专利名称：一种道路隧道采用污染物净化通风系统的组数确定与布点通用方法
技术领域：
本发明涉及道路隧道，尤其涉及道路隧道空气净化领域。
背景技术：
随着经济发展，城市交通矛盾日益突出，城际间的交通需求也日益上升，道路隧道 成为解决交通矛盾的一个有利手段，成为交通设施的重要组成部分。根据交通需要，各区域 往往需要设置快速道路系统加以沟通。实现沟通常用的方法是采用高架桥梁道路形式，而 该形式带来了城市景观、噪声、建设拆迁量大的问题。为了克服其缺点，有必要采用道路隧 道的形式。对于穿越山岭、大江、大河、海峡、跨海等隧道，穿越距离较长，势必要修建较长的 道路隧道。为了利用汽车行驶的活塞风通风力，减少通风系统能耗，道路隧道普遍采用隧道 内汽车单向行驶的单向交通隧道。由于隧道均为全封闭结构，隧道内空气中含有车辆排放的粉尘颗粒物(PM)、一氧 化碳(Co)、氮氧化物(NOx)和碳氢化合物(HC)等主要污染物。隧道空气中的颗粒物PM会 引发血淋巴细胞的染色体畸变；CO因其与人体血红蛋白结合，直接减低血液带氧量，使人 出现头痛、昏睡、失去平衡的感觉，浓度过高时会导致死亡；HC会致畸、致癌、致突变，并引 发光化学烟雾；NOx会损害视觉、呼吸系统，引起窒息，也会导致酸雨，引发光化学烟雾。隧 道内的污染物沿着隧道车行方向越来越高，隧道较长时容易超标，如不及时排放，将严重影 响隧道内驾乘人员的行车安全和身体健康。道路隧道内的污染物沿着隧道车行方向，在隧道内部某处污染物浓度超过浓度限 值时，需要在该处设置集中排风井将污染空气排出隧道，通过高风塔在大气中稀释达到相 关排放标准的要求。隧道较长时，需要设置多处排风井、排风塔，如2007年底通车的日本的 首都高速城市中央环状新宿线工程长11km，设置了 9座高约50m的排风塔。对于大量通行柴油车(货车、公共汽车等)的长隧道，其排放的颗粒物PM易使隧 道能见度降低，带来不利于驾驶的隧道内环境。国际上对于这类长隧道在隧道内局部设置 一处或多处隧道侧线旁路、顶部或下部除烟雾系统，以减少隧道内的烟雾浓度，改善隧道内 的能见度，而不需要设置过多的排出地面的排风井，以减小工程投资。但由于C0、N0x、S02、 HC未经过净化处理，仍然会在隧道内某处超标，因此，沿隧道仍需要设置排风井、排风塔排 除隧道内的有害物。在隧道口和风井、风塔周围有大量环境敏感点时，采用风塔高空排放也无法解决 隧道外环境影响问题时，国外尤其是日本，出现了采用去除隧道污染空气中颗粒物PM的静 电除尘装置ESP、去除仅占NOx 5% 10%的NO2脱硝净化装置。日本专利申请JP4346852 和JP5015810分别公开了两种隧道静电除尘器，根据隧道的大小、通风设计、所需风量等需 求，采取大型独立机房布置方式、隧道侧线布置方式和隧道顶部布置方式。上述装置安装于 隧道集中排风系统中，污染空气经部分污染物(PM、NO2)净化，其它NO、HC、SO2有害物未经 处理，仍然需要通过排风井、风塔高空排放。
对于目前隧道内部仅成功应用的ESP系统，确定其安装数量、规模及布点的方法 是只要隧道内部某处烟雾、PM超标，该处就设置ESP系统，增加能见度，一旦某处CO或其他 NOx超标时就设置风塔，对污染空气加以集中对外排放。控制的内部污染物仅仅为一种。如 果采用多种污染物(PM、C0、N0x、HC等)净化系统，还没有确定系统安装数量、规模、净化设 备种类及布点的方法。另外，可以在隧道内部布置多种污染物(PM、CO、NOx、HC等)净化系统，使隧道出 口的污染物浓度达到或接近室外大气环境标准，但这一作法还没有见到应用，更不会有确 定系统安装数量、规模、净化设备种类及布点的相应方法。综上所述，现有的道路隧道，无论隧道长短，还没有在隧道内部设置采用多种污染 物(PM、CO、NOx、HC等)的净化系统，也没有确定系统安装数量、规模、净化设备种类及布点 的通用方法。
发明内容
本发明提供了一种确定道路隧道采用污染物净化通风系统的数量及布点的通用 方法。本发明的道路隧道采用污染物净化通风系统的数量及布点的通用方法，是根据隧 道内部污染物控制浓度标准，在隧道内部设置污染物净化通风系统，使隧道内部污染物浓 度不超标；或根据隧道外部大气污染物环境标准、污染物控制排放量，在隧道内部设置污染 物净化通风系统，使隧道对外排放的污染空气的影响满足外环境空气质量标准或环境评价 要求。本发明提供的确定道路隧道采用隧道内部设置污染物净化通风系统的数量、规 模、净化设备种类及布点的通用方法，不受隧道长度限制，不受污染物种类限制。弥补了多 污染物、多净化通风系统确定系统数量、规模与布点的方法，并形成通用的方法，涵盖了目 前单一污染物的净化通风系统。具体地，本发明的道路隧道采用污染物净化通风系统的组数确定与布点的方法， 包括通过下述公式计算得到所需设置的所述污染物净化通风系统的组数N和间距Sj，使 隧道空气污染物浓度可满足隧道空气污染物浓度控制标准，或使隧道对外排放的空气达到 大气污染物环境标准或环境评价要求
