公路隧道空氣凈化車及其凈化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種公路隧道空氣凈化車，包括：牽引車；與牽引車車尾掛接的半掛車廂；依次設(shè)置在半掛車廂內(nèi)的電除塵器、氧化器和脫硝器；設(shè)置在所述進氣口處的排風罩，該排風罩具有封閉所述進風口的第一工作位和打開進風口的第二工作位；自動控制系統(tǒng)，自動控制排風罩在兩個工作位之間調(diào)換，同時控制電除塵器、氧化器和脫硝器的開閉。本發(fā)明將空氣凈化設(shè)備由原來的固定安裝在隧道旁通或吊頂?shù)姆绞礁臑榇钶d在車上移動收集顆粒物(PM)、氧化一氧化氮(NO)和吸附二氧化氮(NO2)的方式，省去了一般空氣凈化系統(tǒng)不可缺少的動力設(shè)備—風機，不需要增加公路隧道旁路和置頂風路的建設(shè)，極大減少了土方建設(shè)、通風設(shè)備安裝等固定成本的投入。
【專利說明】公路隧道空氣凈化車及其凈化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保型空氣凈化設(shè)備領(lǐng)域，具體為一種公路隧道空氣凈化車及其凈化方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市的發(fā)展和交通需求量的不斷增大，前所未有的道路建設(shè)導致公路隧道的數(shù)量及長度呈劇增態(tài)勢。作為相對封閉的人造空間，隧道存在著內(nèi)外空氣交換不易，能見度低和噪聲振動等問題，交通事故頻發(fā)。
[0003]隧道內(nèi)空氣污染物主要來自于機動車尾氣排放物及行車過程中產(chǎn)生的粉塵。汽車排放尾氣中包括顆粒物(PM)、氮氧化物(NOx)等有害物質(zhì)。隧道空氣污染物中的顆粒物(PM)是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物，主要來自柴油車，會引發(fā)血淋巴細胞的染色體畸變，微粒子(PM10、PM2.5)能深入肺部對呼吸系統(tǒng)造成嚴重危害，顆粒物(PM)還是影響隧道內(nèi)能見度的重要因素，直接對駕駛員的視覺辯識造成障礙，并可能導致運行車輛發(fā)生安全事故。隧道空氣污染物中的氮氧化物(NOx)的成分主要是一氧化氮(NO)，約占95%，其次是二氧化氮(NO2)，約占5%。一氧化氮(NO)是一種無色無味的氣體，只有輕度的刺激性，毒性不大，高濃度時會造成中樞神經(jīng)有輕度障礙，但一氧化氮(NO)可以被氧化為毒性較大的二氧化氮(NO2)和其他氮氧化物。對人體和隧道空氣環(huán)境影響最大的是二氧化氮(NO2), NO2是一種紅棕色強刺激性的有毒氣體，對呼吸道有強烈的刺激作用，吸入人體后，與血液中血紅素蛋白Hb結(jié)合，使血液輸氧能力下降，會損害心臟、肝、腎等器官，對人體影響甚大，同時，NO2還是產(chǎn)生酸雨、光化學煙霧和引起氣候變化、產(chǎn)生煙霧的主要原因。
[0004]由于隧道為半封閉空間，隨著長度的增加，洞內(nèi)外空氣交換不及時，顆粒物(PM)和氮氧化物(NOx)的存在容易造成洞內(nèi)空氣質(zhì)量下降，嚴重影響隧道內(nèi)的行車環(huán)境，對隧道內(nèi)駕乘人員和風井排放口周邊居民的身體健康造成了嚴重的威脅。大量的公路隧道建設(shè)使我們面臨著非常嚴峻的隧道空氣污染問題，隧道空氣污染物中的顆粒物和氮氧化物(NOx)治理刻不容緩。
[0005]目前，國內(nèi)外針對隧道空氣污染治理的研究及應(yīng)用越來越多，多以通風和廢氣凈化為技術(shù)核心，其中隧道通風是采用從隧道外部引進新鮮空氣的方法，將污染物進行物理稀釋，而廢氣凈化是通過引入功能性附屬凈化設(shè)備，去除隧道內(nèi)的空氣污染物，減輕隧道排氣對隧道洞外大氣環(huán)境的影響。
[0006]隧道通風方式分為自然通風和機械通風。自然通風是通過行駛車輛的活塞作用將新鮮空氣帶入隧道稀釋有害物質(zhì)的一種通風方式，當交通流量不大，隧道長度較短時，隧道采用自然通風即可滿足要求。機械通風一般分為橫向通風、半橫向通風和縱向通風方式，當交通流量較大，隧道長度較長時，隧道一般采用機械通風方式。隧道通風普遍采用高空風塔或地面風塔群，通過氣體交換的方式來降低隧道內(nèi)空氣污染物濃度，然而由于在長隧道內(nèi)部未加側(cè)線凈化，所排放的污染物高空擴散后會造成區(qū)域性污染，危害到風塔周邊居民的身體健康，此外，在中心城區(qū)建設(shè)高空風塔與周邊景觀難以協(xié)調(diào)，易破壞市容市貌。
[0007]廢氣凈化是目前國內(nèi)外最常用的隧道空氣治理技術(shù)，主要集中在隧道除塵和NO2凈化技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用上。然而隧道空氣凈化設(shè)備需要以旁通式、吊頂式、豎井式安裝在隧道內(nèi)。在旁通安裝中，將污染的空氣強行通過一個月牙鐮刀形的設(shè)備隧道，氣流凈化后回灌，減少新風量需求，并有足夠的空間安裝氣體處理組件，維護保養(yǎng)時不影響主通道車流，失火等情況下可以高效率持續(xù)吸附30分鐘煙霧。當客觀條件不允許建設(shè)側(cè)線和大型空氣凈化處理設(shè)備室，要在隧道頂部設(shè)置凈化設(shè)備，該方法在挪威Hell、Nygards和日本TokyoBay等隧道中均有應(yīng)用。在豎井式安裝中，空氣經(jīng)過水平的凈化站處理后向上豎井排出，可降低風機能耗及對排風口景觀的影響，挪威的Festnings隧道和馬德里M30隧道采用這種方式。
