一种隧道施工烟气处理系统及处理方法

本发明涉及隧道施工，尤其涉及一种隧道施工烟气处理系统及处理方法。

背景技术：

1、为应对日趋严重的全球变暖问题，政府提出了“双碳”目标，交通隧道生产活动排放的温室气体是土木工程领域碳排放的主要来源之一，隧道中存在的气体不仅是温室气体，还存在有毒有害气体。隧道中有害气体主要有甲烷、一氧化碳、硫化氢、氮气、硫化物和数量不等的重烃以及微量的稀有气体。隧道中的气体具有毒性和可燃性，从而对财产与人的生命造成危害。可燃气体发生爆炸必须具备一定的条件，一定量的可燃气体、足够的氧气与点燃的火源；有毒的气体又根据毒性可分为刺激性、窒息性以及急性中毒的气体，刺激性气体包括氯气、光气等对皮肤黏膜等有强刺激作用，并具有腐蚀性。窒息性气体包括一氧化碳、硫化氢等这些气体进入人体后会对人体产生危害，急性中毒的有机气体(voc)三类会对人体的呼吸系统和神经系统造成危害，同时有机气体也具有爆炸性。在危害施工安全的同时，造成了很大的碳排放，对经济收益以及环境造成影响。

2、现有的有害气体排放技术是在掌子面处通过风管通入新风，将有害气体通过风压压出隧道，通过新风与有害气体混合后，对有害气体进行稀释，但由于没有经过处理就进行排放，还是会造成很大的碳排放，通过向隧道内注入大量的新风从而降低隧道洞内有害气体分数，这一做法保证了施工的安全，但经济效益低仍然较低。

3、此外，公开号为cn215742550u的实用新型专利中公开了一种旋转风炉胆烟气净化系统，通过内置的进烟加湿组件对烟气进行初步处理，将烟气内的灰尘以及异物进行去除，再通过内置的第一活性炭层、两个陶瓷滤芯、两个碱石灰过滤层以及第二活性炭层对烟气进行进一步过滤吸附处理，提高烟气的处理效果，从而有效的解决了现有的烟气净化设备，对于烟气的处理效果较差，且处理时间较长的技术问题。但是该烟气净化系统在使用时扔存在以下问题：(1)第一净化室、第三净化室中的活性炭以及第二净化室中的碱石灰均以层状结构固定在对应的净化室内，由于活性炭和碱石灰内部的相互接触，且碱石灰和活性炭无法进行翻动，导致烟气在通过时与活性炭和碱石灰的接触面积变小，降低了碱石灰和活性炭的使用效率，也降低了烟气处理效果；(2)该烟气净化系统中的处理箱体只通过排烟管和进烟管与外界连通，导致其在更换碱石灰和活性炭时操作极为不便，现有技术中也多采用直接倾倒的方式对使用后的碱石灰和活性炭进行更换，但是倾倒的方式容易使处理箱体内侧壁上粘结一部分碱石灰和活性炭，增加了清理难度。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种隧道施工烟气处理系统及处理方法，具有结构简单、设计合理、安装及使用方便、使用效果好、经济效益高的优点。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种隧道施工烟气处理系统，包括风管，其特征在于：所述风管的一端连接有集气罩，所述集气罩位于隧道施工掌子面上方；所述风管的另一端连接有抽风机，所述抽风机的出风口依次连接有用于对不同烟气进行处理的第一净化室、第二净化室和第三净化室；所述集气罩内设有过滤器。

4、进一步的，所述第一净化室内部为双层结构，第一净化室上部为加热石棉，第一净化室下部为海绵状催化剂填料；所述海绵状催化剂填料为三元催化剂twc。

5、进一步的，所述第二净化室内盛装有naoh溶液，所述第三净化室内盛装有吸水性物质，所述吸水性物质包括碱石灰和活性炭。

6、进一步的，所述第三净化室包括净化箱，所述净化箱的底部活动连接有箱底，所示净化箱的顶部开设有风管接口；所述净化箱内固设有分气板，所述分气板上开设有多组烟气出口，所述分气板的下方设有用于放置吸水性物质的放置板，所述放置板与所述净化箱可拆卸连接。

7、进一步的，所述净化箱的外侧壁上固设有安装箱，所述安装箱内安装有第一伸缩杆，所述第一伸缩杆的输出端连接有推杆，所述推杆贯穿所述净化箱的侧壁，且所述推杆的端部固设有盖板，所述盖板与所述分气板滑动连接。

8、进一步的，所述放置板的两侧对称且滑动设有两块限位板，所述净化箱的内侧壁上开设有与所述限位板相匹配的第一限位槽，两块所述限位板相互靠近的一端均垂直固设有移动板，所述移动块贯穿所述放置板，且两块所述移动板之间设有用于调节所述移动板位置的调节组件。

