在发生灾害事故时,尤其在火灾、爆炸、化学事故等灾害的灭火救援过程中进行作业时,环境严重威胁着作业人员的人身安全。此时,通过配戴防护装备,救援人员可以安全有效地进行灭火救援、事故排险作业。所以,现场的指挥员和作业人员应掌握必要的个人呼吸防护装备知识。
1自给式呼吸器的分类与特点
自给式呼吸器根据气源的不同分为氧气呼吸器、空气呼吸器和化学氧呼吸器;按照使用者在任一呼吸循环过程中,面罩内压力与外界环境压力的大小可分为正压自给式呼吸器和负压自给式呼吸器。在下列情况下应使用正压自给式呼吸器:有害气体的性质不明;氧气含量低于19. 5 %;存在不易察觉的有害气体;吸入的污染气体会立即对生命和健康造成威胁;紧急处理危险物质事故时。
1. 1 氧气(氧—氮混合气) 呼吸器
1. 1. 1 分类
根据呼吸结构的不同,氧气(氧—氮混合气) 呼吸器(以下简称为氧气呼吸器) 分为开路式和闭路式两种。
开路式氧气呼吸器与空气呼吸器的结构基本相同,区别是高压气瓶中存储的是压缩氧气(氧—氮混合气) 。使用时,高压气瓶中的氧气(氧—氮混合气)经减压器减压后,进入面罩内供呼吸使用,呼出的气体经呼气阀直接排入大气中。所谓闭路式,是与开路式相对而言,指人体呼出的气体不排入周围的大气中,而是经过滤吸收二氧
化碳、补充氧气后在呼吸系统内循环,整个呼吸过程与外界大气环境隔绝。
1. 1. 2 结构
正压氧气呼吸器由面罩、供气系统、呼吸系统和背具组成。面罩为大视野全面罩,与正压空气呼吸器所使用的面罩类似,所不同的是氧气呼吸器面罩的口鼻罩没有对称的两个吸气孔和吸气阀;供气系统由高压气瓶、减压器、气动管路组成;呼吸系统由气囊(呼吸舱) 、吸收二氧化碳的清净罐、呼吸软管、冷却罐、面罩等组成;背具由壳体、肩带和腰带组成,并采用人机工程学原理设计。
1. 1. 3 工作原理
正压氧气呼吸器的工作原理是:使用时,高压氧气经减压器减压后进入呼吸舱/ 气囊,补充使用者呼吸所消耗的氧气。同时,呼出的气体经面罩内的呼气阀进入清净罐,在那里二氧化碳被吸收后进入呼吸舱/ 气囊,与呼吸舱/ 气囊中的氧气混合,组成含氧空气,经冷却罐、吸入软管、吸气阀进入面罩,供给使用者呼吸,完成一个呼吸循环过程。如果定量供氧不能满足使用者所需要的氧气,呼吸舱内的膜片将驱动自动补给阀补充额外的氧气;如果使用者呼出的气体使呼吸膜片完全膨胀,多余的气体将通过排气阀排掉。压缩弹簧被加载到呼吸膜片上,使面罩内保持比外界环境稍高的正压状态。
1. 1. 4 使用场合
氧气呼吸器是一种自给、密闭式呼吸保护器具,它由气瓶内的压缩氧气供给气体,呼出的气体由呼吸通道中预制的药品除去二氧化碳后再进入呼吸过程,循环使用。可以用于煤矿、地铁、冶金、军事、石油化工等行业部门,为抢险救援人员提供长时间的呼吸防护。由于氧气是助燃气体,因此开路式氧气呼吸器一般不用于火场上的抢险救援作业。氧气呼吸器的储气瓶容积常用的为1～3L ,因此体积小、重量轻、防护时间长,一般防护时间可达2～4h ,防护时间远远长于空气呼吸器和防毒面具,这是氧气呼吸器的突出优点。
但是,氧气呼吸器的结构相对复杂,维修不方便,在使用过程中,有些人对高浓度氧(大于21 %) 不适应;而且氧气呼吸器的使用受到温度的限制,一般要求环境温度不超过60 ℃,其主要原因是吸收二氧化碳的反应为放热反应,如果外界环境温度很高,会对呼吸器官造成伤害。氧气呼吸器在储存和使用过程中严禁沾染油脂,防止油脂遇高压氧气后发生爆炸。
1. 2 空气呼吸器
1. 2. 1 结构
空气呼吸器是一种自给、开放式呼吸防护器具,它由全面板、供气阀、减压阀、中压导管、高压气瓶和背板等组成。
1. 2. 2 工作原理
