張重杰

（山西新華化工有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)研究所，山西 太原 030051）

1 概 述

20世紀(jì)90年代，為了解潛艇服役一定年限后艙內(nèi)空氣有害組分變化情況，有關(guān)單位曾派專家隨潛艇出海進(jìn)行遠(yuǎn)航跟蹤監(jiān)測，定性檢測出368種組分，定量檢測出67種。檢測報(bào)告表明，368種組分多數(shù)屬于低毒或微毒，也有部分中等毒性物質(zhì)和一些劇毒物質(zhì)，比如苯等[1]。這些都會對艇員產(chǎn)生危害，導(dǎo)致一些職業(yè)病的產(chǎn)生和戰(zhàn)斗力下降。

密閉艙由于空氣不流通、四周密閉，工作人員的生活、工作、機(jī)器設(shè)備的運(yùn)行以及材料表面物質(zhì)的揮發(fā)都會導(dǎo)致空間內(nèi)產(chǎn)生大量的有害氣體。實(shí)際測試發(fā)現(xiàn)，其中大部分氣體會對人帶來危害，如果不加以控制，將會對工作人員造成傷害，同時(shí)，電線短路或設(shè)備操作不當(dāng)?shù)染赡茉斐苫馂?zāi)。由于密閉艙空氣不流通，電線等物品的燃燒或燃燒不完全可能造成密閉艙內(nèi)瞬時(shí)產(chǎn)生大量的煙霧以及CO和氫氰酸等一些有毒有害氣體。從而導(dǎo)致在較長一段時(shí)間內(nèi)人員無法進(jìn)行正常的生活、工作，對艙內(nèi)的設(shè)備、設(shè)施也有一定的損傷。

因此，密閉艙室在空氣質(zhì)量無法滿足人員正常生活、工作時(shí)，應(yīng)使用快速空氣凈化裝置，保證在較短的時(shí)間內(nèi)將密閉艙室內(nèi)空氣質(zhì)量達(dá)到允許的范圍。

國內(nèi)研究人員對有害氣體的凈化及控制進(jìn)行了研究[2-10],但目前尚未見到有學(xué)者對可移動煙霧快速凈化裝置進(jìn)行系統(tǒng)研究。

2 可移動煙霧快速凈化裝置設(shè)計(jì)

可移動煙霧快速凈化裝置主要由風(fēng)機(jī)、粗濾器、高效過濾器、拉桿、滑輪、殼體等組成。煙霧混合空氣先徑過甩塵風(fēng)機(jī)濾除塵土等大顆粒物質(zhì)，再經(jīng)過粗濾器濾除直徑大于10 um的顆粒，再經(jīng)過高效過濾器濾除0.3~10 um的微粒，最后輸出清潔空氣。圖1是煙霧快速空氣凈化裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 煙霧快速空氣凈化裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3 煙霧快速凈化模擬試驗(yàn)研究

表1 煙霧快速凈化模擬試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)?zāi)M艙容積4.94 m3，空氣凈化裝置由風(fēng)機(jī)、連接管路、高效過濾器和電源組成。其中高效過濾器的過濾效率大于99.999%。試驗(yàn)開始，首先利用小型發(fā)煙爐將透平油加熱、汽化。通過調(diào)節(jié)爐溫和壓縮空氣壓力使油霧粒子分散度達(dá)到約0.3 um，當(dāng)艙內(nèi)初始濃度達(dá)到2 500 mg/m3左右時(shí)，艙內(nèi)可見度為0，關(guān)閉發(fā)煙爐，開啟空氣凈化裝置，開始計(jì)時(shí)。每隔1 min對艙內(nèi)油霧濃度檢測一次，并觀察艙內(nèi)的可見度。試驗(yàn)結(jié)果，見表1。

試驗(yàn)結(jié)果表明，空氣凈化裝置的內(nèi)循環(huán)過濾通風(fēng)可以快速有效地清除火災(zāi)后的煙霧，過濾通風(fēng)3 min后艙內(nèi)煙霧基本清除干凈，人員可以進(jìn)入艙內(nèi)進(jìn)行后處理。

