用于隧道除尘的方法技术

本发明专利技术提供一种用于隧道除尘的方法，具体实施步骤为：首先，除尘台车运动到与爆破掌子面间距离为40m处停止；接着，安装在隧道外部的空气压机开始工作，并向管道内输送流量为2m3/s的气体，当气体进入涡轮风扇内部进行增速后，在涡轮风扇的前方形成局部低压区，涡轮风扇后方的高压气体将会大量的流向前方；然后，高速的含粉尘气体将会流向掌子面顶部，高速的含粉尘气体在隧道内部上方流向除尘台车上方；最后，位于水帘墙旁的水泵将吸收粉尘的水抽取到安装在除尘台车上方的水帘墙的顶部；当浓度传感器检测到粉尘浓度低于5mg/m3，整个装置停止工作。本发明专利技术采用涡轮风扇空气倍增的原理，可以实现隧道内空气大流量的移动，从而快速降低粉尘的浓度。粉尘的浓度。粉尘的浓度。

【技术实现步骤摘要】
用于隧道除尘的方法


[0001]本专利技术涉及隧道掘进除尘设备
，特别涉及一种用于隧道除尘的方法。

技术介绍

[0002]由于清洗铁路隧道及地铁隧道之前以人工高压水枪冲洗为主，施工难度大，且在施工前期需要做大量的防水保护措施。施工后仍需大量人力进行施工后的污水处理工作。因此，大多数铁路及地铁隧道长期处于使用状态，很少进行隧道内除尘作业。
[0003]目前市场中所拥有的隧道除尘设备中品种多样，除尘技术手段以气流吹吸为主。由于目前风机设备的普遍使用及推广且体积向小型化发展，将大流量风机应用于铁路大型养路机械便成为可能，但是目前仍然缺乏能够有效清洁隧道内表面的机器设备。同时，除尘车及除尘设备能够清除隧道内的灰尘，但不能完全清除隧道顶壁和侧壁围岩或表面的灰尘，作业效果不够好。
[0004]目前，隧道内部除尘、稀释有毒有害气体大多采用自然沉淀、用水加喷洒或者静电除尘等方法，但是用水喷洒将会需要大量的水源并且还需工人在隧道内部，伴随较大的风险；静电除尘的设备较为昂贵，对环境以及粉尘性质带电性能要求较为苛刻；随着人工成本的增加、工期的紧迫等因素的存在自然沉淀的效率过低，并且隧道正常通风时，通风管与作业台车转运时存在冲突。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种用于隧道除尘的方法，通过无叶风扇空气倍增的原理，从而实现隧道内空气大流量的移动，更好地增加爆破后掌子面处空气的流动，从而快速的降低粉尘以及易燃、有毒气体的浓度，也能消除原通风管与隧道作业台车冲突的问题。/>[0006]本专利技术提供了一种用于隧道除尘的方法，其由除尘净化系统、送风系统和除尘台车相结合的方式组成，所述隧道除尘方法的具体实施步骤如下：
[0007]S1、隧道掌子面实施爆破产生粉尘后，当安装在隧道内部的浓度传感器检测到隧道内粉尘浓度大于5mg/m3后，安装在除尘台车的步进电机开始工作带动除尘台车在隧道内移动；
[0008]S2、当步进电机带动除尘台车在隧道内部移动时，安装在除尘台车上方的激光测距仪开始工作，当激光测距仪检测到除尘台车与爆破掌子面之间距离为40m时，步进电机开始停止工作；在除尘台车移动的过程中，激光测距仪检测到除尘台车前方有障碍物时，步进电机会停止前进，并且后退0.5m，然后位于除尘台车上方的反射式激光测距仪开始工作，直到除尘台车与爆破掌子面之间的距离为40m时，步进电机停止工作；
[0009]S3、当步进电机停止工作后，启动除尘台车移动轮的锁紧装置，将除尘台车固定在距爆破掌子面距离为40m处；
[0010]S4、当除尘台车的移动轮被锁紧后，安装在隧道外部的空气压机开始工作，并向管
道内输送流量为2m3/s的气体，通风管道的第一端与空气压机相连接，通风管道的第二端与安装在除尘台车底部的涡轮风扇的进气道相连接，在通风管道和涡轮风扇连接处安装有流量传感器，来测量经过通风管道流入涡轮风扇内部的气体是否达到2m3/s，若已经达到流量要求，空气压机的功率不再增加；若没达到流量要求，流量传感器将反馈信号传输给空气压机，此时空气压机将在原来的基础上增大功率，直到达到流量要求；
[0011]S5、当流量为2m3/s的气体经过通风管道进入涡轮风扇内部后，将迅速充满涡轮风扇的内部，并在涡轮风扇的出风口处改变其出风口面积来提高流出气体的速度；
[0012]S6、气体通过通风管道进入涡轮风扇内部，经过涡轮风扇的增速区后，将空气压机输出气体的速度提升到高速气体，高速气体从涡轮风扇的出风口流出，流出的气体将流向爆破掌子面，随后迅速发散；
[0013]S7、涡轮风扇输出的高速气体流向隧道内部，并在涡轮风扇前方形成一局部低压区，形成的所述局部低压区是依据流体力学第二方程，其具体的表达式为：