[0008]現(xiàn)有隧道空氣凈化技術(shù)的建設(shè)需要占據(jù)龐大的地下空間，不但隧道土建投入的成本過大，而且空氣凈化設(shè)備投入使用后的運營和維護成本也是非常巨大的。因此，開發(fā)適合公路隧道空氣污染物特點的控制和治理技術(shù)具有非?，F(xiàn)實的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的公路隧道空氣凈化技術(shù)存在的通風時間長、設(shè)備投入大、運營成本高、維護費用多等問題，提供用于公路隧道空氣污染物中的顆粒物(PM)收集、一氧化氮(NO)氧化、二氧化氮(NO2)吸附的一種公路隧道空氣凈化車。
[0010]本發(fā)明還提供了一種公路隧道空氣凈化方法，該方法實施簡單，不需要巨大的設(shè)備投資，且維護和運營成本低。
[0011]一種公路隧道空氣凈化車，包括:
[0012]對空氣凈化車提供動力的牽弓I車；
[0013]與所述牽引車車尾掛接的半掛車廂，該半掛車廂上設(shè)有位于前方的進風口和位于后方的出風口；
[0014]依次設(shè)置在半掛車廂內(nèi)的電除塵器、氧化器和脫硝器，所述電除塵器靠近進風口設(shè)置，所述脫硝器靠近出風口設(shè)置；隧道內(nèi)的空氣依次進入電除塵器、氧化器和脫硝器進行空氣凈化；
[0015]設(shè)置在所述進氣口處的排風罩，該排風罩具有封閉所述進風口的第一工作位和打開進風口的第二工作位；
[0016]自動控制系統(tǒng)，自動控制排風罩在兩個工作位之間調(diào)換，同時控制電除塵器、氧化器和脫硝器的開閉。
[0017]所述的半掛車廂可采用分體式或者整體式，采用分體式可根據(jù)需要設(shè)置除塵車廂、氧化車廂、脫硝車廂。自動控制系統(tǒng)的設(shè)置實現(xiàn)了對整個空氣凈化車的自動控制。
[0018]作為優(yōu)選，所述排風罩包括:鉸接在半掛車廂的進風口兩側(cè)的兩扇半開車門；鉸接在半掛車廂的進風口頂側(cè)的擋風板；將半開車門頂緣與擋風板兩側(cè)連接的折疊伸縮板；所述擋風板靠近牽引車尾的一側(cè)與所述進風口頂側(cè)鉸接，另一側(cè)具有上翻的第一工作位，以及當兩扇半開車門關(guān)閉時下翻的第二工作位；所述半開車門和擋風板在自動控制系統(tǒng)的控制下實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。半開車門和擋風板一般通過電動轉(zhuǎn)軸與半掛車廂鉸接，電動轉(zhuǎn)軸一般通過受控于自動控制系統(tǒng)的電機驅(qū)動。作為優(yōu)選，擋風板上設(shè)有電纜固定插口用于連接電纜的連通和固定。通過調(diào)整半開車門和擋風板的開度，即可實現(xiàn)排風罩進風口的大小，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對空氣處理量的調(diào)整。針對不同的隧道大小，可調(diào)整適當?shù)呐棚L罩進風口的大小，以滿足不同場合的需求。
[0019]作為另一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述牽引車靠近車尾的頂側(cè)設(shè)有卡槽，卡槽的高度低于擋風板鉸接側(cè)的高度，當擋風板位于第二工作位時，其下翻的一側(cè)搭接在該卡槽內(nèi)。擋風板既可以實現(xiàn)對進風量的調(diào)整，同時，在公路隧道空氣凈化車在使用狀態(tài)時，擋風板處于展開狀態(tài)，在增加進風量的同時，對進入的空氣流進行導流。當公路隧道空氣凈化車處于非使用狀態(tài)時，擋風板底端抵接在卡槽內(nèi)，形成斜面的導流面，進一步減小了空氣對公路隧道空氣凈化車造成的阻力。
[0020]氧化器可采用多種結(jié)構(gòu)，作為優(yōu)選，所述氧化器包括:兩側(cè)帶有鏤空窗的氧化框架；固定在氧化框架的一個或多個流體通道，該流體通道的兩端分別與氧化框架兩側(cè)的鏤空窗對應(yīng)；設(shè)置在流體通道的光催化氧化材料；固定在氧化框架上一個或多個紫外燈，提供激發(fā)光催化氧化材料的紫外光；設(shè)置在該流體通道進氣口處對空氣進行加濕的加濕裝置。
[0021]所述光催化氧化材料可選用多種具有氧化一氧化氮(NO)的材料，
[0022]作為優(yōu)選，所述光催化氧化材料為光催化劑，一般采用接觸面積大并帶有空隙的陶瓷負載光催化劑。光催化劑可選用各種現(xiàn)有的催化劑，例如二氧化鈦等。隧道空氣中的一氧化氮(NO)被氧化槽中的光催化劑氧化成二氧化氮(NO2)后通過鏤空窗進入到脫硝器中。運行結(jié)束后，將氧化槽抽出更換光催化劑后重復使用。
[0023]作為優(yōu)選，還包括氧化器水泵控制面板，氧化器水泵控制面板上設(shè)有接線口、壓力表、濕度表、水泵運行開關(guān)、水泵停止開關(guān)、水泵電源指示燈、水泵故障指示燈。
[0024]所述加濕裝置包括:設(shè)置在氧化框架進風口處的加濕框架，加濕框架兩側(cè)設(shè)有鏤空窗；固定在加濕框架和氧化器框架底部的氧化器貯水箱；固定在加濕框架內(nèi)部的用于對空氣進行加濕的一個或多個氧化器霧化噴頭；將氧化器貯水箱中水運送到氧化器霧化噴頭進行噴霧的氧化器水泵；設(shè)置在加濕框架內(nèi)用于檢測空氣濕度的氧化器濕度傳感器，氧化器濕度傳感器根據(jù)檢測的濕度信號，控制所述氧化器水泵的運行；所述電除塵器除塵的空氣從經(jīng)過加濕框架內(nèi)加濕后進入氧化框架，最后從氧化框架氧化后排出。
