HXQL型過(guò)濾式空氣呼吸器在礦場(chǎng)的使用效

1 引言

柴油設(shè)備具有生產(chǎn)能力大、機(jī)動(dòng)靈活、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在礦山井下有著廣泛的應(yīng)用前景。但柴油設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中將產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，主要有CO,NO_z,C_m H_m,黑煙(碳粒)以及大量的粉塵。如不采取措施，作業(yè)環(huán)境中有毒有害物質(zhì)的濃度會(huì)經(jīng)常超標(biāo)。工人長(zhǎng)期工作在這樣的環(huán)境中，將嚴(yán)重危害工人身體健康，輕者有咳嗽、胸悶、呼吸不楊、頭痛等癥狀;重者引起肺氣腫、窟癥等疾病，是一退待解決的間題。

本研究的過(guò)濾式呼吸器，就是供柴油設(shè)備作業(yè)的操作人員佩戴，使其免受塵毒的危害。經(jīng)過(guò)在實(shí)驗(yàn)室和梅山礦采礦場(chǎng)一l98m水平的柴油鏟運(yùn)機(jī)上試驗(yàn)，結(jié)果表明，該裝置的濾塵效率>99%，濾毒(CO, NO_z)效率>85％，工人佩戴方便舒適，具有較好的防護(hù)效果。

2呼吸器結(jié)構(gòu)原理及主要參數(shù)

2.1呼吸器結(jié)構(gòu)原理

本裝置采用固定式，操作人員只需佩戴自己的口罩，使用時(shí)，將口罩與軟管連接即可。其結(jié)構(gòu)如圖1

面罩是以普通防塵口罩為主體，加設(shè)側(cè)向送風(fēng)閥，面罩連接管是伸縮強(qiáng)的軟管，風(fēng)機(jī)為小型離心風(fēng)機(jī)，額定電壓為4.0V，額定轉(zhuǎn)速9000r/min ,額定電流0.4A。濾塵盒為塑料制作，夾持化纖立體濾料。濾毒罐為合金鋁罐，內(nèi)分層裝有化學(xué)藥劑:NaCIO₃、活性炭，氧化劑Na₂CO₃以及MnO,CuO等。控制部分采用可調(diào)式三端穩(wěn)壓集成電路，使風(fēng)機(jī)兩端電壓控制在4.0-4.5V之間連續(xù)可調(diào)。

圖1 呼吸器結(jié)構(gòu)原理

1.面罩連接管 2.濾毒罐 3.隔板 4.連接件 5.連接軟管 6.風(fēng)帆 7.濾塵盒 8.控制部分

其原理為作業(yè)環(huán)境內(nèi)的污風(fēng)由小風(fēng)機(jī)抽風(fēng)，進(jìn)人濾塵盒濾塵，濾毒罐濾除油煙,CO,NO₂等有毒有害物質(zhì)后，經(jīng)軟管送人呼吸面罩，供操作人員呼吸。

2.2主要參數(shù)

根據(jù)安全規(guī)程有關(guān)規(guī)定，呼吸器主要設(shè)計(jì)參數(shù)為:

送風(fēng)量:15一25 L/min

呼吸閥呼氣阻力:50Pa

呼吸閥吸氣阻力:10Pa

供氣口粉塵濃度:< 2mg/m3

供氣口CO濃度:< 30mg/m3

供氣口NO₂濃度:<5mg/m3

3呼吸器實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)包括濾塵性能和濾毒性能試驗(yàn):在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)濾料進(jìn)行了測(cè)試分析。

