本發(fā)明涉及爆破煙氣處理技術(shù)，特別是一種隧洞煙塵水霧臭氧凈化裝置及凈化方法。

背景技術(shù)：

1、鉆眼爆破法施工為我國(guó)地下硐室群、隧道、礦井等地下工程的主要施工方式之一。爆破階段主要包括鉆孔、裝藥及起爆三個(gè)階段，由于鉆孔孔徑微小，炸藥在短時(shí)間內(nèi)釋放極大的能量，從而使得巖石破碎，完成掌子面掘進(jìn)。由于工業(yè)炸藥的使用，爆破過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，在隧道內(nèi)氣流擾動(dòng)作用下，pm10以?xún)?nèi)的顆粒形成布朗運(yùn)動(dòng)并產(chǎn)生粉塵云，造成粉塵沉降效果差。由于狹長(zhǎng)施工空間內(nèi)通風(fēng)效果差，造成粉塵云難以排出，即使在爆破數(shù)小時(shí)后，隧道內(nèi)粉塵濃度依然較高，隧道內(nèi)惡劣空氣環(huán)境造成施工人員施工效率大大降低，因此除塵效率問(wèn)題十分突出。另一方面，爆破也會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化碳(co)、氮氧化物(nox)、氨(nh3)、硫化氫(h2s)、二氧化硫(so2)等有毒有害氣體，nox、nh3、h2s、so2等難聞異味將對(duì)人呼吸道產(chǎn)生極大刺激，這不僅影響施工工期，也對(duì)隧道施工人員的身心健康造成了極大的威脅。

2、現(xiàn)有粉塵煙氣防治主要從“減、降、排、除、阻”5個(gè)方面入手，在一定程度上能夠降低粉塵，但是仍有小顆粒粉塵處理效果不佳、需要大量的水資源、造成洞外二次污染等不足。此外，物理手段對(duì)于爆破產(chǎn)生的有毒有害氣體及其相應(yīng)的刺鼻氣味去除效果有限。

3、爆破煙氣中多數(shù)廢氣溶于水，但是一氧化碳(co)、一氧化氮(no)氣體難溶于水，常規(guī)的水霧除塵技術(shù)很難將其去除，所以迫切需要開(kāi)發(fā)一種有效去除難溶于水的有害氣體的技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有爆破煙氣中難溶于水的廢氣難以去除的不足，本發(fā)明提供一種能高效安全實(shí)現(xiàn)隧洞煙塵去除的隧洞煙塵水霧臭氧凈化裝置及凈化方法。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、一種隧洞煙塵水霧臭氧凈化裝置，包括移動(dòng)底座，所述移動(dòng)底座上安裝空氣增壓泵、高壓儲(chǔ)氣罐、氣體監(jiān)測(cè)傳感器、臭氧發(fā)生器、臭氧平衡儲(chǔ)氣罐、高壓儲(chǔ)水罐，所述空氣增壓泵與所述高壓儲(chǔ)氣罐經(jīng)4號(hào)電磁閥相連；所述臭氧發(fā)生器的出氣口經(jīng)作為進(jìn)氣調(diào)控閥的3號(hào)電磁連接所述臭氧平衡儲(chǔ)氣罐；所述高壓儲(chǔ)氣罐經(jīng)2號(hào)電磁閥與所述高壓儲(chǔ)水罐相連接，所述臭氧平衡儲(chǔ)氣罐經(jīng)1號(hào)電磁閥與所述高壓儲(chǔ)水罐相連接，所述高壓儲(chǔ)水罐上安裝有微納米水霧噴頭，所述微納米水霧噴頭的后端設(shè)置第一進(jìn)氣孔和第二進(jìn)氣孔，所述第一進(jìn)氣孔經(jīng)臭氧進(jìn)氣管與所述臭氧平衡儲(chǔ)氣罐的出氣口連接，所述第二進(jìn)氣孔與空氣連通，且所述第一進(jìn)氣孔和所述第二進(jìn)氣孔的內(nèi)部分別設(shè)置導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板與所述微納米水霧噴頭管壁的夾角β＝arctan(p1/p0-p2)，其中p1為微納米水霧噴頭進(jìn)氣壓強(qiáng)，p2為微納米水霧噴頭內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)壓壓強(qiáng)，p0為大氣壓強(qiáng)。

