酸性腐蚀气体环境中密闭空间安全防护与控制系统

1.一种用于保护酸性腐蚀气体环境中密闭空间的安全防护与控制系统，这种安全防护与控制系统由酸性腐蚀气体过滤系统、空调系统、控制中心、控制盒和自供氧系统共五大部分构成，其特征在于：
⑴ 酸性腐蚀气体过滤系统由酸性腐蚀气体净化器、电动控制三通阀、进风机和管件构成，进风机出口通过管路与进风电动控制三通阀的一接口相连，另两接口之一通过管路连接酸性腐蚀气体净化器进口，之二直接连接旁路管，酸性腐蚀气体净化器出口通过管路和旁路管另一头直接与送风电动控制三通阀的两口相连，送风电动控制三通阀的第三接口通过管路与空调室内机上的接口相连；
⑵ 所述酸性腐蚀气体净化器由壳体和圆柱型吸附过滤件组成，过滤空间利用率高达
61.5%，而圆柱型吸附过滤件则由柱型筒体、吸附材料和过滤层组成；
⑶ 所述吸附材料为无铬金属碱性浸渍炭，过滤层为多层玻璃纤维纸，过滤净化对象为二氧化硫、氯化氢、氮氧化物、硫化氢和氯气以及硫酸、盐酸、硝酸产生的酸雾和二氧化碳、微尘；
⑷ 所述电动控制三通阀、进风机和自供氧系统的电控部分经由控制盒、主机与控制中心依次相连，执行操作指令并反馈三通阀的到位信息和进风机的启动、停止和运行状态信息；
⑸ 所述控制中心，由显示操作面板、主机、开关电源、风量测控装置、差压变送器、差压传感器、报警装置、取压帽、电缆线及其它附件组成，其中报警装置主要是对风量、超压和阀门异常情况超过一定时限所发出的声光警示，并能够消报；
⑹ 安全防护与控制系统的供风有三种模式，分别为过滤酸性腐蚀气体供风模式、清洁供风模式和隔绝自供氧模式，其中过滤酸性腐蚀气体供风模式和清洁供风模式需经由空调系统调节后再进入密闭空间，形成超压。
2.一种如权利要求1所述的用于保护酸性腐蚀气体环境中密闭空间的安全防护与控制系统，其特征为：
⑴ 酸性腐蚀气体为二氧化硫、氯化氢、氮氧化物、硫化氢、氯气以及硫酸、盐酸、硝酸酸雾中的任何一种；
⑵ 对酸性腐蚀气体的有效防护时间，额定通风量下，初始浓度为2000ppm时最短不小于30分钟、最长不超过60分钟，为500ppm时最短不小于120分钟、最长不超过180分钟；
⑶ 微尘的过滤效率不小于90%；
⑷ 自供氧系统的空气压力不小于15MPa，维持密闭空间的超压时间不少于30分钟。

酸性腐蚀气体环境中密闭空间安全防护与控制系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及危险化学品泄漏应急救援防护领域，具体涉及一种为保护酸性腐蚀气体环境中的密闭空间内的人员及设备安全而提供的一套集正压防护、空气净化及自供氧于一体的系统。\n背景技术\n[0002] 危险化学品突发泄漏事故中，酸性危险化学品如硫酸、盐酸、硝酸以及氯气、硫化氢等的泄漏事故占到了总量的近三分之一，在泄漏事故处置过程中，现场监测与应急指挥尤为重要。现阶段主要是通过穿戴个人防护用品来实现事故现场的监测和指挥，因此防护效果十分有限，而且持续时间短；而集多人多仪器于一体的密闭空间，在泄漏事故处置中发挥越来越重要的作用，但是因密闭空间的集体防护难度大、实现技术复杂，现阶段还主要集中在滤毒单元的研究上，而对于密闭空间的整体防护，报道极少。