9、进一步的，所述净化箱的内侧壁上对称固设有两块上挡板，所述净化箱的内侧壁内部上下滑动连接有梯形块，所述梯形块上设有第一斜面和第二斜面，所述限位板靠近所述梯形块的一端为与所述第一斜面相匹配的斜面结构，所述净化箱的内侧壁上还开设有第二限位槽，所述第二限位槽内活动连接有下挡板，所述下挡板靠近所述梯形块的一端也为斜面结构，且所述下挡板的斜面结构与所述梯形块的第二斜面滑动连接，所述梯形块的底部设有复位弹簧，所述复位弹簧位于所述净化箱的内侧壁中。

10、进一步的，所述调节组件包括操作柱，所述操作柱的两端均螺纹连接有螺杆，所述螺杆的端部固设有第一转轴，所述第一转轴与相互对应的移动板转动连接；所述放置板的底部固设有支撑柱，所述支撑柱的底端固设有套环，所述操作柱转动套设在所述套环内。

11、进一步的，所述安装箱内还滑动安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端连接有第二转轴，所述第二转轴活动贯穿所述净化箱的侧壁，且所述第二转轴位于所述净化箱内的部分固设有多个搅动轴，每个所述搅动轴的端部均对称固设有两个柔性的铲板。

12、进一步的，一种隧道施工烟气处理系统的处理方法，其特征在于，包括以下步骤，

13、s1：启动抽风机，将掌子面前空气排出，在掌子面前形成负压区域，然后开始施工；

14、s2：施工时掌子面爆破产生的烟气通过集气罩收集后，通过风管进入第一净化室；

15、s3：第一净化室对烟气中包含的ch化物、co化物和no化物进行处理；

16、s4：第二净化室对隧道施工的烟气，以及第一净化室内反应产生的co2和so2进行处理；

17、s5：第三净化室对气体中的水分进行处理后，将剩余的氮气排入大气环境中。

18、本发明的有益效果是：

19、1、本发明中隧道施工烟气处理系统可以对隧道烟气进行排放前处理，且根据不同废气采用不同的处理方式，符合国家双碳战略，对碳排放进行了严格控制，提高了经济性以及环境友好性，具有结构简单、设计合理、安装及使用方便、使用效果好、经济效益高的优点；而且本发明中使用的三元催化剂twc在汽车尾气排放领域已经使用，达到了很大的环境效益以及经济收益。

20、2、隧道新风量计算方法是根据瓦斯涌出量、最多工作人数、以及最小风速进行计算并选取最大值，通过本发明中的烟气处理系统后，隧道瓦斯涌出量将减小，通过瓦斯涌出量计算的新风量将减小，并且，由于隧道掌子面负压的缘故，达到最小风速所需的新风量也将降低，因此，通过本方法将降低隧道施工过程中烟气排放所需的新风量，提高了经济性。

21、3、本发明中在通过第三净化室对烟气进行吸水除杂时，第三净化室内置的分气板和盖板的相互配合减慢了烟气的通过速率，在烟气处理腔内通过搅动轴和铲板的转动，可以将放置板上的碱石灰和活性炭进行翻动，从而增大烟气与碱石灰和活性炭的接触面积，而且搅动轴和铲板在对碱石灰和活性炭进行翻动时，也会带动一部分的烟气在烟气处理腔内进行旋转回流，增大了烟气处理的时间，也提高了碱石灰和活性炭的使用效率，进而提高了烟气的处理效果，由于第三净化室是烟气处理的最后一步，因此，第三净化室内对烟气的处理直接影响到烟气排放的质量。

22、4、本发明中放置板与净化箱可拆卸连接，将碱石灰和活性炭堆放到放置板上，从净化箱的底部将整个放置板移动到顶部与上挡板接触，转动操作柱，即可带动两个移动板向两侧移动，从而带动两个限位板卡入第一限位槽中，限位板在第一限位槽中水平移动时，会带动梯形块向下移动，梯形块向下移动又带动下挡板朝向净化箱的中心移动，从而对放置板的底部进行支撑，提高了放置板的固定效果；在拆卸放置板时，只需反向转动操作柱，即可将限位板从第一限位槽中脱离出来，同时在复位弹簧的作用下带动梯形块向上移动，梯形块向上移动时拉动下挡板向净化箱的侧壁方向移动，不影响放置板向下移出净化箱；通过放置板整体的向下移出，既方便操作，又不会使净化箱的内侧壁上粘附碱石灰和活性炭，降低了净化箱内部清理难度。