[0025]為了便于回收噴霧形成的部分水，同時，保證氧化器貯水箱內(nèi)外壓力平衡，保證噴霧的順利進行，作為優(yōu)選，所述氧化器貯水箱頂部設(shè)有向貯水箱底部凹陷的回流槽，該回流槽底部設(shè)有與貯水箱內(nèi)腔連通的回流孔。
[0026]作為優(yōu)選，還包括氧化車廂連接工作站。所述的氧化車廂連接工作站安裝于氧化車廂的上方開口天窗處，通過連接轉(zhuǎn)軸將氧化車廂連接工作站的一端固定在天窗一側(cè)，可隨連接轉(zhuǎn)軸進行轉(zhuǎn)動，氧化車廂連接工作站的另一端設(shè)有把手和天窗鎖用于手動開啟和固定氧化車廂連接工作站，氧化車廂連接工作站通過可伸縮的連接電纜與氧化器水泵、氧化器接線盒、機電控制柜和自動控制系統(tǒng)相連接。
[0027]作為優(yōu)選，所述流體通道為V型的流體通道，每個流體通道由兩個V型的氧化器固定擋板與所述氧化框架圍成。作為另一種優(yōu)選，所述流體通道內(nèi)設(shè)有氧化槽支架、以及采用抽屜式結(jié)構(gòu)設(shè)置在氧化槽支架內(nèi)的氧化槽；所述氧化框架上設(shè)有與氧化槽對應(yīng)的抽屜口。采用抽屜式結(jié)構(gòu)的氧化槽方便了光催化氧化材料的更換。
[0028]所述氧化槽支架包括頂部與流體通道頂部固定的豎向擋板、以及與豎向擋板底部相互固定的盒體框架，所述盒體框架內(nèi)設(shè)有所述的氧化槽；空氣在豎向擋板導流作用下經(jīng)過盒體框架底部進入氧化槽進行氧化。
[0029]脫硝器可采用多種結(jié)構(gòu)，作為優(yōu)選，所述脫硝器包括:兩側(cè)和中間分別帶有鏤空窗的加濕框架和脫硝框架，通過所述電除塵器除塵和氧化器氧化的空氣從其中一個鏤空窗進入加濕框架，再從中間鏤空窗進入脫硝框架，最后從另外一個鏤空窗排出；固定在加濕框架和脫硝器框架底部的脫硝器貯水箱；固定在加濕框架內(nèi)部的用于對空氣進行加濕的一個或多個硝化器霧化噴頭；將脫硝器貯水箱中水運送到硝化器霧化噴頭進行噴霧的脫硝器水泵；設(shè)置在加濕框架內(nèi)用于檢測空氣濕度的脫硝器濕度傳感器，脫硝器濕度傳感器根據(jù)檢測的濕度信號，控制所述脫硝器水泵的運行；固定在脫硝框架的一個或多個流體通道，該流體通道的兩端分別與脫硝框架兩側(cè)的鏤空窗對應(yīng)；設(shè)置在流體通道的脫硝吸附材料。
[0030]作為優(yōu)選，所述脫硝吸附材料為活性炭，一般采用帶有蜂窩狀空隙的塊狀活性炭。經(jīng)過除塵和氧化的空氣通過脫硝器鏤空窗進出脫硝器，隧道空氣中的二氧化氮(NO2)被脫硝槽中的活性炭吸附凈化后排放到隧道中。運行結(jié)束后，將脫硝槽抽出更換活性炭，使用過的活性炭可以再生脫去吸附的NO2后重復使用。
[0031]作為優(yōu)選，還包括脫硝器水泵控制面板，脫硝器水泵控制面板上設(shè)有接線口、壓力表、濕度表、水泵運行開關(guān)、水泵停止開關(guān)、水泵電源指示燈、水泵故障指示燈。
[0032]為便于回收噴霧形成的部分水，同時，保證脫硝器貯水箱內(nèi)外壓力平衡，保證噴霧的順利進行，作為優(yōu)選，所述脫硝器貯水箱頂部設(shè)有向貯水箱底部凹陷的回流槽，該回流槽底部設(shè)有與貯水箱內(nèi)腔連通的回流孔。
[0033]作為優(yōu)選，還包括脫硝車廂連接工作站。所述的脫硝車廂連接工作站安裝于脫硝車廂的上方開口天窗處，通過連接轉(zhuǎn)軸將連接工作站的一端固定在天窗一側(cè)，可隨連接轉(zhuǎn)軸進行轉(zhuǎn)動，連接工作站的另一端設(shè)有把手和天窗鎖用于手動開啟和固定連接工作站，連接工作站通過可伸縮的連接電纜與脫硝器水泵、機電控制柜和自動控制系統(tǒng)相連接。
[0034]作為優(yōu)選，所述流體通道為V型的流體通道，每個流體通道由兩個V型的脫硝器固定擋板與所述脫硝器框架圍成。作為進一步優(yōu)選，所述流體通道內(nèi)設(shè)有脫硝槽支架、以及采用抽屜式結(jié)構(gòu)設(shè)置在脫硝槽支架內(nèi)的脫硝槽；所述脫硝器框架上設(shè)有與脫硝槽對應(yīng)的抽屜口。采用抽屜式結(jié)構(gòu)的脫硝槽方便了脫硝吸附材料的更換和回用。
[0035]所述脫硝槽支架包括頂部與流體通道頂部固定的豎向擋板、以及與豎向擋板底部相互固定的盒體框架，所述盒體框架內(nèi)設(shè)有所述的脫硝槽；空氣在豎向擋板導流作用下經(jīng)過盒體框架底部進入脫硝槽進行脫硝。
[0036]本發(fā)明還提供了一種利用上述任一技術(shù)方案所述公路隧道空氣凈化車進行隧道空氣凈化的方法，其特征在于，包括:將公路隧道空氣凈化車行駛至需要空氣凈化的公路隧道內(nèi)，利用車速控制進入半掛車廂進風口內(nèi)氣體的流速，通過電除塵器進行除塵，通過氧化器進行加濕和氧化，最后通過脫硝器進行加濕和脫硝，最后經(jīng)半掛車廂出風口將處理后的新鮮空氣排放到隧道內(nèi)。
[0037]本發(fā)明車利用電除塵原理、光催化氧化原理、和活性炭吸附的機理，根據(jù)隧道空氣凈化特點，將固定閉式空氣凈化方式拓展為移動開式空氣凈化方式，把氣體相對于空氣凈化系統(tǒng)的運動改變成空氣凈化系統(tǒng)相對于氣體的運動，通過車速控制風速，通過排風罩的電動伸縮開合控制風量。
