长大隧道接力通风系统的制作方法

1.本发明涉及一种长大隧道接力通风系统，属于隧道通风技术领域。


背景技术：

2.在为长大隧道施工供风时，传统的隧道通风装置中，长距离通风的风压损失较大，需要大功率的风机工作才能满足洞内新鲜风流的要求，但能耗损失较大，且随着掌子面的前移通风动力仍然不足，造成洞内作业环境质量差，导致一系列的安全隐患和职业病危害，严重影响施工效率，现场文明施工差。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：提出一种长大隧道接力通风系统，该长大隧道接力通风系统将洞内污风处理后与新风混合为掌子面施工处供给新风，实现长隧道短通风，通风动力足，在保证通风质量的前提下有效降低了能耗。
4.本发明所述的长大隧道接力通风系统，包括通风调压装置和气体净化处理装置；通风调压装置包括主调压室，主调压室内设有调压机构，主调压室两侧分别连通新风进风管和出风管，且气体净化处理装置的出风口通过管路连通主调压室。
5.隧道洞外新鲜空气由新风进风管进入主调压室，同时洞内污风经气体净化处理装置处理后得到的洞内净风也进入主调压室，洞外新鲜空气与洞内净风在主调压室内混合，且经调压机构后由出风管排出至洞内施工的掌子面处。将洞外新鲜空气与洞内净风混合使用，不再需要长距离向掌子面处提供大量的新鲜空气，降低了送风机的能源消耗；洞内的污风也均经过处理降低对环境的污染。
6.优选的，所述的气体净化处理装置包括除尘箱和旋流器，除尘箱的进风口通过主进风管连通集风机构，除尘箱的出风口连通旋流器进风口，旋流器的出风口通过过滤回风管连通主调压室；旋流器内壁设有活性炭吸附过滤层；过滤回风管与主调压室连通处设有进风阀门。洞内污风经集风机构收集后通过主进风管送入除尘箱中，洞内污风经除尘箱一次除尘后进入旋流器中，通过旋流器主体的旋流引导腔，污风在定向的旋流腔室中向下做旋流运动，活性炭吸附过滤层对因旋流运动而作离心运动的氮氧化物、硫化物等有毒有害气体和微小颗粒进行吸附，污风中的大颗粒物做离心运动，沉落至旋流器底端出口，经旋流器脱硫脱氮处理后的污风经过滤回风管进入主调压室。
7.优选的，所述的除尘箱包括除尘箱体和布袋除尘管，除尘箱体上部和下部分别固定有上布袋分配板和下布袋分配板，上布袋分配板和下布袋分配板相对应的位置上设有若干通孔，布袋除尘管插入上布袋分配板和下布袋分配板的通孔中，并且布袋除尘管的上部和下部分别与上布袋分配板和下布袋分配板固定；布袋除尘管内设有布袋除尘体，布袋除尘体包括支撑骨架筒，支撑骨架筒表面附着固定有除尘过滤布袋。布袋除尘体顶端外周增设骨架固定环块，骨架固定环块插设在布袋除尘管顶端。
8.除尘箱体为布袋除尘管提供安装场所，保证污风气体不外泄。污风进入除尘箱内
的布袋除尘管，然后经过布袋除尘管内布袋除尘体的除尘过滤布袋过滤，污风内裹挟的大部分固体颗粒被除尘过滤布袋拦截，阻留在其表面上，干净气体则透除尘过滤布袋的缝隙排出向上流动，最终排出除尘箱。骨架固定环块插设在布袋除尘管顶端，骨架固定环块将布袋除尘体与布袋除尘管之间的缝隙封顶，避免污风气体泄漏；且骨架固定环块的设置使布袋除尘体与布袋除尘管的拆卸安装均较为方便，从而可以当布袋除尘体的过滤效果不理想时可以及时更换；除尘箱底面设有行走轮，方便除尘箱的位置移动。
9.优选的，所述的上布袋分配板的上方设有出风分配管，下布袋分配板的下方设有进风分配管，进风分配管和出风分配管分别与布袋除尘管的底端和顶端连通；进风分配管的进风口连通主进风管的出口，出风分配管的出风口连通旋流器进风口。进风分配管的设置能够分流待除尘的污风气体，使待除尘的污风气体的过滤效果更好；出风分配管则将过滤后的气体集中收集输送处除尘箱。
