靜電除塵設(shè)備在地鐵中的應(yīng)用

王小飛

（中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，湖北武漢 430063）

0 引言

城市軌道交通作為一種快速發(fā)展的交通方式越來越被廣大都市居民認(rèn)可，在地鐵成為人們主要出行工具的同時，人們在地鐵車站內(nèi)逗留的時間也隨之增加，地鐵車站是否可能對人體造成不良健康反應(yīng)這一問題已引起廣大群眾和衛(wèi)生工作者的重視。據(jù)相關(guān)研究統(tǒng)計，紐約地鐵里的金屬鋼塵是鉻、錳、鐵的重要污染源；墨西哥城室內(nèi)污染物檢測結(jié)果顯示地鐵里可吸入顆粒PM2.5 濃度最高，達到106.2 mg/m3，其地鐵走廊及站臺氡濃度最高能達350 Bq/m3。

多年以來地鐵車站空氣質(zhì)量問題一直是困擾地鐵設(shè)計及運營的難題，目前仍然沒有得到很好地解決。人們在享受地鐵便捷交通的同時，不得不接受因地鐵環(huán)境質(zhì)量差而對身體健康帶來的傷害。雖然地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)均裝有初效過濾器，能夠?qū)諝庵休^大的顆粒物進行過濾，但是對PM2.5 等微小顆粒物過濾效果較差，室外較污濁的空氣沒有經(jīng)過有效的凈化過濾直接通過新風(fēng)系統(tǒng)進入車站。因此需要改進車站新風(fēng)過濾系統(tǒng)，采用更加高效的空氣凈化設(shè)備。

1 地鐵車站PM2.5 濃度現(xiàn)狀

地鐵車站公共區(qū)內(nèi)的空氣品質(zhì)受很多因素的影響，以目前大眾普遍關(guān)心的PM2.5 為例，對某城市已經(jīng)運營的地鐵車站站廳及站臺公共區(qū)每隔1 h 記錄一次PM2.5 濃度值，同時記錄車站附近室外空氣中的PM2.5 濃度值，結(jié)果如圖1～圖3 所示。

圖1 站廳PM2.5 濃度變化情況

圖3 室外PM2.5 濃度變化情況

參照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095—2012）[2]二級標(biāo)準(zhǔn)評價，PM2.5 濃度限值為0.075 mg/m3?？梢钥闯?，大部分車站公共區(qū)PM2.5 濃度超過規(guī)范要求。將車站室內(nèi)空氣中的PM2.5 濃度與對應(yīng)同時間點的室外空氣中PM2.5 濃度值進行關(guān)聯(lián)性分析，以車站2 為例，結(jié)果如圖4 所示，車站內(nèi)公共區(qū)的PM2.5 濃度與室外PM2.5 濃度具有很強的相關(guān)性。

圖4 站內(nèi)PM2.5 與室外PM2.5 關(guān)系

2 靜電除塵設(shè)備的特點

靜電除塵技術(shù)是通過運用電暈放電原理，使含塵氣體經(jīng)過高壓靜電場時被電分離，帶上電荷后被集塵區(qū)的靜電板吸附，從而達到空氣除塵的目的。靜電除塵技術(shù)對0.01 μm 以上的的細微顆粒物、微生物、細菌、揮發(fā)性有機化合物（VOC）等地鐵車站空氣中主要的污染物均具有較強的凈化效率。同時，電場高壓電離過程中可以釋放出對人體健康有好處的負(fù)離子。靜電除塵技術(shù)能夠適用于大氣量的場所，空氣阻力較小，適合對空氣阻力要求較高的場所。

目前國內(nèi)的靜電凈化技術(shù)及設(shè)備通過多年的技術(shù)積累與發(fā)展，已相當(dāng)成熟可靠，常用的靜電除塵裝置主要有蜂巢式、平板式、管道式等，且已普遍采用小模塊設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)任意結(jié)構(gòu)尺寸的拼裝組合，場地適應(yīng)性較強。設(shè)備一般外接220 V 電源，每個模塊功率低至15 W 左右，對于地鐵工程來說，并不會增加太多用電量。

3 靜電除塵設(shè)備在地鐵工程中的應(yīng)用

3.1 風(fēng)道靜電除塵設(shè)備選型方案

根據(jù)目前靜電除塵技術(shù)及設(shè)備的特點，成組拼裝的靜電除塵設(shè)備能夠在地鐵風(fēng)道內(nèi)安裝。以某地鐵車站為例，新風(fēng)道寬5.8 m，凈高4.5 m，設(shè)計進風(fēng)量140 000 m3/h。為保證凈化器能夠高效電離并吸附塵埃，過濾器設(shè)計迎面風(fēng)速選為2.5 m/s，根據(jù)計算，所需過濾器面積約為15.6 m2?？紤]到一定的安全系數(shù)及預(yù)留風(fēng)道上方橋架安裝空間，設(shè)計最終選取過濾器尺寸為（4.8×3.6）m（圖5）。此方案共采用60 塊（680×420）mm 的靜電除塵器模塊串聯(lián)拼接，總功率1.26 kW，外接220 V 電源（圖6）。同時根據(jù)設(shè)計要求，此套設(shè)備配置有監(jiān)控模塊，并預(yù)留BAS 系統(tǒng)接口，可將過濾器飽和報警信號、運行狀態(tài)、故障信號等反饋至車站控制室，便于運營人員管理及維護。

3.2 合理化建議

（1） 地鐵車站大多設(shè)置在地下，受結(jié)構(gòu)滲漏水及地下風(fēng)道潮濕空氣的影響，同時新風(fēng)道內(nèi)風(fēng)速較低，水蒸氣蒸發(fā)速率較慢，風(fēng)道地面存在積水的可能性，故在靜電除塵過濾器安裝處宜設(shè)置>200 mm 的混凝土基礎(chǔ)，避免過濾器金屬框架因水腐蝕而影響設(shè)備結(jié)構(gòu)的安全。

（2）對于凈高較高的風(fēng)道，過濾器高度可能較高，一般地鐵車站機電運營部門只配備有普通的人字梯，考慮一般成年人身高約175 cm，加上人字梯高度一般只能觸及約3.5 m高度（增加人字梯高度，人員跌落風(fēng)險增大），高處的靜電除塵過濾器模塊檢修極其不便，此情況下可在風(fēng)道設(shè)置除塵過濾器處設(shè)置檢修平臺，將風(fēng)道上下平分，此做法不僅不影響風(fēng)道過風(fēng)要求，還能夠降低運營人員維護設(shè)備的操作高度，提高安全系數(shù)。

圖5 新風(fēng)道靜電除塵設(shè)備布置

圖6 風(fēng)道靜電除塵設(shè)備安裝

4 結(jié)語

靜電除塵設(shè)備可直接應(yīng)用于地鐵車站工程，特別是土建風(fēng)道內(nèi)，同時對車站機電系統(tǒng)的能耗影響小，初投資增加也在合理的范圍內(nèi)。通過在地鐵新風(fēng)道內(nèi)設(shè)置靜電除塵設(shè)備，可有效改善以往地鐵車站內(nèi)空氣品質(zhì)的現(xiàn)狀，特別是對PM2.5 等微小顆粒污染物的凈化效率突出，提高了車站內(nèi)乘客及工作人員的環(huán)境舒適度，有利于公眾身心健康，經(jīng)過合理的方案設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備在風(fēng)道內(nèi)正常運行，同時運營維護簡單便捷。