[0038]本發(fā)明采用通過掛接方式實現(xiàn)牽引車頭與半掛車廂固定，在非工作狀態(tài)時，可用作其他車輛中，提高了本發(fā)明的實用性。
[0039]本發(fā)明一般還包括高壓發(fā)生器和機電控制柜，所述的高壓發(fā)生器是一種高壓發(fā)生裝置，可產(chǎn)生用于電除塵器帶電部的直流電和集塵部的交流電，提供用于氧化器加濕和紫外燈運行的工作電壓，并提供用于脫硝器加濕的工作電壓，相當于整個空氣凈化系統(tǒng)的電源，連接在機電控制柜芳。
[0040]所述的機電控制柜與高壓發(fā)生器相連，并通過可伸縮的連接電纜與除塵車廂連接工作站、電除塵器、氧化車廂連接工作站、氧化器、脫硝車廂連接工作站、脫硝器、自動控制系統(tǒng)相連接；機電控制柜上設(shè)有可用于手動操作的電除塵器運行開關(guān)、電除塵器停止開關(guān)、電除塵器電源指示燈、電除塵器故障指示燈、帶電部電壓表和電流表、集塵部電壓表和電流表，可用于手動操作的氧化器運行開關(guān)、氧化器停止開關(guān)、氧化器電源指示燈、氧化器故障指示燈、氧化器電壓表、氧化器電流表，可用于手動操作的氧化器加濕運行開關(guān)、氧化器加濕停止開關(guān)、氧化器加濕電源指示燈、氧化器加濕故障指示燈、氧化器加濕電壓表、氧化器加濕濕度表，可用于手動操作的脫硝器加濕運行開關(guān)、脫硝器加濕停止開關(guān)、脫硝器加濕電源指示燈、脫硝器加濕故障指示燈、脫硝器加濕電壓表、脫硝器加濕濕度表，以提高系統(tǒng)的操作靈活性。
[0041]作為優(yōu)選，所述的電除塵器由8個ESP單元、帶電部接線盒、集塵部接線盒、沖洗水入口、沖洗水出口、可拆卸沖洗門、手柄、限位開關(guān)、固定螺栓組成，固定螺栓將電除塵器固定在除塵車廂底部的固定底座上，直流帶電部一側(cè)緊靠進風口處并與排風罩無縫對接；每個ESP單元都由直流帶電部和交流集塵部組成，直流帶電部通直流電使顆粒物(PM)帶電，交流集塵部通交流電使顆粒物(PM)均勻富集在上下兩塊電極板上，各個ESP單元通過內(nèi)部連接旋鈕串聯(lián)固定在電除塵器框內(nèi)，每個ESP單元均可獨立拆卸、沖洗和檢修；帶電部接線盒與串聯(lián)后的ESP單元直流帶電部極板相連，集塵部接線盒與串聯(lián)后的ESP單元交流集塵部極板相連，并通過連接電纜與除塵車廂連接工作站相連；公路隧道空氣除塵脫硝車在運行前將可拆卸沖洗門拆下，使電除塵器在運行過程中始終處于前后通風狀態(tài)，運行結(jié)束后將可拆卸沖洗門固定在限位開關(guān)處并用電除塵器手柄鎖定使電除塵器處于密封狀態(tài)，將外接水管分別連接在沖洗水入口和沖洗水出口，引用外來水清洗電除塵器上收集的顆粒物(PM)和內(nèi)部連接處積累的污染物。
[0042]作為優(yōu)選，還包括除塵車廂連接工作站，所述的除塵車廂連接工作站安裝于除塵車廂的上方開口天窗處，通過連接轉(zhuǎn)軸將連接工作站的一端固定在天窗一側(cè)，可隨連接轉(zhuǎn)軸進行轉(zhuǎn)動，連接工作站的另一端設(shè)有把手和天窗鎖用于手動開啟和固定連接工作站，便于電除塵器上方設(shè)備的檢修，連接工作站通過可伸縮的連接電纜與擋風板電動轉(zhuǎn)軸、除塵車廂半開車門電動轉(zhuǎn)軸、電除塵器、機電控制柜和自動控制系統(tǒng)相連接。
[0043]所述的自動控制系統(tǒng)安裝在牽引車的最前方，通過連接電纜與高壓發(fā)生器、機電控制柜、除塵車廂連接工作站、氧化車廂連接工作站、脫硝車廂連接工作站相連，控制電源的開關(guān)、電除塵器、氧化器和水泵的運行、電動轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動，成為公路隧道空氣凈化車的控制中心，便于駕乘人員的操作。自動控制系統(tǒng)一般包括控制芯片和對控制芯片進行指令輸入的控制面板，控制面板一般與駕駛面板一體設(shè)置，以方便駕駛員的實時控制。
[0044]本發(fā)明的公路隧道空氣凈化車由牽引車、除塵車廂、氧化車廂、脫硝車廂、高壓發(fā)生器、機電控制柜、排風罩、電除塵器、除塵車廂連接工作站、氧化器、氧化車廂連接工作站、脫硝器、脫硝車廂連接工作站、自動控制系統(tǒng)組成。利用電除塵原理、光催化氧化原理和活性炭吸附的機理，將固定閉式空氣凈化方式拓展為移動開式空氣凈化方式，把氣體相對于空氣凈化系統(tǒng)的運動改變成空氣凈化系統(tǒng)相對于氣體的運動，利用車速控制風速，通過進風口處排風罩的電動伸縮開合控制風量，以適應(yīng)不同的隧道斷面面積。隨著公路隧道空氣凈化車在隧道內(nèi)向前移動，含有顆粒物(PM)的空氣污染物進入由直流帶電部和交流集塵部組成的電場，帶電顆粒物在庫侖力的作用下均勻沉積在交流集塵部的電極板上而被除去，接著，含有氮氧化物(NOx)的空氣污染物進入氧化器，濕度適宜的氮氧化物(NOx)經(jīng)過氧化槽時一氧化氮(NO)被光催化劑氧化成二氧化氮(NO2),最后，含有二氧化氮(NO2)的空氣污染物進入脫硝器，濕度適宜的二氧化氮(NO2)經(jīng)過脫硝槽時被活性炭吸附除去，凈化后的空氣自然向車后流動而排入隧道內(nèi)，由此去除整個公路隧道空氣污染物中的顆粒物(PM)、一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2),此過程只需要一個人就可以通過自動控制系統(tǒng)操作運行。運行結(jié)束后，公路隧道空氣凈化車?？吭诔鞘斜嵵行模恍枰饨忧逅疀_洗電除塵器、更換氧化器中的光催化劑和脫硝器中的活性炭就能實現(xiàn)重復使用。牽引車和除塵車廂、氧化車廂、脫硝車廂能夠分離，在停止工作時可以挪作它用。