10.优选的，所述的过滤回风管上连通二次除尘管的一端，二次除尘管的另一端连通主进风管，过滤回风管与二次除尘管的连接处设有三通阀一，三通阀一与旋流器的出风口之间设有气体成分检测仪一；二次除尘管与主进风管连接处设有单向阀一。气体成分检测仪一用于检测即将进入主调压室的气体是否符合要求，如果气体成分检测仪一检测到气体符合排放要求，则三通阀一连通主调压室；如果气体成分检测仪一检测到气体不符合排放要求，则三通阀一连通二次除尘管，不符合排放要求的气体通过二次除尘管和单向阀一后再次进入除尘箱和旋流器，进行二次除尘和脱硫脱氮，直至气体质量符合排放要求。单向阀一的设置避免气体回流；气体成分检测仪一选用市售成品即可。可以选用avl-4000型尾气分析仪等。
11.优选的，所述的旋流器的出风口处连接除尘风机。除尘风机设置在旋流器与气体成分检测仪一之间；除尘风机一方面为气体净化处理装置提供负压动力，使得污风有足够的能源循环下来，另一方面为完成净化处理的污风提供正压动力使其顺利导入主调压室内，与新鲜空气混合后循环利用。
12.优选的，所述的主调压室通过供氧气管连接制氧机，供氧气管与主调压室连通处设有供氧气阀。制氧机是氧气生成的主要装置，向主调压室提供氧气，可以有效应对掌子面风流中氧气不足的情况。
13.优选的，所述的主调压室两侧分别设有进风调压室和送风调压室，主调压室与进风调压室之间设有调压阀门一，主调压室与送风调压室之间设有调压阀门二，新风进风管连通进风调压室，出风管连通送风调压室；进风调压室上设有调压阀三；调压机构包括活塞板，活塞板背离调压阀门一、调压阀门二和与气体净化处理装置的出风口的连通处的一侧连接活塞杆，活塞杆由调压动力部件控制抽拉。新风进风管为整个装置新鲜气体的主要进风口，首先外界新鲜空气由外接洞外风机和新风进风管送入进风调压室，在进风调压室中，如果气压较大，可通过调压阀三对空气进行泄压操作，使进风调压室内的新鲜空气趋于稳定，然后当调压阀门一打开后，经进风调压室稳定的新鲜空气进入到主调压室；气体在主调压室完成调压后，通过调压阀门二到达送风调压室；而气体在主调压室中刚刚完成加压，气体流动紊乱，内能损耗大，送风调压室起到一定缓冲作用，使得气体由紊流运动转变为层流运动，减少内能损耗，并匀压匀速不间断的由出风管和外接洞内接力风机输送气体至掌子面，外接洞内接力风机是整套系统输送新鲜干净空气到掌子面的最后一个动力装置，能有
效增强掌子面送风量。调压动力部件可以选择油缸或气缸等结构实现，且活塞杆存在的空间内为非真空状态。
14.优选的，所述的集风机构包括优弧罩和劣弧罩，优弧罩和劣弧罩组成一个喇叭口整流罩，且劣弧罩与优弧罩有重叠部分，劣弧罩可沿在优弧罩内壁转动，优弧罩尾部连接固定短管一，劣弧罩尾部连接固定短管二，固定短管二插入固定短管一中，且固定短管一与固定短管二间隙配合，固定短管一设有周向圆弧长条孔，与圆弧长条孔相对应位置的固定短管二外壁设有传动齿，传动齿与齿轮啮合传动，齿轮由驱动电机驱动工作；固定短管一与主回风管连通，主回风管一处连通主进风管。集风机构设置在靠近掌子面的地方，能够有效收集洞内的污风；在收集污风时，优弧罩和劣弧罩形成一个喇叭口整流罩，污风经过整流罩后先后经过固定短管二和固定短管一，然后进入主回风管，然后污风由主回风管进入主进风管。主回风管的另一端自接连通洞外，且主回风管的另一端设有排放阀，主进风管不在需要进风时，由整流罩收集的污风则排出洞外。劣弧罩布置在整流罩的下部，在当洞内需要运输物品等时，驱动电机工作带动齿轮转动，齿轮转动带动固定短管二转动，固定短管二转动带动劣弧罩沿优弧罩内壁转动，劣弧罩原本的布置位置出现空间，方便物品运输或通行等。
15.优选的，所述的主进风管连通直进风管一端，直进风管另一端连通主调压室，且直进风管与主进风管连通处设有三通阀二，三通阀二与集风机构之间的主进风管上设有气体成分检测仪二；直进风管上设有直进风阀。当气体成分检测仪二检测到进入主进风管的气体符合排放要求时，三通阀二直接连通主调压室，而当气体成分检测仪二检测到进入主进风管的气体不符合排放要求时，三通阀二连通除尘箱。气体成分检测仪二选用市售成品即可。可以选用avl-4000型尾气分析仪等。
16.本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：
