靜電除塵設備在地鐵中的應用

王小飛

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢 430063）

0 引言

城市軌道交通作為一種快速發展的交通方式越來越被廣大都市居民認可，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這一問題已引起廣大群眾和衛生工作者的重視。據相關研究統計，紐約地鐵里的金屬鋼塵是鉻、錳、鐵的重要污染源；墨西哥城室內污染物檢測結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量問題一直是困擾地鐵設計及運營的難題，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境質量差而對身體健康帶來的傷害。雖然地鐵車站通風空調系統均裝有初效過濾器，能夠對空氣中較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過有效的凈化過濾直接通過新風系統進入車站。因此需要改進車站新風過濾系統，采用更加高效的空氣凈化設備。

1 地鐵車站PM2.5 濃度現狀

地鐵車站公共區內的空氣品質受很多因素的影響，以目前大眾普遍關心的PM2.5 為例，對某城市已經運營的地鐵車站站廳及站臺公共區每隔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《環境空氣質量標準》（GB3095—2012）[2]二級標準評價，PM2.5 濃度限值為0.075 mg/m3?？梢钥闯?，大部分車站公共區PM2.5 濃度超過規范要求。將車站室內空氣中的PM2.5 濃度與對應同時間點的室外空氣中PM2.5 濃度值進行關聯性分析，以車站2 為例，結果如圖4 所示，車站內公共區的PM2.5 濃度與室外PM2.5 濃度具有很強的相關性。

圖4 站內PM2.5 與室外PM2.5 關系

2 靜電除塵設備的特點

靜電除塵技術是通過運用電暈放電原理，使含塵氣體經過高壓靜電場時被電分離，帶上電荷后被集塵區的靜電板吸附，從而達到空氣除塵的目的。靜電除塵技術對0.01 μm 以上的的細微顆粒物、微生物、細菌、揮發性有機化合物（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離子。靜電除塵技術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。

目前國內的靜電凈化技術及設備通過多年的技術積累與發展，已相當成熟可靠，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計，能夠實現任意結構尺寸的拼裝組合，場地適應性較強。設備一般外接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 靜電除塵設備在地鐵工程中的應用

3.1 風道靜電除塵設備選型方案

根據目前靜電除塵技術及設備的特點，成組拼裝的靜電除塵設備能夠在地鐵風道內安裝。以某地鐵車站為例，新風道寬5.8 m，凈高4.5 m，設計進風量140 000 m3/h。為保證凈化器能夠高效電離并吸附塵埃，過濾器設計迎面風速選為2.5 m/s，根據計算，所需過濾器面積約為15.6 m2?？紤]到一定的安全系數及預留風道上方橋架安裝空間，設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拼接，總功率1.26 kW，外接220 V 電源（圖6）。同時根據設計要求，此套設備配置有監控模塊，并預留BAS 系統接口，可將過濾器飽和報警信號、運行狀態、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） 地鐵車站大多設置在地下，受結構滲漏水及地下風道潮濕空氣的影響，同時新風道內風速較低，水蒸氣蒸發速率較慢，風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置>200 mm 的混凝土基礎，避免過濾器金屬框架因水腐蝕而影響設備結構的安全。

（2）對于凈高較高的風道，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，此情況下可在風道設置除塵過濾器處設置檢修平臺，將風道上下平分，此做法不僅不影響風道過風要求，還能夠降低運營人員維護設備的操作高度，提高安全系數。

圖5 新風道靜電除塵設備布置

圖6 風道靜電除塵設備安裝

4 結語

靜電除塵設備可直接應用于地鐵車站工程，特別是土建風道內，同時對車站機電系統的能耗影響小，初投資增加也在合理的范圍內。通過在地鐵新風道內設置靜電除塵設備，可有效改善以往地鐵車站內空氣品質的現狀，特別是對PM2.5 等微小顆粒污染物的凈化效率突出，提高了車站內乘客及工作人員的環境舒適度，有利于公眾身心健康，經過合理的方案設計，能夠實現設備在風道內正常運行，同時運營維護簡單便捷。