[0045]與常規(guī)的隧道通風和廢氣凈化技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0046](I)本發(fā)明將空氣凈化設(shè)備由原來的固定安裝在隧道旁通或吊頂?shù)姆绞礁臑榇钶d在車上移動收集顆粒物(PM)、氧化一氧化氮(NO)和吸附二氧化氮(NO2)的方式，省去了一般空氣凈化系統(tǒng)不可缺少的動力設(shè)備一風機，不需要增加公路隧道旁路和置頂風路的建設(shè)，極大減少了土方建設(shè)、通風設(shè)備安裝等固定成本的投入；
[0047](2)本公路隧道空氣凈化車可根據(jù)一天車流量的大小選擇在高峰時段進入公路隧道作業(yè)，而且只需要一個人就可以操作運行，能夠有效的控制運營成本；運行結(jié)束后可以?？吭诔鞘斜嵵行模恍枰饨忧逅疀_洗電除塵器、更換氧化器中的光催化劑和脫硝器中的活性炭就能實現(xiàn)重復使用，并且牽引車和除塵車廂、氧化車廂、脫硝車廂能夠分離，在停止工作時可以挪作它用，降低了維護費用。因此，本公路隧道空氣凈化車結(jié)構(gòu)簡單、功能全面、操作方便、成本低、效率高、效果好，適合各種公路隧道使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]圖1為本發(fā)明所述公路隧道空氣凈化車的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049]圖2為圖1的俯視圖。
[0050]圖3為圖1中高壓發(fā)生器和機電控制柜的左視圖。
[0051]圖4為圖1中電除塵器的左視圖。
[0052]圖5為圖1中氧化器的左視圖。
[0053]圖6為圖1中脫硝器的左視圖。

【具體實施方式】
[0054]公路隧道空氣凈化車由牽引車、除塵車廂、氧化車廂、脫硝車廂、高壓發(fā)生器、機電控制柜、排風罩、電除塵器、除塵車廂連接工作站、氧化器、氧化器連接工作站、脫硝器、脫硝車廂連接工作站、自動控制系統(tǒng)組成。公路隧道空氣凈化車利用電除塵原理、光催化氧化原理和活性炭吸附的機理，根據(jù)隧道空氣凈化特點，將固定閉式空氣凈化方式拓展為移動開式空氣凈化方式，把氣體相對于空氣凈化系統(tǒng)的運動改變成空氣凈化系統(tǒng)相對于氣體的運動，利用車速控制風速，通過除塵車廂進風口處排風罩的電動伸縮開合控制風量，脫硝車廂出風口始終處于敞開狀態(tài)使車廂形成與外界連通的風道，省去了風機。公路隧道空氣凈化車可通過自動控制系統(tǒng)隨意調(diào)節(jié)排風罩的大小，以適應(yīng)不同的隧道斷面面積。準備工作完成后，各個裝置均處于開啟狀態(tài)，隨著公路隧道空氣凈化車在隧道內(nèi)向前移動，含有顆粒物(PM)的空氣污染物進入由直流帶電部和交流集塵部組成的電場，帶電顆粒物在庫侖力的作用下均勻沉積在交流集塵部的電極板上而被除去，接著，含有氮氧化物(NOx)的空氣污染物進入氧化器，濕度適宜的氮氧化物(NOx)經(jīng)過氧化槽時一氧化氮(NO)被光催化劑氧化成二氧化氮(NO2),最后，含有二氧化氮(NO2)的空氣污染物進入脫硝器，濕度適宜的二氧化氮(NO2)經(jīng)過脫硝槽時被活性炭吸附除去，凈化后的空氣自然向車后流動而排入隧道內(nèi)，由此去除整個公路隧道空氣污染物中的顆粒物(PM)、一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。
[0055]以下結(jié)合實施例附圖對本發(fā)明所述的公路隧道空氣凈化車作進一步的說明。
[0056]在圖1、圖2中，牽引車I留有左右前后車門，前門2用于駕乘人員的上下，后門3用于高壓發(fā)生器4和機電控制柜5的裝卸。牽引車I后部掛接有半掛車廂，半掛車廂帶有位于車體前部的進風口 123和位于車體后部的出風口 124。半掛車廂可采用整體式，也可采用分體式。本實施例中采用分體式，包括除塵車廂36、氧化車廂63、脫硝車廂96。
[0057]牽引車I通過牽引銷板35上的除塵車廂牽引銷37連接除塵車廂36。除塵車廂36的進風口處設(shè)有排風罩，排風罩由上方的擋風板38、除塵車廂36的兩扇半開車門41、連接擋風板38和半開車門41之間的折疊伸縮板40、固定擋板45以及控制擋風板38和半開車門41轉(zhuǎn)動的擋風板電動轉(zhuǎn)軸39、半開車門電動轉(zhuǎn)軸42組成，擋風板電動轉(zhuǎn)軸39、半開車門電動轉(zhuǎn)軸42與除塵車廂連接工作站46相連，通過自動控制系統(tǒng)控制擋風板電動轉(zhuǎn)軸39、半開車門電動轉(zhuǎn)軸42使排風罩進行開合，擋風板38上設(shè)有電纜固定插口 43用于連接電纜的連通和固定。牽引車I后方有一條用于支撐排風罩上方擋風板38的卡槽34，卡槽34的高度低于擋風板電動轉(zhuǎn)軸39 ;當公路隧道空氣凈化車處于非工作狀態(tài)時，擋風板38的翻轉(zhuǎn)側(cè)搭接在該卡槽34上，同時形成前側(cè)向下傾斜的斜面結(jié)構(gòu)，進一步減少風阻。擋風板38、折疊伸縮板40通過固定擋板45與除塵車廂36實現(xiàn)鉸接固定。