4 可移動式快速空氣凈化裝置的主要技術(shù)指標(biāo)

4.1 空氣凈化能力

可移動式快速空氣凈化裝置的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)為空氣凈化能力，可以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)有效清除混合空氣中的煙霧，使一定容積的密閉艙內(nèi)空氣質(zhì)量達(dá)到允許范圍。根據(jù)核生化戰(zhàn)場條件下集體防護(hù)特點(diǎn)，一般空氣凈化裝置的油霧過濾效率不低于99.99%。

4.2 有效濾除煙霧中的毒害氣體

可移動式快速空氣凈化裝置應(yīng)該再規(guī)定的風(fēng)量范圍內(nèi)利用我所新研制的炭催化劑能有效濾除火災(zāi)事故后煙霧中的一氧化碳、氫氰酸、滅火劑等有毒有害氣體，也可濾除潛艇密閉艙內(nèi)對人體有害的毒煙、毒氣，使密閉艙內(nèi)的有毒有害物質(zhì)濃度不超過對人體傷害的最低濃度。

4.3 換氣次數(shù)

可移動式快速空氣凈化裝置的過濾通風(fēng)量應(yīng)能保證在較短的時(shí)間內(nèi)完成對一定容積的密閉艙內(nèi)的空氣凈化，使艙內(nèi)有害氣體和煙霧濃度降低到規(guī)定指標(biāo)或安全濃度，一般換氣次數(shù)為20次/h。

根據(jù)集體防護(hù)技術(shù)原理，假設(shè)密閉艙內(nèi)煙霧初始濃度 C0為 2 500 mg/m3，允許濃度 Ct為 2.5 mg/m3，從快速空氣凈化裝置啟動到艙內(nèi)煙霧濃度達(dá)到允許范圍的時(shí)間為t，密閉艙有效容積分別為20 m3和30 m3時(shí)，在不同的工作風(fēng)量條件下，換氣次數(shù)和時(shí)間t，見表2。

表2 不同工作風(fēng)量條件下的換氣次數(shù)和時(shí)間

4.4 成套性

可移動式快速空氣凈化裝置應(yīng)該包括風(fēng)機(jī)、過濾單元、濾毒單元、支架、滾輪、電源等。根據(jù)各部件的使用要求，配備一定數(shù)量的備品備件，便于因地制宜，既保證密閉艙內(nèi)的空氣質(zhì)量，也避免了不必要的消耗。

另外，根據(jù)不同的使用環(huán)境和使用需求：可以配備兩種規(guī)格的可移動式快速空氣凈化裝置：一種為改善密閉艙空氣質(zhì)量；另一種為火災(zāi)事故后的快速空氣凈化。

4.5 使用要求

可移動式快速空氣凈化裝置要求結(jié)構(gòu)緊湊，小型化、輕便，操作簡單，便于搬運(yùn)、儲存，同時(shí)保證在任何狀態(tài)下，操作人員均可以采用手提或者推、拉等方式，快速使裝置抵達(dá)指定部位，迅速投入工作狀態(tài)?？梢苿邮娇焖倏諝鈨艋b置應(yīng)有一定的使用壽命，能保證使用一定的次數(shù)，可以進(jìn)行簡單的凈化能力檢測，并進(jìn)行主要損耗部件的更換。

5 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了可移動式快速空氣凈化裝置，進(jìn)行了煙霧快速凈化模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，空氣凈化裝置的內(nèi)循環(huán)過濾通風(fēng)可以快速有效地清除火災(zāi)后的煙霧。并對可移動式快速空氣凈化裝置提出了幾點(diǎn)技術(shù)指標(biāo)要求。可移動式快速空氣凈化裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、快速移動、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此，有必要根據(jù)不同的使用條件配備一定數(shù)量的專用可移動式快速空氣凈化裝置，以便及時(shí)改善密閉艙的空氣質(zhì)量或在火災(zāi)事故后對密閉艙進(jìn)行快速空氣凈化，在較短的時(shí)間內(nèi)保證人員安全地進(jìn)入艙內(nèi)進(jìn)行后續(xù)處理，盡快恢復(fù)人員正常的生活、工作。

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