\n[0003] CN102631813A公开了一种可再生通风滤毒装置，该装置主要由三级过滤器、压缩机、汽水分离器、冷冻干燥机、交互式再生过滤吸收器以及管件、阀门等组成，所用过滤材料为分子筛，主要解决受核生化袭击、生化恐怖威胁所产生的污染空气的循环净化问题；CN1299801C公开了一种气体分离膜滤毒通风装置及制备方法，其中通风装置由分离膜组件、滤纸层、铜铬银催化炭和大粒度分子筛层组成，该发明公开了膜组件和铜铬银催化炭的制备方法，特别适用于地下隧道、露天矿、密闭空间中的苯、氯化氰、沙林等化学毒剂；CN1150042C公开了一种通风滤毒装置，由罐体、风机和四级过滤器组成，适合用于滤除防毒工事、车辆、方舱、核电站等环境空气中的放射性尘埃、化学毒剂和生物战剂，并可使待避空间形成超压，是核生化集体防护系统中的关键设备；CN102614599A公开了一种消防过滤式自救呼吸器的过滤罐，由罐体和滤毒药剂层及活性炭纤维毡干燥层组成，适合用作过滤火灾产生的一氧化碳、浓烟及毒雾；CN102989094A公开了一种活性炭滤毒盒，由前盖、上过滤棉、活性炭盒、下过滤棉和后盖组成，适合做一般工矿企业人员的个人防护用品；\nCN1100191A公开了一种室内空气滤毒装置，由罐体、风扇叶、电机、活性炭层和筛板组成，特别适用于过滤室内空气中对人体有害的毒素、毒气和细菌等有害物质。\n[0004] 德国专利DE3545664公开了一种被有毒气体包围的密闭空间的通风设备，由风机和三级过滤器串联构成，在第二、三级之间设有旁通，能够滤除空气中的颗粒物、气溶胶并净化有害物质，需要时还可旁通气体；该通风设备体积庞大、结构复杂、操作不十分灵活， 主要适合固定场所的一般通风滤毒。\n[0005] 《山西电子技术》2012年第5期报道了自动通风滤毒系统的设计，该系统是由滤毒罐、控制器、核化报警器、差压变送器等组成的一个闭环自动调节系统，当遭受核化袭击时，自动滤毒通风系统能自动探测到报警信号并启动滤毒通风装置，将舱外受污染的空气净化后输入到方舱内，形成超压，从而阻止外界受污染的空气经门窗等缝隙进入；此系统适用于对氯化氰和沙林等有机化学毒剂的防护，但是，此系统在滤毒通风装置出现故障或失效时，因缺少应对措施而产生极高风险。\n[0006] 《医疗卫生装备》29卷第6期报道了一种滤毒通风装置的研制，主要介绍了一种能够对悬浮在空气中的生物气溶胶、化学毒气等有害物质进行过滤并向医疗方舱内提供清洁新风的滤毒通风装置，可满足医疗方舱对生物及化学防护的需要。\n[0007] 《防化研究》2003年第1期报道了国外过滤式防毒面具滤毒罐的发展概况，作为个体防护器材的一个重要组件，过滤式防毒面具滤毒罐多年来得到了不断的发展和完善，该文章详细地介绍了近年来国外过滤式防毒面具滤毒罐的研究、发展和定型情况以及其今后的发展趋势。\n[0008] 《科技向导》2011年第23期报道了空气通风过滤器滤料和分类的研究，文章从三个方面进行系统介绍，一是合成纤维滤料，主要介绍聚酯纤维(俗称涤纶)、聚酰胺纤维(俗称尼龙、锦纶)、聚丙烯腈纤维(俗称腈纶)、聚丙烯纤维(俗称“丙纶”)、聚乙烯醇缩醛纤维(商品名称为维纶或维尼纶)、聚氯乙烯纤维(商品名称为氯纶)以及芳香族聚酰胺中的诺梅克斯、聚四氯乙烯纤维等的性能特点及滤料成型工艺如喷胶、热熔和针刺法；二是玻璃纤维材料，主要介绍了表面性质、机械强度、耐温性、阻燃性和抗折性、耐磨性等；三是介绍了空气过滤器的各种类型以及发展需求方向。\n[0009] 《防护装备技术研究》2011年第3期报道了有机蒸气滤毒盒防护时间的研究概况，该报道从滤毒盒的滤毒原理、防护时间及其影响因素如有机毒物种类、浓度、温度、湿度、气流速度等、防护时间的理论模型和模型的应用等方面系统地介绍了国内外对有机蒸气滤毒盒防护时间的研究进展；而对于酸性腐蚀气体的相关防护，却没有涉及。