紧急避险设施内生命保障方案研究

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1、1绪论1.2.2生命保障方案实现方式的研究现状(1)氧气供给方式。人的生存时刻需要氧气维持，但适宜人呼吸的氧气浓度在18.5%～22.5%之间。因此，密闭空间中的氧气供应装置应满足三个条件；a.尽量供应组分接近空气组分的气体，纯氧气应先经过混气再进入紧急避险设施供呼吸；b.能够做到持续不间断地供应氧气，一般通过两套以上独立的供气系统来实现；c.能够调节氧气释放速率与紧急避险设施内人员消耗速率达到一致，以稳定氧气的浓度[13]。目前，国外矿用紧急避险设施的氧气供应有以下方式[1]：①高压氧气。高压氧气一般情况下储存在高压氧气钢瓶中。与空气相比较，压缩氧气钢瓶体积小、含氧量大，且氧气能够通过

2、人体的呼吸作用而转化为基本同等体积的二氧化碳，被处理后不影响整个避险设施内空气各组分的压力，可作为煤矿井下紧急避险设施中的主要氧气供应源。但应注意的是，高压氧气在矿井中属于危险源，安装、使用及维护均需要严格管理。同时，氧气浓度较高时不适宜人体直接呼吸，需要经过与紧急避险设施内原有气体或压缩空气混合后使用。②压缩空气。压缩空气可以通过钢瓶储存和矿井压风管路两种方式来提供。压缩空气可以直接用来满足煤矿井下紧急避险设施内避险人员的呼吸，但矿井压风管路在发生事故时可能受到破坏，导致管路破裂或中断。选用压缩空气钢瓶提供压缩空气的方式需要大量的钢瓶，在矿井或避险设施内大量布置存在一定危险；同时，压缩

3、空气中含有的大量N2等不可用于呼吸的气体也会影响煤矿井下紧急避险设施内空气的组分含量，增加泄压次数。对于避险设施矿井压风管路属于外界输入气源，可作为一级供氧措施，而压缩空气瓶一般情况用作紧急避险设施内的备用气源，在正常氧气供应中断时提供备用或同时与高压氧气混合使用，同时用于紧急避险设施入口处过渡室的气幕喷淋系统。③应急氧源。在避险过程中，紧急避险设施内的氧气供应可能由于意外而中断。因此，在内部设置应急氧源也是很必要的。氧烛是国外紧急避险设施中经常使用的应急氧源。氧烛是采用催化剂、氯酸盐、粘结剂混合压制成形的固体型制氧材料，与高压氧气瓶相比，氧烛单位体积含氧量远高于氧气钢瓶。另外，氧烛运行

4、后不受外界温度和压力的干扰，在短时间内可以释放出大量氧气。如英国某公司生产的氧烛能在不到半个小时的时间内释放总量大于700L的氧气，这完全可以使24m3的空间内氧气的浓度从18%上升至21%，但释放氧气的同时会使紧急避险设施内压力升高约3000Pa，让人感觉不适。因此在煤矿紧急避险设施内使用氧烛可能造成其内氧气浓度和压力过高。此外，氧烛在启动和反应过程中可能产生微量的一氧化碳和氯气，增加紧急避险设施内的有毒有害气体处理负荷，使用时应该非常注意。(2)有毒有害气体去除方式。紧急避险过程中，人员进入紧急避险设施里面，会随着人体的新陈代谢而产生出一些对人体生存有伤害的气体，包括：大量的二氧化碳

5、和微量3西安科技大学硕士学位论文的一氧化碳、甲烷等有毒有害气体。二氧化碳污染是最主要、最直接关系到避险人员生命安全的首要污染物。在密闭环境中，由于人自身的活动，二氧化碳浓度会迅速升高，成为威胁人身安全的最主要因素，是密闭空间内避险人员生存而首要解决的问题[14-15]。脱除空气中二氧化碳的研究主要可分为化学吸收法、膜分离法、固胺树脂法、分子筛法和电化学法。①应用化学吸收去除密闭空间内的二氧化碳的研究。栗婧，金龙哲，汪声[16]认为目前使用最有效、比较广泛、最可行的去除二氧化碳技术就是利用各种消耗性物质，因为二氧化碳是一种酸性气体，所以强碱都是二氧化碳的良好吸收药剂。常用吸收药剂的有超氧化

6、钾、氢氧化锂、碱石灰等。这些方法通常实现起来技术比较简单，反应彻底、可靠，有些化学物质与二氧化碳反应还会产生氧气，对紧急避险设施内的生命保障系统也有很大的意义。由于紧急避险设施其空间等方面特殊要求，一般常采用碱金属的氢氧化物吸收呼吸产生的二氧化碳气体。并结合多种常见吸收剂的优缺点，最终选用碱石灰作为二氧化碳吸收剂。制定出一种二氧化碳的去除装置：二氧化碳的去除首先主要通过药剂的过滤吸附，去除装置的底部安装有防爆风机，使去除装置内形成负压腔，进而形成空气循环过程。药剂吸收床采用抽屉式设计方案，为了方便药剂的更换，底部设计为网格式底板。整个净化装置主要由沉降室、吸收床、风机3个部分组成，其中吸

7、收床和风机是去除装置的主要部件，沉降室主要是为了防止破碎的吸收剂被吸入风机而造成风机的损坏。为了方便控制紧急避险设施内二氧化碳的净化速率、减少能耗，进而达到最优效果的净化效果，在净化装置内安装了隔爆接线盒和隔爆调速控制器。朱天乐[17]指出可以采用氢氧化锂作为高效的二氧化碳吸收剂，并提出一种药剂及装置的设置方式可使氢氧化锂利用率提高到大约92%。②应用膜分离法去除密闭空间内的二氧化碳的研究。叶向群，孙亮，等[18]针对空气中二氧化碳