一种特长公路隧道洞内值班室组合式空气净化系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种特长公路隧道洞内值班室组合式空气净化系统及方法，具体是一 种特长公路隧道洞内封闭专用值班室空气循环净化与制氧组合装置，及其监测控制系统与 方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国公路运输行业的发展，公路隧道的数量和规模都在不断地增大。对于特 长公路隧道，其隧道运营安全和防灾救援问题十分突出。为了火灾预防与快速处理，在隧道 内部的车行横通道处设置专用值班室，消防人员24小时值班，极大地提高了隧道运营的安 全。但是，随着车流量的增加，隧道内空气质量下降，而值班室一般处于隧道两主洞中间位 置，空气难以流通，污染物易聚集于此，使得值班室工作环境恶化，对工作人员的身心造成 不利的影响。
[0003] 公路隧道内空气中污染物主要包含：颗粒物、一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物 等，污染物浓度一旦超过标准，会对人体产生巨大的危害。因此，应采取有效措施，净化值班 室空气，提高空气质量，确保消防人员安全。
[0004] 特长公路隧道均设有通风系统，是为满足主洞内行驶车辆短时需求的空气质量标 准而设计，但无法满足洞内值班室的空气质量需求。此外，本发明有别于矿井、石化等行业 所用的通风换气系统，由于隧道值班室距离新风源大于2公里；也有别于常规的医院、医药 企业等空气净化系统，污染源主要由汽车排放所引起。
【发明内容】
[0005] 本发明目的在于，提供一种特长公路隧道洞内值班室组合式空气净化系统，主要 用于长度大于6km的特长公路隧道内，距离隧道洞口超过2km以上的洞内有人值班室空气 质量改善，使值班室内空气质量达到《室内空气质量标准》GB/T18883-2002的要求。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
[0007] 一种特长公路隧道洞内值班室组合式空气净化系统，包括设置于隧道车行横洞内 的室外净化过滤机组，在室外净化过滤机组中设置有过滤装置、混流腔和送风装置，过滤装 置设置于混流腔的两侧，从隧道中采集的空气经过混流腔一侧的过滤装置后进入混流腔， 在混流腔中与值班室内导出的空气进行混合后经过混流腔另一侧的过滤装置，然后通过送 风装置送入值班室中。
[0008] 进一步地，所述的室外净化过滤机组包括一个密封的矩形的安装箱，所述的过滤 装置包括在安装箱内部沿长度方向从安装箱的后端至前端依次设置的过滤部件，这些部件 包括第一初效过滤器、第一静电集尘器、第一活性炭层和第二活性炭层，每一个过滤部件均 与安装箱的内壁紧密设置，使每个过滤部件与相邻的过滤部件以及安装箱内壁之间构成单 独的腔体；所述的混流腔为第一静电集尘器与第一活性炭层之间的腔体。
[0009] 进一步地，所述的送风装置设置于室外净化过滤机组内部的前端，送风装置包括 第一风机和均流板，室外净化过滤机组的前端通过送新风管与值班室连接，室外净化过滤 机组的后端通过进风管与设置在隧道中的取风口连接。
[0010] 进一步地，所述的第一初效过滤器和进风管之间设置有水洗过滤器，水洗过滤器 包括高压喷头，高压喷头设置在安装箱内顶面上，高压喷头下方设置有倾斜的集水槽，集水 槽位置较低的一端通过排水管与隧道内的排污管连接，高压喷头靠近第一初效过滤器的一 侧设置有挡水板；集水槽位置较高的一端与挡水板之间设置有过滤网；所述的高压喷头通 过取水管与设置在安装箱一侧的水箱连接。
[0011] 进一步地，所述的隧道车行横洞内设置有室外富氧机组，室外富氧机组包括矩形 的过滤箱和富氧机，过滤箱的后端侧壁上安装有第一进气栅，过滤箱前端侧壁上设置有供 气管，供气管与富氧机连接；在过滤箱内部沿后端至前端的方向依次设置有第二初效过滤 器和第二静电集尘器；在富氧主机上设置有废气管和氧气管，空气经过滤箱过滤后进入富 氧机，富氧机通过废气管排除氮气，并将氧气利用氧气管送入值班室中。
