避难硐室手摇空气净化系统空气净化一体机.docx

手摇空气净化系统使用说明阿鲁科尔沁旗温都花煤矿2014年7月目录1 空气净化系统概述 12 CO 净化处理 22.1 CO净化目标 22.2 CO净化方法 22.3 CO净化药品用量计算 22.4 CO净化处理系统 32.4.1 净化装置 32.4.1 工作原理 42.4.2 使用方法 42.4.3 注意事项 53 CO2净化处理 53.1 CO2净化目标 53.2 CO2净化方法 53.3 CO2药品用量计算 53.4 CO2净化系统 63.4.1 CO2净化系统原理 63.4.2 使用方法 73.4.3 注意事项 71 空气净化系统概述空气净化系统是为了去除井下人员进入避难硐室时从外界带入的有毒有害气体（CO、 CH4等），以及人体代谢产生的co、co2、h2s等有毒有害气体，以保障在额定防护时间内 硐室内避险人员的身体健康根据《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》的要求：紧急避险设施内部环境中O2 含量应该在 18.5%〜23.0%之间，CO2W1.0%, CH4WI.O%, COW24X10-6有害气体去 除设施处理CO2能力应不低于每人0.5 L/min,处理CO的能力应能保证20分钟内CO浓度 由 0.04%降到 0.0024%。

常用的空气净化方法有化学反应法、催化燃烧法、吸附净化法、负离子法、光催化法静电式净化法等，各种净化方式均有其优点及缺点根据硐室的特殊情况，我公司对CO净 化采用常温净化催化法进行处理，使用贵金属作为常温催化剂，使空气中的CO与o2在常 温下发生化学反应生成co2,常温催化净化法具有操作简单、安全稳定等优点我公司对 CO2的净化则采用化学吸收法进行处理，使用碱与CO2反应生成碳酸盐与H2O消除CO2, 化学反应法操作简单、化学反应平稳，产生的化学热量小等优点；硐室内ch4、h2s的净化 则采用活性炭进行吸附处理，使用活性炭的毛细管对杂质进行吸附，达到ch4及异味的祛 除2 CO 净化处理2.1 CO 净化目标避险人员在密闭环境中自身会代谢产生一氧化碳，CO浓度过高将对硐室内遇险人员的 健康造成严重性危害，《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》规定要求：CO的处理 能力应能保证20分钟内CO浓度由0.04%降到0.0024%2.2 CO 净化方法永久避难硐室内CO净化方法采用常温净化催化法在催化剂的作用下，CO和O2发生 反应，生成CO2CO催化剂为贵重金属催化物贵金属催化剂催化性能强，且遇水不会失 活，适合用作CO的常温试剂。

将CO常温催化剂制作成CO净化模块，放置在净化装置内 实现CO的净化处理2.3 CO 净化药品用量计算催化剂用量的与催化剂本身的性能、风机的风量、空间内循环状况密切相关，对于催化 剂本身的性能，主要衡量指标是指定空速下的催化转化率，即在某指定空速下，催化剂对 CO 的催化转化能力，基于此计算催化剂的用量参照煤矿救生系统对空气净化系统的要求 空气净化系统处理CO的能力应能保证在20min内将CO浓度由0.04%降到0.0024%以下，在 额定防护时间内舱内一氧化碳浓度不超过24ppm因此20min脱除一氧化碳计算如下：空速的定义：规定的条件下，单位时间单位体积催化剂处理的气体量，单位为m3/(m3 催化剂・h),可简化为时间h-1空速是用来表征催化剂性能的指标，通常用来评估催化剂 的处理能力假定使用催化剂40kg，催化剂密度为650kg/m3风机风量 8100空速二所用催化剂体积=(40/650) =i30000h-l该空速下催化剂对一氧化碳的催化转化率以60%计算，经迭代计算，硐室内一氧化碳浓度从 400ppm 降至 24ppm 需要 11.7 分钟以上计算说明采用40kg催化剂可以满足本硐室一氧化碳消除的要求。

此外，由于硐室内空气中的水及硫化物会造成该型催化剂中毒甚至失去活性，因此，在 空气流经贵金属催化剂之前必须对空气进行脱硫和干燥处理 CO 净化系统设置有活性炭层 及干燥剂层，可对空气进行脱硫和干燥，保护贵金属催化剂2.4 CO 净化处理系统2.4.1 净化装置CO 净化装置外形图如图2.1 所示：出料口..酬口1-4艷PE化采统-■w>Uh w凶丹冷 I 1LE图 2.1 净化净化系统外形图该净化系统采用先进的无源设计理念，运用手摇离心式风机功率约800W出口处出风量 达到约1000m3/h；出口全压1230-580Pa处理CO的能力应能保证20分钟内CO浓度由0.04% 降到 0.0024%2.4.1 工作原理CO 净化处理系统原理图如图2.2 所示：如 393 O(=1 (=3 CZ! ■=■ ■=> ■=■HM中乐哄空气净化条统U：1-钊＞N ：妙」也吕丰um._bl ： i ： 16MU1ftl2.2 CO 净化处理系统原理图使用时人为摇动净化装置风机摇杆，手摇风机可进行人为控制转速，从而控制空气流速 和流经系统的空气流量风机为抽吸式风机，可在出风口处产生正压，可有效的将室内空气 进行转换。