[0014][0015]其中，下标1表示涡轮风扇内部参数，p表示压强，h表示高度，v表示速度，ρ表示流体密度，C表示一个常数,g表示重力加速度；
[0016]S8、当位于除尘台车底部的涡轮风扇在其前方形成局部低压区后，则在涡轮风扇前后会形成空气压差，涡轮风扇后方的高压气体将会大量的流向前方，此时流出的气体将会携带悬浮在空气中的粉尘吹向掌子面底部；
[0017]S9、高速的含粉尘气体吹向掌子面底部后，高速的含粉尘气体将会流向掌子面顶部，然后高速的含粉尘气体在隧道内部上方流向除尘台车上方；
[0018]S10、隧道内部上方的含尘气体流向除尘台车上方后，安装在除尘台车上方的浓度传感器开始工作，将信号反馈给位于水帘墙旁的水泵，水泵开始工作，水泵将吸收粉尘的水抽取到安装在除尘台车上方的水帘墙的顶部，当水从水帘墙上方流入到下方后，经过水帘墙上的过滤网将带有粉尘的水进行过滤处理后，再次利用水泵将水抽取到水帘墙上方；
[0019]S11、随着含尘气体逐渐流向除尘台车上安装的水帘墙，爆破所形成的悬浮在空气中的粉尘越来越少，当安装在隧道内部的检测粉尘浓度的浓度传感器检测到粉尘浓度低于5mg/m3，浓度传感器将发出一反馈信号给隧道外部的空气压机，空气压机将停止向管道内输送气体，涡轮风扇也因没有气体的输入而停止工作，随后水泵停止工作，最后打开除尘台车上移动轮的锁紧装置，除尘台车自带的步进电机开始工作，将除尘台车向后移动10m后，当除尘台车移动到位置后，移动轮锁紧装置再次将除尘台车锁紧及固定，此时，除尘完毕。
[0020]可优选的是，所述除尘台车上自带的步进电机的功率为24.5KW。
[0021]可优选的是，步骤S5中，流进涡轮风扇内部气体的质量与流出涡轮风扇内部气体的质量两者相等，表达式为：
[0022][0023]其中，x,y,z表示三维空间上的三个维度，ρ表示流体的密度，t表示时间；u表示流
速矢量场；u
x
,u
y
,u
z
表示在x,y,z三个方向上的流速矢量场；表示在x方向上求导，表示在y方向上求导，表示在z方向上求导，表示ρ在t方向上求导；
[0024]矢量场基本运算公式和随体导数公式为：
[0025][0026]其中，x,y,z表示三维空间上的三个维度，ρ表示流体的密度，t表示时间；u表示流速矢量场；u
x
,u
y
,u
z
表示在x,y,z三个方向上的流速矢量场；表示在x方向上求导，表示在y方向上求导，表示在z方向上求导；
[0027]最终得到：
[0028][0029]其中，div表示空间各点矢量场发散的强弱程度，ρ表示流体的密度，t表示时间；
[0030]由此，可知流进涡轮风扇内部气体的质量与流出涡轮风扇内部气体的质量两者相等，此结论也符合质量守恒定律。
[0031]可优选的是，步骤S5中，在所述涡轮风扇可以通过改变涡轮风扇出风口面积来改变流出涡轮风扇气体的流速，根据流速与流量的公式为：
[0032]Q＝V
×
S
[0033]其中，Q表示流量，V表示速度，S表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
后，浓度传感器将发出一反馈信号给隧道外部的空气压机，空气压机将停止向管道内输送气体，涡轮风扇和水泵也随之停止工作，最后打开除尘台车上移动轮的锁紧装置，除尘台车自带的步进电机开始工作，将除尘台车向后移动10m后，当除尘台车移动到位置后，移动轮锁紧装置再次将除尘台车锁紧及固定，此时，除尘过程结束。2.根据权利要求1所述的用于隧道除尘的方法，其特征在于，所述除尘台车上自带的步进电机的功率为24.5KW。3.根据权利要求1所述的用于隧道除尘的方法，其特征在于，步骤S5中，流进涡轮风扇内部气体的质量与流出涡轮风扇内部气体的质量两者相等，其表达式为：其中，x,y,z表示三维空间上的三个维度，ρ表示流体的密度，t表示时间；u表示流速矢量场；u
x
,u
y
,u
z
表示在x,y,z三个方向上的流速矢量场；表示在x方向上求导，表示在y方向上求导，表示在z方向上求导，表示ρ在t方向上求导；矢量场基本运算公式和随体导数表达式为：其中，x,y,z表示三维空间上的三个维度，ρ表示流体的密度，t表示时间；u表示流速矢量场；u
x
,u
y
,u
z
表示在x,y,z三个方向上的流速矢量场；表示在x方向上求导，表示在y方向上求导，表示在z方向上求导；最终得到：其中，div表示空间各点矢量场发散的强弱程...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晋，黄橙橙，吕瑞琪，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：