[0012] 进一步地，所述的系统还包括设置在值班室内的室内柜机，室内柜机包括一个密 封的矩形柜，矩形柜通过隔板分为上下两部分，隔板上设置有通气阀；所述的氧气管连接在 矩形柜上部分的后端，矩形柜上部分的前端设置有出气栅；矩形柜的外侧设置有回风管，回 风管连接室外净化过滤机组中的混流腔；所述的送新风管连接在矩形柜下部分后端；矩形 柜下部分的前端设置有第二进气栅，在矩形柜下部分按照由下至上的方向依次设置有第二 风机、第三初效过滤器、高压静电网和第三活性炭层。
[0013] 进一步地，所述的值班室的顶面上安装有排风百叶窗，排风百叶窗上连接有排风 管，排风管延伸至隧道车行横洞中。
[0014] 进一步地，所述的值班室内设置有监控系统，监控系统包括处理器、连接在处理器 上的触摸式显示屏、气体检测器、温度传感器，其中处理器与第一风机、第二风机、富氧机、 通气阀连接，而在进风管、取水管、氧气管、送新风管、回风管上均安装有电磁阀，这些电磁 阀通过处理器控制。
[0015] 一种特长公路隧道内值班室组合式空气净化方法，包括以下步骤：
[0016] 步骤一，设置工作模式切换阈值参数&和t2，工作模式包括室内循环模式、室内外 混合循环模式、室外循环模式；设定系统初始状态时，第一风机、第二风机、富氧机、通气阀 和所有电磁阀均处于关闭状态；
[0017] 步骤二，监控系统判定当前值班室内的空气参数值t，如室内空气参数值t< 则控制系统工作在室内循环模式；如t<t2，则控制系统工作在室内外混合循环模式； 如t>t2，则控制系统工作在室外循环模式；
[0018] 室内循环模式时，系统首先恢复初始状态，然后打开富氧机、氧气管、第二风机和 通气阀，值班室内的空气由第二风机驱动，依次经过第二进气栅、第三初效过滤器、高压静 电网、第三活性炭层和通气阀后进入矩形柜的上部分，与氧气管输送来的经由富氧机产生 的氧气混合后，从出气栅进入到值班室中；
[0019] 室内外混合循环模式时，系统首先恢复初始状态，然后打开富氧机、氧气管、第一 风机、进风管、取水管、送新风管、回风管和通气阀，此时隧道中的空气依次经过进风管、水 洗过滤器、第一初效过滤器、第一静电集尘器进入到混流腔中，与经过回风管从值班室中导 入到混流腔中的空气以一定比例混合后，经过均流板、送新风管进入矩形柜的下部分，依次 经过第三初效过滤器、高压静电网、第三活性炭层和通气阀后进入矩形柜的上部分，与氧气 管输送来的经由富氧机产生的氧气混合后，从出气栅进入到值班室中；
[0020] 室外循环模式时，系统首先恢复初始状态，然后打开富氧机、氧气管、第一风机、进 风管、取水管、送新风管和通气阀，此时隧道中的空气依次经过进风管、水洗过滤器、第一初 效过滤器、第一静电集尘器、混流腔、均流板、送新风管进入矩形柜的下部分，依次经过第三 初效过滤器、高压静电网、第三活性炭层和通气阀后进入矩形柜的上部分，与氧气管输送 来的经由富氧机产生的氧气混合后，从出气栅进入到值班室中。
[0021] 进一步地，所述的空气参数值是由值班室内有害气体浓度、氧气浓度和温度以不 同的权重计算出的综合值，〖=80 (|+&01+〇02，其中0(|为值班室内有害气体浓度，0 1为 氧气浓度，P3为温度，a、b、c为权重系数，由用户设定。
[0022] 本发明与现有技术相比具有以下技术特点：
[0023] (1)将空气净化与制氧技术结合，首次应用于特长公路隧道值班室空气质量改善， 提出了一种可满足工作人员24小时工作所需的空气净化、循环和控制方法。
[0024] (2)专门针对特长公路隧道内汽车排放污染，对距离洞口取风点大于两公里的值 班室，提出了主洞内取风净化方法；提出了取风点设置方法；提出了系统设备规格的计算 方法；同时解决了双洞双向特长公路隧道中，由于车行横洞零风压，值班室空气难以流通导 致的污染物聚集问题。
[0025] (3)本发明系统中，提出了三种循环工作模式，给出了三种工作模式切换的条件和 流程，优先工作顺序为：室内循环、室内外混合循环，室外循环。可缓解设备压力，有效延长 设备寿命。
[0026] (4)本发明提出了系统工作的风量平衡关系，可以此关系为基础，得出应用于特长 公路隧道有人值班室换气通风系统的设计方法。
[0027] (5)设计了5种控制流程，实现了三种循环工作模式，将空气净化、制氧和监控功 能有机结合，有效地实现公路隧道内的应用。
[0028] (6)针