HXQL型過濾式空氣呼吸器在礦場的使用效

1 引言

柴油設備具有生產能力大、機動靈活、效率高等優點，在礦山井下有著廣泛的應用前景。但柴油設備在生產過程中將產生有毒有害物質，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，作業環境中有毒有害物質的濃度會經常超標。工人長期工作在這樣的環境中，將嚴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。

本研究的過濾式呼吸器，就是供柴油設備作業的操作人員佩戴，使其免受塵毒的危害。經過在實驗室和梅山礦采礦場一l98m水平的柴油鏟運機上試驗，結果表明，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，具有較好的防護效果。

2呼吸器結構原理及主要參數

2.1呼吸器結構原理

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

面罩是以普通防塵口罩為主體，加設側向送風閥，面罩連接管是伸縮強的軟管，風機為小型離心風機，額定電壓為4.0V，額定轉速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，內分層裝有化學藥劑:NaCIO₃、活性炭，氧化劑Na₂CO₃以及MnO,CuO等。控制部分采用可調式三端穩壓集成電路，使風機兩端電壓控制在4.0-4.5V之間連續可調。

圖1 呼吸器結構原理

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

其原理為作業環境內的污風由小風機抽風，進人濾塵盒濾塵，濾毒罐濾除油煙,CO,NO₂等有毒有害物質后，經軟管送人呼吸面罩，供操作人員呼吸。

2.2主要參數

根據安全規程有關規定，呼吸器主要設計參數為:

送風量: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呼吸器實驗室試驗

實驗室試驗包括濾塵性能和濾毒性能試驗:在實驗室內對濾料進行了測試分析。

3.1過誰邢濾塵性能測試與分析

3.1.1濾塵材料性能測定方法

評價濾塵材料的濾塵性能主要有三個指標:阻力、捕塵效率、容塵量。

試驗是在通風防塵實驗室的濾料性能測試裝置上進行的，如圖2。

圖2 濾塵材料性能測試裝置

為了控制試驗風筒內的粉塵濃度均勻，利用等速回轉的圓盤進行定量發塵。圓盤上刻有不同寬度與深度的溝槽，壓縮空氣引射器人口設在環形溝槽上，打開壓縮空氣，溝楷內的粉塵便被吸人并射向風筒內;改變圓盤馳動電機轉速和引射器位置，可改變發塵量，從而達到控制風筒內粉塵之目的。濾料阻力用傾斜微壓計測定，精度為1.0Pa,濾料效率由鞍勞D-4型粉塵采樣器等速采樣，計算求得。熱球風速儀側定道管內風速。試驗粉塵為磁鐵礦試驗塵，相對密度2.85。濾料試樣尺寸:350mm×350mm。

3,1.2測試結果及分析

在實驗室共進行了下列項目的測試:濾料初阻力，濾料阻力與容塵量的關系，濾料容塵量與凈化效率的關系。其結果如圖3。

綜合側試數據及整理繪制的曲線，作如下分析:

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

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

圖3濾塵材料容塵.、阻力、凈化效率的關系

(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系，但主要取決于濾料的結構，如圖3所示.隨容塵量增加，阻力上升緩慢。綜上所述，組合濾料特性見表l。

3.2濾毒性能試驗

3.2.1濾毒性能測試方法

為了使被試驗氣體與井下柴油設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，使氣體通過濾毒雛，測定過濾罐兩側氣體試樣濃度。側試儀器為光電比色分析儀，根據測試濃度計算效率。

圖4氣體試驗流程

3.2.2濾毒罐性能測試

濾毒材料的濾毒效能包括濾毒效率和有效過濾時間。參照有關標準及規范，對濾毒材料的過濾性能進行測定，并與常規過濾罐作對比。

(1)凈化效率測定。如圖4所示采樣點采樣，計算凈化效率見表2。

表2凈化性能試驗表

由表2可見，平均凈化效率達96 ％以上，而國產普通過濾罐凈化效率僅為58％

(2)凈化效率與時間的關系。凈化時間的試驗根據試驗氣體通過濾毒罐后。測定過濾前后氣體中毒物濃度，計算凈化效率，并觀測與過濾時間的關系。

由圖5可見，凈化時間達24h時，凈化效率幾乎不變。

圖5過漁時間與凈化效率關系

4 現場試驗

梅山礦業公司采礦場采用無底柱分段崩落法采礦。由于從一198m水平開始，礦塊結構參數變化，采礦進路由50m改為75m。進一步增加了工作面通風的難度。因此。柴油鏟運機司機在進路出礦過程中，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，提高工時利用率，該礦業公司于1995年立項，與馬鞍山礦山研究院合作.在一198m水平的一臺柴油鏟i}機上，試驗側試HXQL型呼吸器防護性能。

4.1測定方法及測定儀器

粉塵及有毒氣體的測定，依據有關的國家標準和行業規范進行。測定儀器為:粉塵用Fc-Ⅱ型粉塵采樣器測定。NOx.CO用光電比色分析儀測定。

4.2作業場所有毒有害物濃度測度

通過對鏟運機工作進路中環境的有毒有害物質濃度測定，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，均超過國家衛生標準，應采取一定的防護措施。

4.3過濾器的濾塵性能試驗

4.3.1濾塵效果

通過對呼吸器出口的粉塵濃度測定，采樣時取呼吸器出口的部分氣體，粉塵濃度為0.6 –0.8 mg/m，達到國家衛生標準(<2 mg/m)。

4.3.2濾塵材料使用時間

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

現場試驗表明，更換濾料在前述的現場環境濃度中，使用時間達8一10d,

4.4過濾器濾毒性能

4.4.1濾毒效果

鏟運機在進路工作時，對呼吸器供氣口毒物(CO、NOx)測定表明，Nx濃度為0.62-1.38mg/m³,CO濃度1～18mg/m³，均達到國家衛生標準(NOx : < 30mg/m3，CO:<5mg/m3)。

4.4.2過濾時間試驗

濾毒藥劑有效過濾時間長短直接影響到呼吸器的應用條件和前景，藥劑使用時間越長，運行費用越低。現場試驗表明，隨著出礦量增加，過濾時間延長，其濾毒效果幾乎不變。當鏟運機出礦量達10320t時，凈化器出口氣體毒物濃度仍達到衛生標準，效果穩定，具有較好防護效果。

綜上所述，過濾式空氣呼吸器現場試驗結果如表3所示。

4.5經濟分析

梅山礦采礦場多級機站通風系統形成后，礦塊聯絡巷形成新鮮風流，長進路鏟運機司機防護措施采用個體防護裝置，即佩戴過濾式空氣呼吸器防護塵毒的危害是適宜的。

實驗室與現場試驗表明，該裝置的性能是可靠的。以該礦的一198m水平一臺鏟運機上配置進行費用分析，噸礦石成本僅增加0.018元(詳見表4〕，是一種經濟有效的防護裝置。

5 結語

(1) HXQL過濾式空氣呼吸器濾毒濾塵效果較好，供氣質量達到國家衛生標準.

(2)過濾式空氣呼吸器采用正壓送風結構、工人佩戴方便舒適，且整個裝置不影響工人的操作。

(3)過濾材料更換時間適中，每噸礦石成本僅增加為0.018元，是一經濟有效的防護裝置。

(4)該呼吸器作適當改進后，還可適用于鑿巖、噴漿等作業場所，具有較大的推廣應用價值。