[0058]除塵車廂36中部留有足夠大的空間用于搭載電除塵器49，頂部開有天窗用于安裝可開關(guān)的除塵車廂連接工作站46，除塵車廂連接工作站46通過工作站連接轉(zhuǎn)軸48與除塵車廂36頂部鉸接，除塵車廂連接工作站46上可根據(jù)需要設(shè)置把手，除塵車廂連接工作站46通過除塵車廂連接工作站接線口 47與可伸縮的連接電纜44連接；除塵車廂36出風口處設(shè)有氧化車廂牽引銷92用于連接氧化車廂63并無縫對接，除塵車廂36的出風口兩側(cè)設(shè)有除塵車廂連接車門61用于鎖定氧化車廂63和操作人員的上下。氧化車廂63中部留有足夠大的空間用于搭載氧化器65，頂部開有天窗用于安裝可開關(guān)的氧化車廂連接工作站64 ;氧化車廂63出風口處設(shè)有脫硝車廂牽引銷95用于連接脫硝車廂96，氧化車廂63的出風口兩側(cè)設(shè)有氧化車廂連接車門93用于鎖定脫硝車廂96和操作人員的上下；脫硝車廂96通過脫硝車廂牽引銷95與氧化車廂63無縫對接，中部留有足夠大的空間用于搭載脫硝器98，頂部開有天窗用于安裝可開關(guān)的脫硝車廂連接工作站97，脫硝車廂96出風口始終處于敞開狀態(tài)與外界空氣相連通。
[0059]牽引車I和除塵車廂36之間通過除塵車廂牽引銷37進行連接和分離，連接處留有足夠大的空間用于排風罩的開合，并用可伸縮的連接電纜44將牽引車中的自動控制系統(tǒng)、高壓發(fā)生器4、機電控制柜5與除塵車廂連接工作站46、電除塵器49、氧化車廂連接工作站64、氧化器65、脫硝車廂連接工作站97、脫硝器98連通在一起，并將可伸縮的連接電纜44通過電纜固定插口 43固定在擋風板38上。除塵車廂36底部設(shè)有接地線59。
[0060]在圖3中，高壓發(fā)生器4是一種高壓發(fā)生裝置，可產(chǎn)生用于電除塵器49帶電部的直流電和集塵部的交流電，提供用于氧化器65加濕和紫外燈89運行的工作電壓，并提供用于脫硝器98加濕的工作電壓，相當于整個空氣凈化系統(tǒng)的電源，連接在機電控制柜5旁。機電控制柜5與高壓發(fā)生器4相連，并通過可伸縮的連接電纜44與除塵車廂連接工作站46、電除塵器49、氧化車廂連接工作站64、氧化器65、脫硝車廂連接工作站97、脫硝器98、自動控制系統(tǒng)相連接，機電控制柜5上設(shè)有可用于手動操作的電除塵器運行開關(guān)12、電除塵器停止開關(guān)13、電除塵器電源指示燈14、電除塵器故障指示燈15、帶電部電壓表8和帶電部電流表9、集塵部電壓表10和集塵部電流表11，可用于手動操作的氧化器運行開關(guān)18、氧化器停止開關(guān)19、氧化器電源指示燈20、氧化器故障指示燈21、氧化器電壓表16、氧化器電流表17，可用于手動操作的氧化器加濕運行開關(guān)24、氧化器加濕停止開關(guān)25、氧化器加濕電源指示燈26、氧化器加濕故障指示燈27、氧化器加濕電壓表22、氧化器加濕濕度表23，可用于手動操作的脫硝器加濕運行開關(guān)30、脫硝器加濕停止開關(guān)31、脫硝器加濕電源指示燈32、脫硝器加濕故障指示燈33、脫硝器加濕電壓表28、脫硝器加濕濕度表29。高壓發(fā)生器4和機電控制柜5均設(shè)有便于現(xiàn)場人員開閉的高壓發(fā)生器把手6和機電控制柜把手7。
[0061]在圖4中，電除塵器49由若干ESP單元54組成，圖4中為8個。電除塵器49由固定螺栓固定在除塵車廂36底部的固定底座上。每個ESP單元54都由直流帶電部55和交流集塵部56組成，直流帶電部55 —側(cè)緊靠進風口處并與排風罩無縫對接，直流帶電部55通直流電使顆粒物(PM)帶電，交流集塵部56通交流電使顆粒物(PM)均勻富集在上下兩塊電極板上，各個ESP單元54通過內(nèi)部連接旋鈕串聯(lián)固定在電除塵器框內(nèi)，每個ESP單元54均可獨立拆卸、沖洗和檢修；帶電部接線盒50與串聯(lián)后的ESP單元54的直流帶電部55的極板相連，集塵部接線盒51與串聯(lián)后的ESP單元54的交流集塵部56的極板相連，并通過連接電纜與除塵車廂連接工作站46相連；除塵車廂49出風口處設(shè)有可拆卸沖洗門60，公路隧道空氣除塵脫硝車在運行前將可拆卸沖洗門60拆下，使電除塵器49在運行過程中始終處于前后通風狀態(tài)，運行結(jié)束后將可拆卸沖洗門60固定在限位開關(guān)58處并用電除塵器手柄57鎖定使電除塵器49處于密封狀態(tài)，將外接水管分別連接在沖洗水入口 52和沖洗水出口 53，引用外來水清洗電除塵器49上收集的顆粒物(PM)和內(nèi)部連接處積累的污染物。限位開關(guān)58可選擇自動控制的卡合結(jié)構(gòu)等，一般可通過自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制。