\n发明内容\n[0010] 本发明的目的是提供一种防护控制系统，为酸性腐蚀气体环境中的密闭空间提供洁净空气、保持其正压状态，自供氧，并能调节其温度、湿度。\n[0011] 本发明的这些以及其他目的将通过下列详细说明和描述来进一步阐述。\n[0012] 本发明要解决的是酸性腐蚀性气体环境中密闭空间内人员仪器设备的安全防护 问题。\n[0013] 本发明所述酸性腐蚀气体密闭空间安全防护与控制系统是由酸性腐蚀气体过滤系统、空调系统、控制中心、控制盒和自供氧系统共五大部分构成。\n[0014] 本发明所述酸性腐蚀气体过滤系统由酸性腐蚀气体净化器、电动控制三通阀、进风机和管件构成。\n[0015] 本发明所述酸性腐蚀气体过滤系统，进风机出口通过管路与进风电动控制三通阀的一接口相连，另两接口之一通过管路连接酸性腐蚀气体净化器进口，之二直接连接旁路管，酸性腐蚀气体净化器出口通过管路和旁路管另一头直接与送风电动控制三通阀的两口相连，送风电动控制三通阀的第三接口通过管路与空调室内机上的接口相连。\n[0016] 本发明所述酸性腐蚀气体净化器，由壳体和圆柱型吸附过滤件组成，其作用是对进入密闭系统的外部空气中的酸性腐蚀气体和颗粒物进行吸附与过滤净化。\n[0017] 本发明所述圆柱型吸附过滤件，是酸性腐蚀气体净化器的核心，也是酸性腐蚀气体密闭空间防护控制系统的核心，由圆柱型筒体、吸附材料和过滤层组成，其中吸附材料为无铬金属碱性浸渍炭，过滤层为多层玻璃纤维纸，具有环保、抗陈化性能良好、贮存寿命长等特点。\n[0018] 本发明所述圆柱型吸附过滤件，能够对氯化氢、氮氧化物、硫化氢和氯气以及硫酸、盐酸、硝酸产生的酸雾和二氧化碳、微尘进行过滤净化。\n[0019] 本发明所述酸性腐蚀气体净化器，具有防水、防霉以及现场更换方便等特点。\n[0020] 本发明所述酸性腐蚀气体净化器，其过滤空间利用率高达61.5％。\n[0021] 本发明所述电动控制三通阀，由进风电动控制三通阀和送风电动控制三通阀组成，其作用一是接受控制中心指令，实现三通阀门定向、定角度的开启和关闭，并向控制中心发出到位反馈信号；二是防止非进风状态下外部污染气体的进入。\n[0022] 本发明所述进风机，其作用是将外部酸性腐蚀或清洁气体以规定的流量经过滤系统或旁路，进入空调内机接口后，经过温湿度调节后，最终进入密闭空间，形成超压，实现密闭空间的正压防护。\n[0023] 本发明所述进风机，为高静音风机，且位于密闭空间外，工作时噪声不超过40分贝，不对密闭空间产生振动影响。\n[0024] 本发明所述进风机，其启动、停止和调速动作指令，由控制中心发出，具体由控制盒执行，并由控制中心核查启动、停止和运行状态。\n[0025] 本发明所述酸性腐蚀气体过滤系统，在洁净环境中可通过旁路直接进风，在酸性腐蚀气体环境中进风则需通过酸性腐蚀气体净化器的净化。\n[0026] 本发明所述酸性腐蚀气体过滤系统，首次使用时，在额定通风量下，对初始浓度为\n2000ppm的有害气体二氧化硫、氯化氢、氮氧化物、硫化氢、氯气以及硫酸、盐酸、硝酸酸雾中的任何一种，其有效防护时间最短不小于30分钟，最长不超过60分钟，此种情况下出口检测不出酸性腐蚀性气体。\n[0027] 本发明所述酸性腐蚀气体过滤系统，在额定通风量下，对空气中微尘的过滤效率不小于90％。\n[0028] 本发明所述空调系统由空调外机、空调内机和相关阀门管件组成。空调外机主要由冷凝器、压缩机、节流元件、冷凝风机及控制板组成；空调内机主要由蒸发器、蒸发风机、进风口管、有线控制盒和无线遥控器组成。