17.本发明结构设计合理，将洞内污风处理后与洞外新风混合为掌子面施工处供给新风，实现长隧道短通风，通风动力足，在保证通风质量的前提下有效降低了能耗；同时降低了污风排放量，有利于环境保护；洞内污风经过处理后可以实现循环利用；该装置体积小，效率高，可以采用机械拖运，实现可移动化，简洁高效化。
附图说明
18.图1是长大隧道接力通风系统结构示意图；
19.图2是通风调压装置结构示意图；
20.图3是旋流器结构示意图；
21.图4是除尘箱旋流器结构示意图；
22.图5是上布袋分配板结构示意图；
23.图6是布袋除尘体俯视图；
24.图7是布袋除尘体主视图；
25.图8是集风机构右视图；
26.图9是集风机构主视图。
27.图中：1、洞外风机；2、新风进风管；3、调压阀三；4、进风阀门；5、供氧气阀；6、通风调压装置；7、出风管；8、接力风机；9、直进风管；10、直进风阀；11、三通阀二；12、气体成分检测仪二；13、集风机构；14、主回风管；15、主进风管；16、单向阀一；17、除尘箱；18、二次除尘
管；19、旋流器；20、除尘风机；21、气体成分检测仪一；22、三通阀一；23、制氧机；24、过滤回风管；25、进风调压室；26、活塞板；27、活塞杆；28、调压动力部件；29、主调压室；30、送风调压室；31、调压阀门二；32、调压阀门一；33、活性炭吸附过滤层；34、旋流引导腔；35、杂物收集箱；36、出风分配管；37、上布袋分配板；38、布袋除尘管；39、除尘箱体；40、下布袋分配板；41、进风分配管；42、行走轮；43、通孔；44、支撑骨架筒；45、骨架固定环块；46、除尘过滤布袋；47、优弧罩；48、劣弧罩；49、整流罩；50、传动齿；51、齿轮；52、驱动电机；53、固定短管一；54、供氧气管。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明做进一步描述：
29.如图1-图9，本发明所述的长大隧道接力通风系统，包括通风调压装置6和气体净化处理装置；通风调压装置6包括主调压室29，主调压室29内设有调压机构，主调压室29两侧分别连通新风进风管2和出风管7，且气体净化处理装置的出风口通过管路连通主调压室29。
30.本实施例中：
31.气体净化处理装置包括除尘箱17和旋流器19，除尘箱17的进风口通过主进风管15连通集风机构13，除尘箱17的出风口连通旋流器19进风口，旋流器19的出风口通过过滤回风管24连通主调压室29；旋流器19内壁设有活性炭吸附过滤层33；过滤回风管24与主调压室29连通处设有进风阀门4。洞内污风经集风机构13收集后通过主进风管15送入除尘箱17中，洞内污风经除尘箱17一次除尘后进入旋流器19中，通过旋流器19主体的旋流引导腔34，污风在定向的旋流腔室中向下做旋流运动，活性炭吸附过滤层33对因旋流运动而作离心运动的氮氧化物、硫化物等有毒有害气体和微小颗粒进行吸附，污风中的大颗粒物做离心运动，沉落至旋流器19底端出口，经旋流器19脱硫脱氮处理后的污风经过滤回风管24进入主调压室29。旋流器19底部出口连通杂物收集箱35，便于污气旋流分离出的杂质的收集。
32.除尘箱17包括除尘箱体39和布袋除尘管38，除尘箱体39上部和下部分别固定有上布袋分配板37和下布袋分配板40，上布袋分配板37和下布袋分配板40相对应的位置上设有若干通孔43，布袋除尘管38插入上布袋分配板37和下布袋分配板40的通孔43中，并且布袋除尘管38的上部和下部分别与上布袋分配板37和下布袋分配板40固定；布袋除尘管38内设有布袋除尘体，布袋除尘体包括支撑骨架筒44，支撑骨架筒44表面附着固定有除尘过滤布袋46。布袋除尘体顶端外周增设骨架固定环块45，骨架固定环块45插设在布袋除尘管38顶端。除尘箱体39为布袋除尘管38提供安装场所，保证污风气体不外泄。污风进入除尘箱17内的布袋除尘管38，然后经过布袋除尘管38内布袋除尘体的除尘过滤布袋46过滤，污风内裹挟的大部分固体颗粒被除尘过滤布袋46拦截，阻留在其表面上，干净气体则透除尘过滤布袋46的缝隙排出向上流动，最终排出除尘箱17。骨架固定环块45插设在布袋除尘管38顶端，骨架固定环块45将布袋除尘体与布袋除尘管38之间的缝隙封顶，避免污风气体泄漏；且骨架固定环块45的设置使布袋除尘体与布袋除尘管38的拆卸安装均较为方便，从而可以当布袋除尘体的过滤效果不理想时可以及时更换；除尘箱17底面设有行走轮42，方便除尘箱17的位置移动。
