公路隧道分段纵向通风系统备用排烟风机设置结构及方法与流程

本发明涉及地下空间防灾救援，具体为一种公路隧道分段纵向通风系统备用排烟风机设置结构及方法。

背景技术：

1、随着公路建设“快速化、网络化”的迅猛发展，近年来城市交通隧道和连接城市的公路隧道被大量修建，使得隧道修建技术同步加快发展成为必然。越来越多的跨海、跨江、山岭隧道被建设成功并投入使用，标志着隧道建设的发展趋势逐步趋向于复杂化、长大化。在其给人们生产、生活带来便利且越来越多被使用的同时，也导致了许多新的技术难题，诸如长距离隧道防灾通风、火灾逃生及疏散救援等。

2、浓烟是火灾第一杀手。相关资料表明，火灾情况下人员伤亡的主要原因为吸入烟气，为了保证人员疏散安全，应采取有效措施进行人烟分离，即对区间隧道内的烟气进行控制，保证乘客安全疏散。

3、目前，针对公路隧道和城市交通隧道最有效的控烟方式为：纵向通风的方式，纵向通风是使隧道气流在行车道内纵向流动的一种通风方式，特别适用于单向行车的隧道。纵向通风可以充分利用车辆活塞风作用，具有投资省，能耗低、运行调节灵活等明显的优点。隧道发生火灾时，通风气流使烟气和热流扩散的方向与行车方向一致，并控制隧道烟气速度以利于人员的疏散及救援，虽然火灾烟雾流程较长，但在紧急情况下操作简单、有利于防灾救灾。但如果隧道长度过长，则会使隧道需风量增加，导致隧道纵向通风风速过高，影响行车安全；同时，火灾时高温烟气在隧道内的长距离输送对隧道结构安全不利，也为人员疏散和救援增加困难。因此需在中间增加风井，使长隧道分为若干区段，保证每个区段内的通风风速和排烟距离合理。

4、针对长度超过5km的特长隧道，国内外普遍采用送、排式的分段纵向通风方式，在中间风井设置轴流风机排除前部区段的污风，并为后部区段送入新风，排风机同时兼顾隧道火灾时排烟功能。根据相关规范要求，用于隧道排烟的风机需设置备用风机，以便紧急情况开启。

5、目前，中间风井内风机主要有两种主流的布置方式：

6、一为设置专门的备用排烟风机，如图5所示。此种布置方式需增加专门的排烟风机用于备用，在增加设备投资的同时，风机占地面积同样需要增大。

7、二为将隧道左、右洞室的排烟风机互为备用，如图6所示。此种布置方式未增加设备和风机房的投资，但增加了用于工况切换的转换风阀组，增加了正常运营通风和火灾排烟时的通风阻力，使风机的风压增大，用电功率增加，不利于节能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决特长公路隧道采用分段纵向通风排烟系统时，设置备用排烟风机导致的投资高、风机房占地面积大；或采用不同线别的排烟风机互为备用的备用方式时设置切换风阀导致的通风系统阻力大、能耗高等问题，提出了一种公路隧道分段纵向通风系统备用排烟风机设置结构及方法。

2、为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供的公路隧道分段纵向通风系统备用排烟风机设置结构，包括：可逆轴流送风机、轴流排烟风机、送风道、排风道、送风口、排风口、第一电动组合风阀、第二电动组合风阀、主隧道洞室；

4、其中，

5、所述可逆轴流送风机具备逆转功能，用于实现风机正转以及风机反转工况；

6、所述可逆轴流送风机通过送风道和送风口与主隧道洞室连接；所述轴流排烟风机通过排风道和排风口与主隧道洞室连接；所述第一电动组合风阀与可逆轴流送风机连锁，所述第二电动组合风阀与轴流排烟风机连锁；

7、优选的，所述可逆轴流送风机包括液压制动器、叶轮固定片和制动盘；其中，所述液压制动器设置于制动盘的外部，所述叶轮固定片设置于制动盘的侧边；

8、优选的，所述送风口侧边安装有止回阀，且所述止回阀方向为：允许气流从隧道流入风道，阻止风道内气流流向隧道；

9、优选的，所述可逆轴流送风机中的风机主体和附件皆具备250℃和1小时的耐高温性能；

10、优选的，所述可逆轴流送风机的风量与轴流排烟风机的风量相近且不小于轴流排烟风机的风量。

11、本发明还提供一种采用上述公路隧道分段纵向通风系统备用排烟风机设置结构的运行方法，包括以下步骤：

12、s1：正常运营工况下：隧道内前区段污风依次通过排风口、排风道、排风机、第二电动组合风阀排出室外；同时将室外新风依次经过第一电动组合风阀、可逆轴流送风机、送风道、送风口送入后区段，为后区段提供新风，以实现对隧道通风。