空调外机和空调内机通过连接管及连接线相联，其作用是对密闭空间中的空气进行调节，使其始终处于合乎要求的温度、湿度范围内，以减轻温度、湿度对仪器设备及人员操作的影响。\n[0029] 本发明所述空调内机进风口管，通过管路与送风电控三通阀出口相连，其作用是接收来自酸性腐蚀气体过滤系统的送来的风。\n[0030] 本发明所述空调系统，其温度在16℃～32℃之间可以任意设定。\n[0031] 本发明所述控制中心，由显示操作面板、主机、开关电源、风量测控装置、差压变送器、差压传感器、报警装置、取压帽、电缆线及其它附件组成，是酸性腐蚀气体环境中密闭空间防护控制系统的信息控制中枢。\n[0032] 本发明所述控制中心，其作用是接受外部操作软/硬指令，采集并显示风量、风压及各阀门工作状态信息，进行风量、风压及阀门的报警与消除，下达操作指令，确保酸性腐蚀气体过滤系统在安全状态下稳定运行。\n[0033] 本发明所述操作面板，由手操板(硬指令)和显示触摸(软指令)屏两部分组成，其作用是感知外界指令，显示防护控制系统运行状态。\n[0034] 本发明所述主机，是控制中心的信息处理中心，其安装采用嵌入式结构，方便灵活，既可集成到密闭空间内控台上，也可以吊顶形式安装，还可以机柜形式安装。\n[0035] 本发明所述风量测控装置，带有关闭阀门，安装于过滤吸收器出口，阀门具有一定的气密性，防止过滤吸收器在非滤毒通风状态下的污染气体进入，同时安装有均速管风量传感器和压差变送器，对滤毒通风风量值实时监测，传送给控制中心进行处理。\n[0036] 本发明所述开关电源，其作用是将外接交流220V转换成直流24V，为密闭空间防护控制系统供电。\n[0037] 本发明所述报警装置，其作用是对风量、超压和阀门出现异常情况超过一定时限后发出的声光警示，若风量、超压和阀门尽管出现异常，但在规定时限内已能恢复正常，则 不会发出声光报警。\n[0038] 本发明所述报警装置，对风量和超压的报警上下限可根据需要进行设定，并且报警时限也可根据需要进行设定。\n[0039] 本发明所述报警装置，对阀门位置出现异常达到设定时限时，就进行声光警示。\n[0040] 本发明所述报警装置，重新设置风量、风压报警参数与报警时限时，需要输入保护码进行确认。\n[0041] 本发明所述报警装置，当出现声光报警时，可根据需要进行警示消除，即进行消报操作。\n[0042] 本发明所述控制盒，是超压防护系统的核心，由中央处理器、数字输入输出模块、模拟量输入输出模块和应急启动板组成，其主要作用是接收控制中心指令，启动相应功能；\n同时收集风量、超压、阀门反馈等有关信号，上传到控制中心，并对风机、阀件等执行器进行调控。\n[0043] 本发明所述自供氧系统，由高压钢瓶和压缩空气组成，其作用是在过滤腐蚀气体通风系统完全失效的情况下，能够保证有足够的时间将正在进行监测与指挥作业的密闭空间在不中断作业的情况下转移到安全地带。\n[0044] 本发明所述自供氧系统，其贮存空气的压力不小于15MPa。\n[0045] 本发明所述自供氧系统，能够保证密闭空间在不中断操作或指挥作业的情况下还可以维持不少于30分钟的超压。\n附图说明\n[0046] 图1密闭空间安全防护与控制系统组成示意图。\n[0047] 图2密闭空间安全防护与控制系统的布局示意图。\n[0048] 图3圆柱型吸附过滤件的结构示意图。\n具体实施方式\n[0049] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本实施例所用酸性腐蚀气体净化器及其所用吸附材料由北京同方洁净技术有限公司提供。