33.上布袋分配板37的上方设有出风分配管36，下布袋分配板40的下方设有进风分配
管41，进风分配管41和出风分配管36分别与布袋除尘管38的底端和顶端连通；进风分配管41的进风口连通主进风管15的出口，出风分配管36的出风口连通旋流器19进风口。进风分配管41的设置能够分流待除尘的污风气体，使待除尘的污风气体的过滤效果更好；出风分配管36则将过滤后的气体集中收集输送处除尘箱17。
34.过滤回风管24上连通二次除尘管18的一端，二次除尘管18的另一端连通主进风管15，过滤回风管24与二次除尘管18的连接处设有三通阀一22，三通阀一22与旋流器19的出风口之间设有气体成分检测仪一21；二次除尘管18与主进风管15连接处设有单向阀一16。气体成分检测仪一21用于检测即将进入主调压室29的气体是否符合要求，如果气体成分检测仪一21检测到气体符合排放要求，则三通阀一22连通主调压室29；如果气体成分检测仪一21检测到气体不符合排放要求，则三通阀一22连通二次除尘管18，不符合排放要求的气体通过二次除尘管18和单向阀一16后再次进入除尘箱17和旋流器19，进行二次除尘和脱硫脱氮，直至气体质量符合排放要求。单向阀一16的设置避免气体回流；气体成分检测仪一21选用市售成品即可。可以选用avl-4000型尾气分析仪等。
35.旋流器19的出风口处连接除尘风机20。除尘风机20设置在旋流器19与气体成分检测仪一21之间；除尘风机20一方面为气体净化处理装置提供负压动力，使得污风有足够的能源循环下来，另一方面为完成净化处理的污风提供正压动力使其顺利导入主调压室29内，与新鲜空气混合后循环利用。
36.主调压室29通过供氧气管54连接制氧机23，供氧气管54与主调压室29连通处设有供氧气阀5。制氧机23是氧气生成的主要装置，向主调压室29提供氧气，可以有效应对掌子面风流中氧气不足的情况。
37.主调压室29两侧分别设有进风调压室25和送风调压室30，主调压室29与进风调压室25之间设有调压阀门一32，主调压室29与送风调压室30之间设有调压阀门二31，新风进风管2连通进风调压室25，出风管7连通送风调压室30；进风调压室25上设有调压阀三3；调压机构包括活塞板26，活塞板26背离调压阀门一32、调压阀门二31和与气体净化处理装置的出风口的连通处的一侧连接活塞杆27，活塞杆27由调压动力部件28控制抽拉。新风进风管2为整个装置新鲜气体的主要进风口，首先外界新鲜空气由外接洞外风机1和新风进风管2送入进风调压室25，在进风调压室25中，如果气压较大，可通过调压阀三3对空气进行泄压操作，使进风调压室25内的新鲜空气趋于稳定，然后当调压阀门一32打开后，经进风调压室25稳定的新鲜空气进入到主调压室29；气体在主调压室29完成调压后，通过调压阀门二31到达送风调压室30；而气体在主调压室29中刚刚完成加压，气体流动紊乱，内能损耗大，送风调压室30起到一定缓冲作用，使得气体由紊流运动转变为层流运动，减少内能损耗，并匀压匀速不间断的由出风管7和外接洞内接力风机8输送气体至掌子面，外接洞内接力风机8是整套系统输送新鲜干净空气到掌子面的最后一个动力装置，能有效增强掌子面送风量。调压动力部件28可以选择油缸或气缸等结构实现，且活塞杆27存在的空间内为非真空状态。
38.集风机构13包括优弧罩47和劣弧罩48，优弧罩47和劣弧罩48组成一个喇叭口整流罩49，且劣弧罩48与优弧罩47有重叠部分，劣弧罩48可沿在优弧罩47内壁转动，优弧罩47尾部连接固定短管一53，劣弧罩48尾部连接固定短管二，固定短管二插入固定短管一53中，且固定短管一53与固定短管二间隙配合，固定短管一53设有周向圆弧长条孔，与圆弧长条孔