4、本發(fā)明充分利用超細(xì)微納米水霧對(duì)粉塵的吸附作用，加速粉塵沉降，同時(shí)，利用高壓儲(chǔ)氣罐輸出的高壓氣體提供動(dòng)力源將臭氧與超細(xì)水霧混合的雙流體遠(yuǎn)距離噴射出去：在此過(guò)程中，臭氧不僅進(jìn)入高壓儲(chǔ)水罐與水混合形成臭氧水，而且在利用高壓將臭氧水輸入微納米水霧噴頭時(shí)，在微納米水霧噴頭后端利用微納米水霧噴頭內(nèi)形成的負(fù)壓環(huán)境再次在噴射水霧中補(bǔ)充臭氧及空氣，使得噴射水霧變成氣體與流體混合的雙流體狀態(tài)進(jìn)行高速?lài)娚?，充分增?qiáng)噴射水霧顆粒中的臭氧溶解含量(常溫下可達(dá)9mg/l)，也起到增強(qiáng)霧化效果的作用，從而利用臭氧的強(qiáng)氧化性能，分解煙塵中有毒有害氣體并消除爆破異味，大大提高一氧化碳、一氧化氮的去處效率。

5、本發(fā)明中巧妙地在微納米水霧噴頭后端的第一進(jìn)氣孔和第二進(jìn)氣孔處設(shè)置導(dǎo)流板，且導(dǎo)流板與所述微納米水霧噴頭管壁的夾角β＝arctan(p1/p0-p2)，使微納米水霧噴頭后端的管徑產(chǎn)生由大到小的變化，保證了負(fù)壓環(huán)境的形成，進(jìn)一步保證了水霧高速遠(yuǎn)距離噴射而出。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，本發(fā)明水霧噴射距離可達(dá)120m，水霧的超細(xì)化可達(dá)2-10微米級(jí)。

6、優(yōu)選地，所述移動(dòng)底座上還安裝有工業(yè)控制機(jī)、氣體監(jiān)測(cè)傳感器、震動(dòng)傳感器，所述工業(yè)控制機(jī)連接所述空氣增壓泵、臭氧發(fā)生器及1號(hào)電磁閥、2號(hào)電磁閥、3號(hào)電磁閥、4號(hào)電磁閥、氣體監(jiān)測(cè)傳感器、震動(dòng)傳感器。如此，通過(guò)工業(yè)控制機(jī)可以調(diào)控臭氧發(fā)生器工作功率、水霧噴射時(shí)間、臭氧混合量、儲(chǔ)氣罐壓力、設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間、氣體監(jiān)測(cè)頻率等。

7、優(yōu)選地，所述空氣增壓泵設(shè)有進(jìn)氣口，且所述空氣增壓泵配備有蓄電池供電，以方便利用空氣增壓泵對(duì)高壓儲(chǔ)氣罐進(jìn)行加氣和對(duì)加入氣體進(jìn)行增壓。

8、優(yōu)選地，所述2號(hào)電磁閥為大通量高速電磁閥，在2號(hào)電磁閥開(kāi)啟時(shí)，高壓儲(chǔ)氣罐中高壓氣體快速大量地進(jìn)入高壓儲(chǔ)水罐，為水霧噴射提供強(qiáng)大的動(dòng)力，瞬時(shí)功率可達(dá)190kw。