权利要求
1. 一种道路隧道采用污染物净化通风系统的组数确定与布点的方法，其特征在于通 过下述公式计算得到所需设置的所述污染物净化通风系统的组数N和间距Sj,使隧道空气 污染物浓度可满足隧道空气污染物浓度控制标准，或使隧道对外排放的空气达到大气污染 物环境标准
2.根据权利要求1所述的道路隧道采用污染物净化通风系统的组数确定与布点的方 法，其特征在于在车速Vk时，在η ,为已知数，给定Sl值的情况下，初步计算出η和η个G，再求解η个( 和m个隧道出口浓度比C；；+1 ；再在此基础上，控制( 和C；；+1的值，求解对 应的Sl和Q{值。
3.根据权利要求1所述的道路隧道采用污染物净化通风系统的组数确定与布点的方 法，其特征在于不同的车速Vk对应一组所述公式(1) (4)及相应的参数，通过与不同车 速Vk相应的各组公式⑴ G)，计算得到j值的最大值，将其设为Na，其对应的S1值为Sia， 各S1的最小值为Sib，各&的最小值为SM，在Sia和Sib之间按照、补充设置Nb组所述污染 物净化通风系统，则所述隧道内布置所述污染物净化通风系统的最大组数N =队+队。
4.根据权利要求1所述的道路隧道采用污染物净化通风系统的组数确定与布点的方 法，其特征在于在所述道路隧道的不同运行时期，对应不同的污染物净化通风系统组数N 和各相应的参数，选取合适的参数和组数进行道路隧道污染物净化通风系统的配置。
5.根据权利要求1所述的道路隧道采用污染物净化通风系统的组数确定与布点的方 法，其特征在于当j = η时，C；+1为隧道出口处的所述隧道空气污染物i的浓度与所述隧 道空气污染物i浓度限值Dilim的浓度比。
6.根据权利要求1所述的道路隧道采用污染物净化通风系统的组数确定与布点的方 法，其特征在于在不考虑净化污染物i的情况下，Q{为1，所有污染物i的净化效率1均 为1，所述污染物净化通风系统为排风竖井和送风竖井。
7.根据权利要求1所述的道路隧道采用污染物净化通风系统的组数确定与布点的方 法，其特征在于在所述污染物净化通风系统的抽风比r < 0. 5，jl到j2点的隧道段的长度1相对相邻 的所述污染物净化通风系统的间距Sj忽略不计，即取1 = 0m，所述隧道各点的坡度为0，所 述各污染物净化通风系统的r相同的情况下，所述污染物i的Ci{设为相同，且C〗=1，所述 各污染物i的净化通风系统的Sl不相同，所述各污染物i的净化通风系统的设置组数η不 同，由公式( 得到Iii值，η,为在车速Vk下所述污染物i的净化通风系统的最小组数，
8.根据权利要求1-7之一所述的道路隧道采用污染物净化通风系统的组数确定与布 点的方法，其特征在于所述污染物净化通风系统包括与所述隧道相接的机械引风口，与所 述机械引风口相接的机械引风管道、与所述机械引风管道相接的隧道污染空气净化装置， 与所述隧道污染空气净化装置连接的风机，与所述风机连接的机械排风管道，与所述机械排风管道相连接的机械排出口。
9.根据权利要求8所述的道路隧道采用污染物净化通风系统的组数确定与布点的方 法，其特征在于所述隧道污染空气净化装置由高压静电除尘单元ESP、高效除NOx、HC、SO2 单元和高效常温除CO单元及附属设备组成。
10.根据权利要求8所述的道路隧道采用污染物净化通风系统的组数确定与布点的方 法，其特征在于所述机械引风口和所述机械排出口之间控制不发生短道回流；且所述机 械排出口设置导流装置顺气流排放污染空气。
全文摘要
本发明公开了一种道路隧道采用污染物净化通风系统的组数确定与布点的方法。在本发明的方法中，通过公式计算得到所需设置的污染物净化通风系统的组数N和间距Sj，使隧道空气污染物浓度可满足隧道空气污染物浓度控制标准，或使隧道对外排放的空气达到大气污染物环境标准。
文档编号E21F1/00GK102080561SQ20101059055
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者严涵, 余斌, 俞红梅, 叶国强, 孙立, 文韬, 杨恒声, 王静 申请人:上海城建(集团)公司, 上海市城市建设设计研究院