相对应位置的固定短管二外壁设有传动齿50，传动齿50与齿轮51啮合传动，齿轮51由驱动电机52驱动工作；固定短管一53与主回风管14连通，主回风管14一处连通主进风管15。集风机构13设置在靠近掌子面的地方，能够有效收集洞内的污风；在收集污风时，优弧罩47和劣弧罩48形成一个喇叭口整流罩49，污风经过整流罩49后先后经过固定短管二和固定短管一53，然后进入主回风管14，然后污风由主回风管14进入主进风管15。主回风管14的另一端自接连通洞外，且主回风管14的另一端设有排放阀，主进风管15不在需要进风时，由整流罩49收集的污风则排出洞外。劣弧罩48布置在整流罩49的下部，在当洞内需要运输物品等时，驱动电机52工作带动齿轮51转动，齿轮51转动带动固定短管二转动，固定短管二转动带动劣弧罩48沿优弧罩47内壁转动，劣弧罩48原本的布置位置出现空间，方便物品运输或通行等。
39.主进风管15连通直进风管9一端，直进风管9另一端连通主调压室29，且直进风管9与主进风管15连通处设有三通阀二11，三通阀二11与集风机构13之间的主进风管15上设有气体成分检测仪二12；直进风管9上设有直进风阀10。当气体成分检测仪二12检测到进入主进风管15的气体符合排放要求时，三通阀二11直接连通主调压室29，而当气体成分检测仪二12检测到进入主进风管15的气体不符合排放要求时，三通阀二11连通除尘箱17。气体成分检测仪二12选用市售成品即可。可以选用avl-4000型尾气分析仪等。
40.隧道洞外新鲜空气首先由由外接洞外风机1和新风进风管2送入进风调压室25，此时，如果进风调压室25气压较大，可通过调压阀三3对空气进行泄压操作，使进风调压室25内的新鲜空气趋于稳定，然后调压动力部件28带动活塞移动，主调压室29容积变大，且此时调压阀门二31呈关闭状态，调压阀门一32和进风阀门4打开，洞外新鲜空气和洞内过滤处理后的洞内净风均进入主调压室29，洞外新鲜空气和洞内净风混合，气体释压，随后调压动力部件28带动活塞反向移动压缩主调压室29内气体，此时调压阀门一32和进风阀门4关闭，调压阀门二31打开，主调压室29内混合后的气体经过阀门二进入送风调压室30中，加压后紊乱气体在送风调压室30得到一定缓冲调整，气体由紊流运动转变为层流运动，并最终匀压匀速不间断通过出风管7和外接洞内接力风机8输送气体至掌子面，外接洞内接力风机8是整套系统输送新鲜干净空气到掌子面的最后一个动力装置，能有效增强掌子面送风量。洞内经过滤处理过的洞内净风及时补充与新鲜空气混合，既能满足对新鲜气流的需求，又降低了长距离大量供风的能源消耗，实现长隧道短通风；洞内的污风经过处理降低对环境的污染。
41.而洞内污风处理的主要过程为：
42.污风经集风机构13收集后输送至主进风管15，当气体成分检测仪二12检测到进入主进风管15的气体符合排放要求时，三通阀二11直接连通主调压室29，而当气体成分检测仪二12检测到进入主进风管15的气体不符合排放要求时，三通阀二11连通除尘箱17；污风进入除尘箱17，的布袋除尘管38，然后经过布袋除尘管38内布袋除尘体的除尘过滤布袋46过滤，污风内裹挟的大部分固体颗粒被除尘过滤布袋46拦截，阻留在其表面上，干净气体则透除尘过滤布袋46的缝隙排出向上流动，最终排出除尘箱17进入旋流器19；污风进入旋流器19，通过旋流器19主体的旋流引导腔34，污风在定向的旋流腔室中向下做旋流运动，活性炭吸附过滤层33对因旋流运动而作离心运动的氮氧化物、硫化物等有毒有害气体和微小颗粒进行吸附，污风中的大颗粒物做离心运动，沉落至旋流器19底端出口，经旋流器19脱硫脱氮处理后的污风经除尘风机20后经气体成分检测仪一21检测，如果气体成分检测仪一21检
测到气体符合排放要求，则三通阀一22连通主调压室29，如果气体成分检测仪一21检测到气体不符合排放要求，则三通阀一22连通二次除尘管18，不符合排放要求的气体通过二次除尘管18和单向阀一16后再次进入除尘箱17和旋流器19，进行二次除尘和脱硫脱氮，直至气体质量符合排放要求。必要时可以通过制氧机23和供氧气管54向主调压室29提供氧气，满足有效解决掌子面风流中氧气不足的问题。