[0062]在圖5中，氧化器65由固定螺栓固定在氧化車廂63的固定底座上。氧化器貯水箱71固定在氧化器65的最底部，設(shè)有氧化器貯水箱注水口 72和氧化器貯水箱出水口 73，上方開有氧化器貯水箱回流槽74，保證氧化器貯水箱71與外界相通并用于收集回流水；氧化器水泵75嵌在氧化器貯水箱71上，氧化器水泵泵水入口 76深入氧化器貯水箱71最底部抽水，氧化器水泵泵水出口 77與氧化器抗高壓水管69相連，氧化器抗高壓水管69上設(shè)有氧化器霧化噴頭68，氧化器霧化噴頭68將水霧化后噴灑到氧化器65內(nèi)，氧化器水泵75控制面板上設(shè)有氧化器水泵接線口 78、氧化器水泵壓力表79、氧化器水泵濕度表80、氧化器水泵運行開關(guān)81、氧化器水泵停止開關(guān)82、氧化器水泵電源指示燈83、氧化器水泵故障指示燈84 ;氧化器濕度傳感器70安裝在氧化器水泵75的上方測定空氣的濕度，通過氧化器水泵75上的傳感器接口與氧化器水泵75相連，將濕度信號轉(zhuǎn)化為電信號傳輸?shù)窖趸魉?5，通過氧化器濕度傳感器70測定的濕度信號決定氧化器水泵75的運行和停止。氧化框架由固定在氧化框架內(nèi)的若干類似V型的流體通道、以及設(shè)置在流體通道內(nèi)的氧化單元85組成。V型的流體通道由相鄰兩個V型的氧化器固定擋板91與框架相互固定形成；氧化框架上設(shè)有氧化器鏤空窗67，便于實現(xiàn)空氣的進出。每個氧化單元85都由氧化槽86、氧化槽拉手87和用于氧化一氧化氮(NO)的光催化氧化材料88組成，光催化氧化材料88均勻的填充在氧化槽86里，氧化槽86固定在氧化槽支架90上并可通過氧化槽拉手87自由的推進和拉出。氧化槽支架90上一般由盒體框架和豎向擋板組成，盒體框架底部設(shè)有篩網(wǎng)，便于空氣的進入；盒體框架一側(cè)與氧化框架固定，另一側(cè)通過豎向擋板與V型的氧化器固定擋板91相互固定，豎向擋板一方面實現(xiàn)對盒體框架的固定，另一方面起到導流的作用，保證空氣從盒體框架底部的篩網(wǎng)進入氧化槽86內(nèi)進行氧化。每個氧化槽86上下各設(shè)置一個紫外燈89并安裝在氧化槽支架90上，通過連接線串聯(lián)在一起，并與氧化器65上方的氧化器接線盒66相連。光催化氧化材料88可選擇一氧化氮氧化用光催化劑(例如二氧化鈦光催化劑)。經(jīng)過電除塵器49去除顆粒物(PM)的空氣通過氧化器鏤空窗67進出氧化器65，隧道空氣中的一氧化氮(NO)先加濕后被氧化槽86中的光催化劑氧化后進入脫硝器98。運行結(jié)束后，將氧化槽86抽出更換光催化劑，盛放完光催化劑后可采用篩網(wǎng)覆蓋在光催化劑頂面，便于實現(xiàn)對光催化劑的初步固定，同時保證空氣的順利排出。
[0063]在圖6中，脫硝器98由固定螺栓固定在脫硝車廂96的固定底座上。脫硝器貯水箱103固定在脫硝器98的最底部，設(shè)有脫硝器貯水箱注水口 104和脫硝器貯水箱出水口105，上方開有脫硝器貯水箱回流槽106，保證脫硝器貯水箱103與外界相通并用于收集回流水；脫硝器水泵107嵌在脫硝器貯水箱103上，脫硝器水泵泵水入口 108深入脫硝器貯水箱103最底部抽水，脫硝器水泵泵水出口 109與脫硝器抗高壓水管101相連，脫硝器抗高壓水管101上設(shè)有脫硝器霧化噴頭100，脫硝器霧化噴頭100將水霧化后噴灑到脫硝器98內(nèi)，脫硝器水泵107控制面板上設(shè)有脫硝器水泵接線口 110、脫硝器水泵壓力表111、脫硝器水泵濕度表112、脫硝器水泵運行開關(guān)113、脫硝器水泵停止開關(guān)114、脫硝器水泵電源指示燈115、脫硝器水泵故障指示燈116 ;脫硝器濕度傳感器102安裝在脫硝器水泵107的上方測定空氣的濕度，通過脫硝器水泵107上的傳感器接口與脫硝器水泵107相連，將濕度信號轉(zhuǎn)化為電信號傳輸?shù)矫撓跗魉?07，通過脫硝器濕度傳感器102測定的濕度信號決定脫硝器水泵107的運行和停止。脫硝框架由固定在脫硝框架內(nèi)的若干類似V型的流體通道、以及設(shè)置在流體通道內(nèi)的脫硝單元117組成。V型的流體通道由相鄰兩個V型的脫硝器固定擋板122與框架相互固定形成；脫硝框架上設(shè)有脫硝器鏤空窗99，便于實現(xiàn)空氣的進出。每個脫硝單元117都由脫硝槽118、脫硝槽拉手119和用于吸附二氧化氮(NO2)的脫硝吸附材料120組成，脫硝吸附材料120均勻的填充在脫硝槽118里，脫硝槽118固定在脫硝槽支架121上并可通過脫硝槽拉手119自由的推進和拉出。脫硝槽支架121上一般由盒體框架和豎向擋板組成，盒體框架底部設(shè)有篩網(wǎng)，便于空氣的進入；盒體框架一側(cè)與脫硝框架固定，另一側(cè)通過豎向擋板與V型的脫硝器固定擋板122相互固定,豎向擋板一方面實現(xiàn)對盒體框架的固定，另一方面起到導流的作用，保證空氣從盒體框架底部的篩網(wǎng)進入脫硝槽118內(nèi)進行脫硝。脫硝吸附材料120可選擇活性炭。經(jīng)過電除塵器49去除顆粒物(PM)和氧化器65氧化的空氣通過脫硝器鏤空窗99進出脫硝器98，隧道空氣中的二氧化氮(NO2)被脫硝槽118中的活性炭吸附凈化后排放到隧道中。運行結(jié)束后，將脫硝槽118抽出更換活性炭，使用過的活性炭可以再生脫去吸附的二氧化氮(NO2)后重復使用，盛放完活性炭后可采用篩網(wǎng)覆蓋在活性炭頂面，便于實現(xiàn)對活性炭的初步固定，同時保證空氣的順利排出。
[0064]除塵車廂36、氧化車廂63、脫硝車廂96之間可采用一體設(shè)置，也可分體設(shè)置并通過除塵車廂連接鎖62和氧化車廂連接鎖94相互固定。
[0065]本公路隧道空氣凈化車可根據(jù)一天車流量的大小選擇在高峰時段進入公路隧道作業(yè)，而且只需要一個人就可以操作運行，運行結(jié)束后可以?？吭诔鞘斜嵵行模恍枰饨忧逅疀_洗電除塵器、更換氧化器中的光催化劑和脫硝器中的活性炭就能實現(xiàn)重復使用，并且牽引車和除塵車廂、氧化車廂、脫硝車廂能夠分離，在停止工作時可以挪作它用，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、效率高、效果好，適合各種公路隧道使用。