本实施例所用其余设备及器件，皆为符合生产安全要求的市购得到。\n[0050] 实施例1过滤酸性腐蚀气体供风模式\n[0051] 密闭空间13处于酸性腐蚀气体环境中，需要超压通风时，从控制中心12的手操板\n19或触摸屏20发出指令，经主机11由控制盒10开启此种通风模式，此时环境中的含酸 性腐蚀气体的空气由风机1进入，经进风电动三通阀2进入酸性腐蚀气体过滤系统3，在此经过圆柱型吸附过滤件18的吸附过滤净化，净化后的空气经送风电动三通阀4，进入空调室内机6，在此处由室外机5供给的冷量/热量进行调节，达到设置的温度、湿度后进入密闭空间13；在密闭空间13，由超压传感器9将超压信号经控制盒10和主机11上传到控制中心\n12，而由风机1的风量传感器9测定的风量也上传到触摸屏20一并显示，同时由控制中心\n12判断后发出指令开启放风阀门7和风机1进风量，并控制开启程度，进行放风处理，由此可保证密闭空间在酸性腐蚀气体环境中的安全通风需求。\n[0052] 密闭空间13处于硫酸、盐酸、硝酸形成的酸雾以及硫化氢、氯气、二氧化硫、氯化氢、氮氧化物等此类酸性腐蚀气体环境中，在酸性腐蚀气体浓度为2000ppm时，可维持超压进风模式30分钟以上，但最长不得超过60分钟；酸性腐蚀气体浓度为1000ppm时，可维持超压进风模式60分钟以上，但最长不得超过90分钟；酸性腐蚀气体浓度为500ppm时，可维持超压进风模式120分钟以上，但最长不得超过180分钟。\n[0053] 实施例2清洁供风模式\n[0054] 清洁通风是密闭空间13所处环境既无酸性腐蚀气体也无其他污染物时，需要形成超压通风时，从控制中心12的手操板19或触摸屏20发出指令，经主机11由控制盒10开启此种通风模式，此时环境中的空气由风机1进入，经进风电动三通阀2后不经酸性腐蚀气体过滤系统3，直接经过送风电动三通阀4，进入空调室内机6，在此处由室外机5供给的冷量/热量进行调节，达到设置的温度、湿度后进入密闭空间13；在密闭空间13，由超压传感器9将超压信号经控制盒10和主机11上传到控制中心12，由控制中心12判断后发出指令开启放风阀门7，并控制开启程度，进行放风处理，由此可保证密闭空间在清洁环境中的安全通风需求。\n[0055] 密闭空间13处于清洁供风模式状态下，通风时间不受时间限制。\n[0056] 实施例3隔绝自供氧模式\n[0057] 隔绝通风是密闭空间13在过滤腐蚀气体通风和/或清洁通风都失效的状态下的一种密闭空间保护工作；处于此种工作状态下，从控制中心12发出隔绝通风指令，经主机\n11由控制盒10开启此种通风模式，进风三通阀2、送风三通阀4、放风阀门7和进风风机都处于关闭状态，密闭空间既不进风、也不向外排风；此时，密闭空间13中的风只能进入空调室内机6，在此处由室外机5供给的冷量/热量进行调节，达到设置的温度、湿度后进入密闭空间13。\n[0058] 进行隔绝通风时，需开启密闭空间13中的自供氧系统21，以使密闭空间13形成超压，由在酸性腐蚀气体环境中的维持时间不得超过30分钟，并且需快速地将密闭空间转撤 离至安全区域。\n[0059] 本发明的具体实例，已经对本发明的酸性腐蚀气体环境中密闭空间安全防护与控制系统进行了图示和描述，但在本发明基础上，技术人员应该明白，其所做的修改和改进，如不偏离本发明权利要求书所限定的精神，均属于本发明要求保护的范围。

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