13、s2：火灾工况下：以上行线隧道发生火灾为例，隧道烟气依次通过排风口、排风道、排风机、第二电动组合风阀排出室外。因整个隧道按仅发生一处火灾考虑，此时送风机无需开启。当排烟风机因特殊情况无法开启时，逆向开启可逆轴流送风机，向外排烟，此时烟气流经路径依次为：送风口、送风道、可逆轴流送风机、第一电动组合风阀，将烟气排出室外。

14、s3：火灾工况下，当可逆轴流送风机正处于送风工况时，发布逆转运行命令，风机逐步关停，关停阶段液压制动器增大与制动盘之间的摩擦力，并将阻力通过叶轮固定片传至叶轮，抵消叶轮转动惯性，加快关停速度，风机关停后，逆向转动，保证从正转运行到实现逆转的总时间不大于90s。

15、s4：送风口侧边安装有止回阀，止回阀方向为：允许气流从隧道流入风道，阻止风道内气流流向隧道。正常运营工况下：送风口顺行车方向送风，止回阀阻止送风，保证送风口部风速一般为25～30m/s，为隧道纵向通风提供动压；火灾工况下，当可逆送风机逆转时，气流从隧道流入风道，止回阀允许排烟，为“原送风口”分流，使风口口部风速不超过15m/s。满足规范要求的送风口风速为25～30m/s，而排烟口(风道)风速不大于15m/s。

16、与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

17、本发明的结构简单，设备成熟可靠、安装简便。通过有效控制可逆轴流送风机的转向，可以满足正常工况下向隧道送风，火灾工况逆转向外排烟，作为排烟风机的备用风机，保障排烟系统的可靠性和通风系统的经济性。

技术特征：

1.公路隧道分段纵向通风系统备用排烟风机设置结构，其特征在于，包括：可逆轴流送风机(1)、轴流排烟风机(2)、送风道(3)、排风道(4)、送风口(5)、排风口(6)、第一电动组合风阀(7)、第二电动组合风阀(8)、主隧道洞室(9)；

2.根据权利要求1所述的公路隧道分段纵向通风系统备用排烟风机设置结构，其特征在于：所述可逆轴流送风机(1)包括液压制动器(a)、叶轮固定片(b)和制动盘(c)；其中，所述液压制动器(a)设置于制动盘(c)的外部，所述叶轮固定片(b)设置于制动盘(c)的侧边。

3.根据权利要求2所述的公路隧道分段纵向通风系统备用排烟风机设置结构，其特征在于：所述送风口(5)侧边安装有止回阀(a)，且所述止回阀(a)方向为：允许气流从隧道流入风道，阻止风道内气流流向隧道。

4.根据权利要求3所述的公路隧道分段纵向通风系统备用排烟风机设置结构，其特征在于：所述可逆轴流送风机(1)中的风机主体和附件皆具备250℃和1小时的耐高温性能。

5.根据权利要求4所述的公路隧道分段纵向通风系统备用排烟风机设置结构，其特征在于：所述可逆轴流送风机(1)的风量与轴流排烟风机(2)的风量相近且不小于轴流排烟风机(2)的风量。

6.一种采用权利要求1-5任意一项所述的公路隧道分段纵向通风系统备用排烟风机设置结构的运行方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种公路隧道分段纵向通风系统备用排烟风机设置结构，涉及地下空间防灾救援技术领域，具体包括可逆轴流送风机、轴流排烟风机、送风道、排风道、送风口、排风口、第一电动组合风阀、第二电动组合风阀、主隧道洞室；其中，所述可逆轴流送风机具备逆转功能，用于实现风机正转以及风机反转工况；所述可逆轴流送风机通过送风道和送风口与主隧道洞室连接；所述轴流排烟风机通过排风道和排风口与主隧道洞室连接。本发明结构简单，设备成熟可靠、安装简便。通过有效控制可逆轴流送风机的转向，可以满足正常工况下向隧道送风，火灾工况逆转向外排烟，作为排烟风机的备用风机，保障排烟系统的可靠性和通风系统的经济性。技术研发人员：宋超业,刘飞,叶东明,陈洋,刘昭,张美琴,贾继斌,朱祝龙,吕书清,李兆龙,曹灿,李晓明受保护的技术使用者：中铁城市发展投资集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11