进风口设计为多孔状面板，空气可自由从小孔进入系统装置内，系统内部药剂盒 均可自由抽取式抽屉盒，有利于常用药剂失效后进行快速更换药剂和外界完全密封，气体 流经吸收药品，CO吸收净化率达95%以上2.4.2 使用方法发生矿难时，首先进入硐室的避险人员迅速取出抽屉盒，将硐室内储存的CO去除剂、 活性炭、干燥剂等装填好，推入净化系统装置，然后摇动风机控制摇杆，观察CO监测器是 否超标药剂层工作一段时间后，贵金属催化剂失活，CO浓度达到设定的报警值，这时报 警系统启动，遇险人员在监测系统的提示下更换新试剂，将失活的药剂倒入特定的回收装置2.4.3 注意事项> 使用时注意将贵金属催化剂密封保存好，并定期检查催化剂是否失活，如若失活请 及时更换药剂；> 贵金属催化剂使用一段时间后会失活，请及时更换药剂3 CO2 净化处理3.1 CO2净化目标《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》规定：额定防护时间内，硐室内 CO2 浓 度小于1.0%，有害气体去除设施处理CO2净化速率不低于每人0.5L3.2 CO2净化方法化学吸收法是利用某些物质与co2发生化学反应，从而去除密闭空间内的二氧化碳 通常采用碱性固态物质，如钠石灰、超氧化钾等。

化学反应吸收法操作简单、化学反应平稳， 容易实现co2的净化，但是化学吸收法需要定时更换co2去除剂，co2去除剂储存量大化学反应吸收法又可采用CO2与超氧化钾反应或CO2与钠石灰反应来实现考虑到CO2 与超氧化钾反应会产生大量的化学热，对于密闭硐室的制冷极为不利，因此我公司在 co2 吸收和处理上主要采用CO2与钠石灰反应吸收CO2采用医用钠石灰，并制作成CO2净化模块净化CO2,其主要成分为氢氧化钙 净化原理为：CO2+Ca(OH)2=CaC03|+H20CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)23.3 CO2药品用量计算按照《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》要求： CO2 净化速率不低于0.5 L /mi n,按最低标准进行计算，总CO2净化量计算公式为：V 二v・N -1 (3-2)co2 P其中：v -CO2人均净化速率，L/min,N P - 人数，t -防护时间，永久避难硐室可容纳人数为100人，额定防护时间为72 小时，根据式3-2得总共需要去除CO2量为：V = v ・N -1 = 0.5 x100X 72 X 60 = 21.6 x104 L co2 P考虑20%的工程余量，总CO2去除量为25.92 x 104 L。

根据多次真人试验结果，硐室内人员呼出的二氧化碳量约为0.26L/min -人，由式3-2 可知，100人的避难硐室72小时内共需去除CO2量为：V = v -N -1 = 0.26 x100x 72x 60 = 11.232x104 L co2 P按1.2倍的安全系数计算，所需CO2净化量为13.4784 x 104 L钠石灰对CO2的净化 能力为225 L/kg ，计算需要的钠石灰总量为：13.4784 x 104225-599 kg由于在化学生氧系统中，化学氧模块可吸收co2,因此可完全利用化学氧的反应消除人 体呼吸所产生的CO2，化学氧模块配备了 100人24小时的用量，因此在化学氧模块的使用 中可不运用钠石灰吸收多余的CO2由于暂行规定硐室生存时间为96小时，剩余72小时的 2时间内配备了 600 kg钠石灰吸附剂，可完全满足对CO2的吸收3.4 CO2 净化系统3.4.1 CO2净化系统原理CO2净化原理如图3.1所示:钿去Ih*'空乜净化泵统-= I ^2~ II图3.1 CO2净化系统原理图CO2净化处理系统离心式风机、风机控制器、药剂抽屉盒、药剂层等组成出从ACO2净化系统的工作原理为：（1）人为摇动风机摇杆室内形成空气流动，风机在出风口压力，空气由进风口处进入 净化装置；（2） 进入净化装置的空气流经钠石灰药剂层，空气中的CO2与钠石灰进行化学反应， 生成CaCO3和H2O，实现CO2的去除；（3） 经过净化的空气由出风口处排出，供硐室内人员进行呼吸。

3.4.2 使用方法矿难发生时，避险人员将净化装置的钠石灰抽屉盒取出，将硐室内储存的钠石灰平铺于 抽屉盒中，并推入净化装置箱，摇动风机控制摇杆，并同时观察环境监测仪观察co2监 测仪读数是否在正常范围内3.4.3 注意事项◊ 使用时注意将钠石灰保存好，并定时检查钠石灰是否失效，如若失效请定时更换;◊ co2净化装置运行一段时间后CO2药剂层会失效，注意观察监测仪读数是否在正常范围内，如若读数过高，请检查钠石灰是否变色，变色请及时更换药剂。