地铁隧道用PM2.5空气质量控制系统研究

摘要：根据中国地铁隧道建设的发展状况，结合政府对节能绿色环保的要求，以及城市空气质量PM2.5标准的实施，本文将地铁隧道常规通风模式与使用静电除尘ESP系统的通风方式进行比较，探讨了地铁隧道使用ESP通风系统对运营节能及PM2.5颗粒排放控制的可行性及应用前景。

关键词：静电除尘;地铁隧道;空气净化;除尘效率

一、地铁隧道空气净化系统研究目标

通过测算与分析地铁隧道粉尘及PM2.5颗粒含量，为空气质量指标提供数据支持，提升我司高科技产品的地位和实现产业升级提供切实可行的路径和解决方案。ESP系统用于地铁隧道空气净化，减少

二、ESP静电除尘通风系统工作原理

ESP设备是利用高压静电力将气体中的颗粒物与空气分离的除尘设备，由电离段和除尘段组成，电离段由放电电极板（负极）和接地电极板（正极）交替排列组成;除尘段由高电压平板电极与接地平板电极交替排列组成。从原理上分为气体电离，颗粒物荷电，收尘及清灰4个阶段。污染空气进入除尘器后，经过位于接地极间的齿形电离板，电离板供入直流高电压后，产生高密度静电电场，含尘气体通过高压静电场时，在静电场力的作用下充分荷电，气体电离产生大量的自由电子和正离子，离子和电子会附着在颗粒物上，荷电颗粒向其极性相反的方向运动，被吸附在除尘段的平板电极上，最后通过清灰排除灰尘。

三、 我司ESP通风系统与国内相关领域ESP通风系统竞争优势

四、ESP通风系统与国内传统通风系统投资及运行费用比较

以国内某公路隧道通风工程为例，隧道长度为6900m，双洞单向双车道。隧道分为三个通风段，各通风段的隧道长度为2380m，2200m和2300m。根据交通年限及车型变化等通车特点，通过计算比较得知VI排放所需新鲜空气量大于稀释CO排放所需空气量，每段的排风量和送风量均按300 m³/s。

1、竖井送排式通风：左线上坡采用两个竖井，右线下坡采用一个竖井送排，出口段与左线共用一个排风机房。将隧道通风分为三段：竖井高度为350m，每个竖井配置一个风机房，风机房内设置送风轴流风机和排风轴流风机各2台，风机直径为2500mm，电机功率为400kw，两个竖井共设置6台送风风机，6台排风风机。竖井土建费用按每米人民币3.5万元/米计，共需约3700万元;轴流风机通风系统（含混凝土风道、钢制风道、风机、控制柜、设备安装费和控制系统费用）按每台/套人民币250万元/套计，共需约3000万元，合计总费用为人民币6700万元。运行费用：总装机用电量400×12=4800kw，平均每天开机1小时计算（已属最节约状况），用电量1，728，000度/年。

2、采用ESP通风系统，左线采用2套系统，右线采用1套系统，每套处理污染空气300 m³/s。按国产设备计算，处理1m³/s的隧道污染空气（不含脱硝），造价为人民币7万元/（m³/s），处理3×300 m³/s，設备投资6300万元，与常规通风方式投资相当;每套装机用电量（含风机用电）最多300kw，按每天运行1小时，总用电量为324，000度/年，是常规通风耗电量的1/5。

综合分析，竖井送排风式通风排放污染空气对

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ESP通风系统处理

五、项目创新点

1. 应用创新

ESP系统可针对尺寸为PM2.5-PM10的灰尘粒子进行吸附，该成套技术可应用于不同环境特点进行设计整合，可分为：（1）ESP旁路系统：隧道内的污染空气通过吸尘风机被吸入旁通风道内，经过ESP处理过的清洁空气再次送回行车隧道。（2）ESP风塔系统：隧道污染空气通过ESP系统净化处理，净化后的清洁空气经风塔（或隧道排气井）排放大气。对于旁通系统和风塔系统ESP，适用于脱硫（SO2）、脱硝（NOx）产品延伸开发，减少酸雨及氮化物排放。目前脱硫技术以Alston Power为领导，其主要产品来自挪威;国内脱硫大多采用湿式石灰石喷淋法，脱硝技术处于研发热潮。（3）移动式ESP：将ESP置于载重4吨的卡车上，用于隧道施工爆破或粉碎以及施工车辆扬起灰尘的处理。（4）顶置式ESP：将ESP单元组安装于隧道顶部，位于射流风机出风口后，并在射流有效区域之内安装，利用射流扩散风速将污染空气送于ESP净化处理，净化后的空气直接进入隧道通风系统。

2. 技术创新

ESP通风系统利用高压静电力将气体中的颗粒物与空气分离，处理效率相对于现有技术较高、耗电量相对较低。目前国内主要采用送新风排出被污染空气的办法，但被排出的被污染空气未经过很好的处理又造成了二次污染，影响了周围居民的生活质量。地铁隧道采用ESP通风系统，其投资与传统竖（斜）井通风系统投资基本相当，但运行耗电量降低了80%。

六、研发成果

目前已完成前期实验并达到各阶段的预设目标，有少批量产品已投入试用，经测试达成较高的除尘效率，并比一般的通风产品节能降耗，可通过技术转让等方式实现经济效益。随着社会的发展和人民生活水平的提高，高压静电除尘技术已逐步受到社会各界的重视，我国也将跟随世界对环境的不断提升而加大空气治理的力度，因此继续深入对该项技术研究和改良，将有良好的发展前景。

作者简介：董丽青，1982年12月16日，性别：女，民族：汉族，籍贯（省市）：广东省佛山市，学历：本科，研究方向：生态环境工程/生态环境管理