【權(quán)利要求】
1.一種公路隧道空氣凈化車，其特征在于，包括: 對空氣凈化車提供動力的牽引車(I)； 與所述牽引車(I)車尾掛接的半掛車廂，該半掛車廂上設(shè)有位于前方的進風口(123)和位于后方的出風口(124)； 依次設(shè)置在半掛車廂內(nèi)的電除塵器(49)、氧化器(65)和脫硝器(98)，所述電除塵(49)器靠近進風口(123)設(shè)置，所述脫硝器(98)靠近出風口(124)設(shè)置；隧道內(nèi)的空氣依次進入電除塵器(49)、氧化器(65)和脫硝器(98)進行空氣凈化； 設(shè)置在所述進氣口(123)處的排風罩，該排風罩具有封閉所述進風口的第一工作位和打開進風口的第二工作位； 自動控制系統(tǒng)，自動控制排風罩在兩個工作位之間調(diào)換，同時控制電除塵器、氧化器和脫硝器的開閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的公路隧道空氣凈化車，其特征在于，所述排風罩包括: 鉸接在半掛車廂的進風口兩側(cè)的兩扇半開車門(41)； 鉸接在半掛車廂的進風口頂側(cè)的擋風板(38)； 將半開車門 頂緣與擋風板兩側(cè)連接的折疊伸縮板(40)； 所述擋風板(38)靠近牽引車尾的一側(cè)與所述進風口(123)頂側(cè)鉸接，另一側(cè)具有上翻的第一工作位，以及當兩扇半開車門關(guān)閉時下翻的第二工作位；所述半開車門(41)和擋風板(38)在自動控制系統(tǒng)的控制下實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的公路隧道空氣凈化車，其特征在于，所述牽引車(I)靠近車尾的頂側(cè)設(shè)有卡槽(34)，卡槽的高度低于擋風板鉸接側(cè)的高度，當擋風板位于第二工作位時，其下翻的一側(cè)搭接在該卡槽內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的公路隧道空氣凈化車，其特征在于，所述氧化器(65)包括: 兩側(cè)帶有鏤空窗的氧化框架； 固定在氧化框架的一個或多個流體通道，該流體通道的兩端分別與氧化框架兩側(cè)的鏤空窗對應(yīng)； 設(shè)置在流體通道的光催化氧化材料(88)； 固定在氧化框架上一個或多個紫外燈(89)，提供激發(fā)光催化氧化材料的紫外光； 設(shè)置在該流體通道進氣口處對空氣進行加濕的加濕裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的公路隧道空氣凈化車，其特征在于，所述流體通道為V型的流體通道，每個流體通道由兩個V型的氧化器固定擋板(91)與所述氧化框架圍成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的公路隧道空氣凈化車，其特征在于，所述流體通道內(nèi)設(shè)有氧化槽支架(90)、以及采用抽屜式結(jié)構(gòu)設(shè)置在氧化槽支架內(nèi)的氧化槽(86);所述氧化框架(90)上設(shè)有與氧化槽(86)對應(yīng)的抽屜口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的公路隧道空氣凈化車，其特征在于，所述氧化槽支架(90)包括頂部與流體通道頂部固定的豎向擋板、以及與豎向擋板底部相互固定的盒體框架，所述盒體框架內(nèi)設(shè)有所述的氧化槽(86);空氣在豎向擋板導流作用下經(jīng)過盒體框架底部進入氧化槽(86)進行氧化。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的公路隧道空氣凈化車，其特征在于，所述紫外燈(89)沿氧化槽(86)上下兩側(cè)設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的公路隧道空氣凈化車，其特征在于，所述加濕裝置包括: 設(shè)置在氧化框架進風口處的加濕框架，加濕框架兩側(cè)設(shè)有鏤空窗； 固定在加濕框架和氧化器框架底部的氧化器貯水箱(71)； 固定在加濕框架內(nèi)部的用于對空氣進行加濕的一個或多個氧化器霧化噴頭(68)； 將氧化器貯水箱(71)中水運送到氧化器霧化噴頭(68)進行噴霧的氧化器水泵(75)； 設(shè)置在加濕框架內(nèi)用于檢測空氣濕度的氧化器濕度傳感器(70)，氧化器濕度傳感器(70)根據(jù)檢測的濕度信號，控制所述氧化器水泵(75)的運行； 所述電除塵器(49)除塵的空氣從經(jīng)過加濕框架內(nèi)加濕后進入氧化框架，最后從氧化框架氧化后排出。
10.一種利用權(quán)利要求1-9任一權(quán)項所述公路隧道空氣凈化車進行隧道空氣凈化的方法，其特征在于，包括:將公路隧道空氣凈化車行駛至需要空氣凈化的公路隧道內(nèi)，利用車速控制進入半掛車廂進風口內(nèi)氣體的流速，通過電除塵器進行除塵，通過氧化器進行加濕和氧化，再通過脫硝器進行加濕和脫硝，最后經(jīng)半掛車廂出風口將處理后的新鮮空氣排放到隧道 內(nèi)。
【文檔編號】B62D53/00GK104071240SQ201410228208
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】吳忠標, 王偉, 翁小樂, 劉越, 王海強 申請人:浙江大學