3.1過(guò)誰(shuí)邢濾塵性能測(cè)試與分析

3.1.1濾塵材料性能測(cè)定方法

評(píng)價(jià)濾塵材料的濾塵性能主要有三個(gè)指標(biāo):阻力、捕塵效率、容塵量。

試驗(yàn)是在通風(fēng)防塵實(shí)驗(yàn)室的濾料性能測(cè)試裝置上進(jìn)行的，如圖2。

圖2 濾塵材料性能測(cè)試裝置

為了控制試驗(yàn)風(fēng)筒內(nèi)的粉塵濃度均勻，利用等速回轉(zhuǎn)的圓盤(pán)進(jìn)行定量發(fā)塵。圓盤(pán)上刻有不同寬度與深度的溝槽，壓縮空氣引射器人口設(shè)在環(huán)形溝槽上，打開(kāi)壓縮空氣，溝楷內(nèi)的粉塵便被吸人并射向風(fēng)筒內(nèi);改變圓盤(pán)馳動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速和引射器位置，可改變發(fā)塵量，從而達(dá)到控制風(fēng)筒內(nèi)粉塵之目的。濾料阻力用傾斜微壓計(jì)測(cè)定，精度為1.0Pa,濾料效率由鞍勞D-4型粉塵采樣器等速采樣，計(jì)算求得。熱球風(fēng)速儀側(cè)定道管內(nèi)風(fēng)速。試驗(yàn)粉塵為磁鐵礦試驗(yàn)塵，相對(duì)密度2.85。濾料試樣尺寸:350mm×350mm。

3,1.2測(cè)試結(jié)果及分析

在實(shí)驗(yàn)室共進(jìn)行了下列項(xiàng)目的測(cè)試:濾料初阻力，濾料阻力與容塵量的關(guān)系，濾料容塵量與凈化效率的關(guān)系。其結(jié)果如圖3。

綜合側(cè)試數(shù)據(jù)及整理繪制的曲線(xiàn)，作如下分析:

(1)化纖濾料的初始阻力直接受濾料結(jié)構(gòu)特性的影響，它不僅決定于纖維絲經(jīng)和排列方式。而且與濾料厚度和孔隙度有關(guān)。

(2)化纖組合濾料不僅凈化效率高，而且穩(wěn)定。從圖3可見(jiàn)，濾塵效率大于98.5％。

圖3濾塵材料容塵.、阻力、凈化效率的關(guān)系

(3)濾料容塵特性好，不僅臨界條件下的容塵量高，而且在相同容塵量的情況下，可獲

得較高的凈化效率，且阻力增加很小。

       (4)濾料容塵后的阻力，雖與濾料初阻力有一定關(guān)系，但主要取決于濾料的結(jié)構(gòu)，如圖3所示.隨容塵量增加，阻力上升緩慢。綜上所述，組合濾料特性見(jiàn)表l。

3.2濾毒性能試驗(yàn)

3.2.1濾毒性能測(cè)試方法

為了使被試驗(yàn)氣體與井下柴油設(shè)備排氣中有害成分相似，采用圖4所示配氣流程，即利用氣體混合器將空氣、CO,NO₂氣體混合，利用抽氣泵抽氣，使氣體通過(guò)濾毒雛，測(cè)定過(guò)濾罐兩側(cè)氣體試樣濃度。側(cè)試儀器為光電比色分析儀，根據(jù)測(cè)試濃度計(jì)算效率。

圖4氣體試驗(yàn)流程

3.2.2濾毒罐性能測(cè)試

濾毒材料的濾毒效能包括濾毒效率和有效過(guò)濾時(shí)間。參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，對(duì)濾毒材料的過(guò)濾性能進(jìn)行測(cè)定，并與常規(guī)過(guò)濾罐作對(duì)比。

(1)凈化效率測(cè)定。如圖4所示采樣點(diǎn)采樣，計(jì)算凈化效率見(jiàn)表2。

表2凈化性能試驗(yàn)表

由表2可見(jiàn)，平均凈化效率達(dá)96 ％以上，而國(guó)產(chǎn)普通過(guò)濾罐凈化效率僅為58％

(2)凈化效率與時(shí)間的關(guān)系。凈化時(shí)間的試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)氣體通過(guò)濾毒罐后。測(cè)定過(guò)濾前后氣體中毒物濃度，計(jì)算凈化效率，并觀(guān)測(cè)與過(guò)濾時(shí)間的關(guān)系。

由圖5可見(jiàn)，凈化時(shí)間達(dá)24h時(shí)，凈化效率幾乎不變。

圖5過(guò)漁時(shí)間與凈化效率關(guān)系

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

梅山礦業(yè)公司采礦場(chǎng)采用無(wú)底柱分段崩落法采礦。由于從一198m水平開(kāi)始，礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)變化，采礦進(jìn)路由50m改為75m。進(jìn)一步增加了工作面通風(fēng)的難度。因此。柴油鏟運(yùn)機(jī)司機(jī)在進(jìn)路出礦過(guò)程中，深受粉塵、C0,NO，等有毒有害物的危害。為了保障工人身體健康，提高工時(shí)利用率，該礦業(yè)公司于1995年立項(xiàng)，與馬鞍山礦山研究院合作.在一198m水平的一臺(tái)柴油鏟i}機(jī)上，試驗(yàn)側(cè)試HXQL型呼吸器防護(hù)性能。

