半橫向通風方式,需要隔離較大的隧道斷面空間作為風道,需要大功率的軸流風機通過斜(豎直排篩)井排出洞內(nèi)廢氣,因此需要花費較大的工程費用和營運費用??v向通風方式浮出水面。

對于縱向通風的研究,日本人一直走在世界的前列。1976年,日本在修建關(guān)越隧道(長10855米),首次將縱向通風應用于10km以上的隧道。并對隧道通風編程模擬,模擬的結(jié)果表明多層振動篩靜電除塵裝置加送排式縱向通風系統(tǒng)可以應用在關(guān)越隧道上,并得出了不論交通方式、隧道長短如何,均可采用靜電除塵裝置加分段縱向通風的結(jié)論。

本文通過對柴油車和汽油車在不同坡度和錘式破碎機速度情況下的CO和煙霧的排放的分析,得出靜電除塵裝置的基本使用條件的計算方法。

1 振動提升機靜電除塵裝置簡介及其在隧道中的應用

靜電除塵裝置的使用場所大致分為兩種類型,一是以改善破碎機隧道內(nèi)視距為主要目的的隧道內(nèi)設置型;一是以改善隧道口環(huán)境為主要目的的換氣處設置型。本文討論的是前者的以改善隧道內(nèi)部空氣品質(zhì)為目的的靜電除塵裝置。

1.1 靜圓錐式破碎機電除塵裝置原理

如圖2所示,在帶負電的放電極周圍的空氣電離形成電離區(qū)(叫做電暈區(qū)),電暈區(qū)通常局限于放鄂式破碎機電極周圍幾毫米處。電離后,負離子向帶正電的正極移動。含沉空氣通過靜電除塵裝置時,獲得負電荷,沉積在正極板(因此正極板也叫做集塵板)上,只有少量在電暈區(qū)通過(因為電暈區(qū)范圍很?。练e在負極板上。

1.2 靜電除塵裝置的開發(fā)過程

靜電除塵裝置從第一號機的開發(fā)到現(xiàn)在,處理風速和除塵效率都在不斷提高。

表1 靜電除塵裝置發(fā)展過程 第一代 第二代 第三代 第四代 1978~1989 1986~1996 1996~現(xiàn)在 1999~現(xiàn)在 空氣洗凈式靜電除塵裝置 水洗凈式靜電除塵裝置 水洗凈式靜電除塵裝置 水洗凈式靜電除塵裝置 處理風速7m/s 處理風速7m/s 處理風速9m/s 處理風速9m/s 效率80% 效率80% 效率80% 效率90%

2 靜電除塵裝置的使用條件分析

當按照煙霧濃度指標計算得到的隧道通風需風量大于按照CO濃度指標計算得到的隧道通風需風量時,隧道滿足了采用靜電除塵裝置的必要條件。此時,若在隧道中采用靜電除塵裝置,則可以降低隧道的需風量,從而降低了隧道通風量,從而達到了節(jié)能的目的。

2.1 滿足CO指標的隧道通風需風量計算方法

2.1.1 CO排放量計算

(1)

式中:——隧道全長CO排風量,m3/s;——CO基準排風量,取為0.01m3/輛·km;——考慮CO的車況系數(shù);——車密度系數(shù);——考慮CO的海拔高度系數(shù); ——考慮CO的縱坡-車速系數(shù);——考慮CO的車型系數(shù);——車型類別數(shù);——相應類型的設計交通量,輛/h。

2.1.2 稀釋CO的需風量計算

(2)

中: ——隧道全長稀釋CO的需風量,m3/s;——標準大氣壓,取為101.325kPa;——隧道選址設計大氣壓;——標準氣溫,取為273K; ——隧道夏季設計氣溫,K。

2.2 滿足煙霧指標隧道通風需風量計算方法

2.2.1 煙霧排放量計算

(3)

式中:——隧道全長煙霧排風量,m2/s;——煙霧基準排風量,取為2.5m2/輛·km;——考慮煙霧的車況系數(shù);——考慮煙霧的縱坡-車速系數(shù);——考慮煙霧的海拔高度系數(shù),取為1.0;——考慮煙霧的車型系數(shù);——柴油車的車型類別數(shù);——相應車型的設計交通量,輛/h。

2.2.2 稀釋煙霧的需風量計算

(4)

式中:——隧道全長稀釋煙霧的需風量,m3/s;——煙霧設計濃度,m-1。

2.3 臨界柴油車比例

臨界柴油車比例是當按CO指標計算的需風量等于按煙霧指標計算的需風量時的柴油車比例。如果柴油車比例超過臨界柴油車比例,則隧道就有可能需要使用靜電除塵裝置。

臨界柴油車比例的計算方法為,利用公式(2)得出按CO指標計算的需風量,利用公式(4)得出按煙霧指標計算的需風量。令二者相等,得出臨界柴油車比例的計算公式為:

(5)

式中:——臨界柴油車比例;——煙霧設計濃度,m-1;——CO設計濃度,ppm;——CO基準排 風量,取為0.01m3/輛·km;——煙霧基準排風量,取為2.5m2/輛·km;——考慮CO的縱坡-車速系數(shù);——考慮煙霧的縱坡-車速系數(shù)。

表2 縱向通風時不同行車速度、坡度下的臨界柴油車比例(%)   車速(km/h) 坡度(%) -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 臨界柴油車比例(%) 80 37.3 28.0 20.4 14.0 8.6 4.3 - - - 70 38.7 29.0 21.1 14.5 10.5 6.4 3.7 - - 60 40.0 30.0 21.8 16.0 12.0 8.3 5.5 - - 50 44.0 33.0 24.0 17.6 13.2 9.1 6.0 - - 40 48.0 36.0 26.2 20.6 16.9 13.1 9.9 6.5 - 30 42.7 32.0 25.6 21.3 17.8 17.8 14.5 11.0 8.0 20 46.9 39.1 35.2 28.2 23.5 24.4 20.7 17.1 14.1 10 51.2 42.7 38.4 30.7 25.6 21.3 18.1 14.9 12.3

2.4 不同坡度組合情況下的臨界柴油車比例

因為坡度的變化對隧道通風需風量的計算指標影響較大,故需研究不同坡度組合情況下的臨界柴油車比例。隧道由兩段組成,按照行車方向,第一段長度為,坡度為;第二段長度為,坡度為。根據(jù)公式(5),得到此隧道的臨界柴油車比例為:

(6)

式中:——臨界柴油車比例;——煙霧設計濃度,m-1——CO設計濃度,ppm;——CO基準排風量,取為0.01m3/輛·km;——煙霧基準排風量,取為2.5m2/輛·km;——考慮CO的第一段的縱坡-車速系數(shù);——考慮CO的第二段的縱坡-車速系數(shù);——考慮煙霧的第一段的縱坡-車速系數(shù);——考慮煙霧的第二段的縱坡-車速系數(shù);——隧道第一段長度,m;——隧道第二段長度,m。

3 結(jié)論

本文通過對于隨著隧道坡度和柴油車比例變化下,隧道需風量的變化的分析,討論了靜電除塵裝置的使用條件,即在一定坡度下,柴油車比例達到所謂臨界柴油車比例時,才有使用靜電除塵裝置的需要,并且計算了不同坡度和車速下的臨界柴油車比例的值。在此基礎上,討論了當隧道中有坡度變化時的情況下,臨界柴油車比例的計算方法。

參考文獻

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[5] Andrew James Kean. Effects of Vehicle Speed and Engine Load on Emissions from In-Use Light-Duty Vehicles. Doctoral Dissertation of University of California, Berkeley


(源自:中國流體機械網(wǎng))

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