9、優(yōu)選地，所述空氣增壓泵的氣源為壓縮空氣或co2。

10、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種所述隧洞煙塵水霧臭氧凈化裝置的凈化方法，其通過(guò)臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧，并將產(chǎn)生的臭氧送入臭氧平衡儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存，當(dāng)儲(chǔ)存的臭氧壓力達(dá)到設(shè)定數(shù)值后，臭氧平衡儲(chǔ)氣罐中臭氧一方面進(jìn)入高壓儲(chǔ)水罐與水混合形成臭氧水，另一方面在開(kāi)啟微納米水霧噴頭噴射水霧時(shí)，在微納米水霧噴頭內(nèi)負(fù)壓作用下與空氣一起進(jìn)入微納米水霧噴頭后端，并與從高壓儲(chǔ)水罐吸取的臭氧水混合形成氣體與流體混合的雙流體狀態(tài)從微納米水霧噴頭噴射而出。

11、優(yōu)選地，所述高壓儲(chǔ)水罐體中臭氧水在常溫下的濃度在9mg/l±9mg/l*20％內(nèi)。

12、優(yōu)選地，所述臭氧平衡儲(chǔ)氣罐內(nèi)的臭氧壓力設(shè)定為1.5mpa。

13、優(yōu)選地，針對(duì)不同洞徑的隧洞煙塵，所述微納米水霧噴頭單頭開(kāi)啟或多頭開(kāi)啟，所述臭氧平衡儲(chǔ)氣罐上安裝泄壓閥，通過(guò)調(diào)節(jié)所述泄壓閥與所述微納米水霧噴頭的口徑與數(shù)量，控制所述臭氧平衡儲(chǔ)氣罐的壓力，調(diào)節(jié)噴射距離與噴射速度，達(dá)到遠(yuǎn)距離大范圍的噴霧覆蓋效果，實(shí)現(xiàn)噴射時(shí)間、流量可控。據(jù)測(cè)算，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)20秒內(nèi)將800l水噴射到70m～120m遠(yuǎn)處的掌子面，功率可以達(dá)到190kw，對(duì)爆破產(chǎn)生的大量粉塵進(jìn)行覆蓋撲滅。

14、優(yōu)選地，所述工業(yè)控制機(jī)根據(jù)氣體傳感器監(jiān)測(cè)得到的濃度調(diào)控所述臭氧發(fā)生器工作功率、臭氧平衡儲(chǔ)氣罐的設(shè)計(jì)壓力、空氣增壓泵工作壓力與時(shí)間、水霧噴射時(shí)間、高壓儲(chǔ)水罐中臭氧混合量、高壓儲(chǔ)氣罐壓力(可調(diào)節(jié)1～3mpa)、設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間、氣體監(jiān)測(cè)頻率。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

16、1)本發(fā)明高壓儲(chǔ)氣罐提供的高壓氣源可將高壓儲(chǔ)水罐中水快速霧化，并形成高速、高壓水射流，可快速在隧洞掌子面附近形成水霧帷幕，能夠第一時(shí)間抑制粉塵擴(kuò)散：由于水被霧化成微米-納米級(jí)別的超細(xì)水霧，分散更均勻，彌漫整個(gè)隧道空間，對(duì)細(xì)小粉塵的包裹效果更好；在氣流的擾動(dòng)和重力沉降的作用下可快速抑制掌子面附近粉塵的擴(kuò)散，加速沉降。

17、2)本發(fā)明噴射水霧中的臭氧能直接氧化一氧化碳、一氧化氮或與微納米氣泡水霧反應(yīng)生成大量羥基自由基，這些羥基自由基是氧化能力極強(qiáng)的活性物質(zhì)，能夠快速分解co、no等異味氣體。

18、3)本發(fā)明充分利用臭氧強(qiáng)氧化能力、雙流體微納米水泡極大比表面積的高吸附性及瞬時(shí)氣泡炸裂的全方位覆蓋，解決了工程爆破時(shí)施工粉塵煙氣污染大、安全性低的問(wèn)題。

19、4)本發(fā)明裝置既有利于露天環(huán)境下的煙塵控制，又有利于減少地下硐室通風(fēng)時(shí)間，還有利于有毒有害氣體的排除，能極大提高工程爆破的施工效率。