4.1測(cè)定方法及測(cè)定儀器

粉塵及有毒氣體的測(cè)定，依據(jù)有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范進(jìn)行。測(cè)定儀器為:粉塵用Fc-Ⅱ型粉塵采樣器測(cè)定。NOx.CO用光電比色分析儀測(cè)定。

4.2作業(yè)場(chǎng)所有毒有害物濃度測(cè)度

通過(guò)對(duì)鏟運(yùn)機(jī)工作進(jìn)路中環(huán)境的有毒有害物質(zhì)濃度測(cè)定，其粉塵、黑煙的濃度為9.4一14.4mg/m3,CO的濃度為40一75mg/m3，NO的濃度為8.5-15.4mg/m3，均超過(guò)國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)采取一定的防護(hù)措施。

4.3過(guò)濾器的濾塵性能試驗(yàn)

4.3.1濾塵效果

通過(guò)對(duì)呼吸器出口的粉塵濃度測(cè)定，采樣時(shí)取呼吸器出口的部分氣體，粉塵濃度為0.6 –0.8 mg/m，達(dá)到國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(<2 mg/m)。

4.3.2濾塵材料使用時(shí)間

三維組合濾料使用時(shí)，隨著過(guò)濾時(shí)間延長(zhǎng)，容塵量增加，阻力增大，凈化效率升高。但容塵量達(dá)到一定值時(shí)，阻力增加緩慢，此時(shí)，有部分粉塵穿透濾料，從而使凈化效率略有下降，這時(shí)應(yīng)更換過(guò)濾材料。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，更換濾料在前述的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境濃度中，使用時(shí)間達(dá)8一10d,

4.4過(guò)濾器濾毒性能

4.4.1濾毒效果

鏟運(yùn)機(jī)在進(jìn)路工作時(shí)，對(duì)呼吸器供氣口毒物(CO、NOx)測(cè)定表明，Nx濃度為0.62-1.38mg/m³,CO濃度1～18mg/m³，均達(dá)到國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(NOx : < 30mg/m3，CO:<5mg/m3)。

4.4.2過(guò)濾時(shí)間試驗(yàn)

濾毒藥劑有效過(guò)濾時(shí)間長(zhǎng)短直接影響到呼吸器的應(yīng)用條件和前景，藥劑使用時(shí)間越長(zhǎng)，運(yùn)行費(fèi)用越低?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，隨著出礦量增加，過(guò)濾時(shí)間延長(zhǎng)，其濾毒效果幾乎不變。當(dāng)鏟運(yùn)機(jī)出礦量達(dá)10320t時(shí)，凈化器出口氣體毒物濃度仍達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，效果穩(wěn)定，具有較好防護(hù)效果。

綜上所述，過(guò)濾式空氣呼吸器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

4.5經(jīng)濟(jì)分析

梅山礦采礦場(chǎng)多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)形成后，礦塊聯(lián)絡(luò)巷形成新鮮風(fēng)流，長(zhǎng)進(jìn)路鏟運(yùn)機(jī)司機(jī)防護(hù)措施采用個(gè)體防護(hù)裝置，即佩戴過(guò)濾式空氣呼吸器防護(hù)塵毒的危害是適宜的。

實(shí)驗(yàn)室與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，該裝置的性能是可靠的。以該礦的一198m水平一臺(tái)鏟運(yùn)機(jī)上配置進(jìn)行費(fèi)用分析，噸礦石成本僅增加0.018元(詳見(jiàn)表4〕，是一種經(jīng)濟(jì)有效的防護(hù)裝置。

5 結(jié)語(yǔ)

(1) HXQL過(guò)濾式空氣呼吸器濾毒濾塵效果較好，供氣質(zhì)量達(dá)到國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn).

(2)過(guò)濾式空氣呼吸器采用正壓送風(fēng)結(jié)構(gòu)、工人佩戴方便舒適，且整個(gè)裝置不影響工人的操作。

(3)過(guò)濾材料更換時(shí)間適中，每噸礦石成本僅增加為0.018元，是一經(jīng)濟(jì)有效的防護(hù)裝置。

(4)該呼吸器作適當(dāng)改進(jìn)后，還可適用于鑿巖、噴漿等作業(yè)場(chǎng)所，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。