正压空气呼吸器的工作原理是:储存在高压气瓶中的高压空气经减压器减压后进入中压膛室,中压空气经中压导管进入供气阀,供气阀响应使用者的呼吸要求提供呼吸气体。吸气时,在负压作用下供气阀将洁净空气以一定的流量输入人体肺部;呼气时,供气阀停止供气,呼出的气体经面罩上的呼气阀排出,这样形成一个完整的呼吸过程。在整个呼吸过程中,由于供气阀的工作一方面靠膛室气压平衡控制,另一方面靠弹簧的压力调节,供气阀输出的空气流量始终大于或等于被吸入的空气流量。所以无论吸入速度如何,通过供气阀输出的空气始终使面罩内保持正压,这样可阻止外部空气的进入。
1. 2. 3 使用场合
空气呼吸器具有性能可靠、安全程度高、配戴舒适、呼吸顺畅、视眼开阔、适应性强、操作维护方便等特点,广泛适用于消防、化工、船舶、矿山等部门。
空气呼吸器的最大弊端是防护时间短,一般为几十分钟,由于空气呼吸器的气瓶容积较大,致使其自重较大,配戴者的活动受到一定的限制。
1. 3 化学氧呼吸器
1. 3. 1 结构
化学氧呼吸器由面罩、供气系统和背具组成,是一种闭路循环式生氧呼吸器。其供气系统由生氧系统(生氧罐、启动装置和应急装置) 、降温系统(冷却管、降温增湿器) 、储气装置(储气囊及排气阀) 和保护外壳等组成。
1. 3. 2 工作原理
化学氧呼吸器中生气管内填装的化学物质,如氯酸盐、过氧化物等,在呼吸器中与二氧化碳、水蒸气发生反应而分离出氧,把上述含氧剂装在呼吸器药罐中,在呼气通过药罐时进行再生过程,亦即吸收二氧化碳补充分离出的氧气。由于在药罐中产生放热反应,因而在重体力劳动强度下反应产物会加热到400 ℃。同时氧分离的体积速度与二氧化碳吸收的体积速度成正比,因此呼吸器中氧储量消耗可以很节省。
化学氧呼吸器的特点在于能加热和干燥再生空气,所以若不采取专门的空气调节措施,使用者会吸入热而干的空气。从药罐出来的空气与外界有很大的温差,且由于水蒸气含量小,空气可以依靠向外界散热而迅速冷却,所以在化学氧呼吸器中必须充分利用外界空气吹洗药罐和通过热空气的进气系统元件,或者采用空气冷却器。
1. 3. 3 使用场合
化学氧呼吸器的优点是:单位保护作用时间长,氧消耗少,能建立良好的微气候呼吸条件。这类呼吸器的最大缺点是:没有结构可靠的指示计来标定装备的保护作用时间何时终结,所以为了确定保护作用时间,配戴人员都用计时表。因为呼吸器是按节省氧耗的方式工作的,实际保护时间与劳动强度成正比,所以其计算值要比技术参数的保险值大20 %。另外不能长时间中断工作、呼吸阻力比压缩氧呼吸器的大、生产费用高等也是这类呼吸器的缺点。
化学氧呼吸器主要用于意外事故时救灾人员在密闭不通风且有害物质浓度极高又缺氧的环境中使用。由于过氧化物为强氧化剂,因此在易燃易爆物质存在的环境下使用时,要注意防止过氧化物泄漏引起事故。
2 自给式呼吸器的防护时间
防护时间是呼吸器的一个重要的性能参数,使用者不但要掌握额定充装时的防护时间,而且要掌握在使用过程中不同压力下的使用时间,正确估算剩余的可利用时间,以便更好的完成救援任务和及时地从事故现场撤离。
2. 1 氧气呼吸器的有效使用时间
氧气呼吸器的有效使用时间,主要取决于气瓶内氧气储量和人员的劳动强度。气瓶储量由气瓶的压力和气瓶容积确定:氧气储气量= 氧气瓶的容积×压力值(MPa) / 0. 098 (MPa) ,由于深呼吸时要补气,还要保证必要的余压。
2. 2 空气呼吸器的使用时间
空气呼吸器的使用时间,由气瓶的储气量和配戴者的耗气量确定,空气储气量= 气瓶的容积×气瓶压力值(MPa) / 0. 098 (MPa) 。不同劳动强度下所
3自给式呼吸器的选用与保存
选用自给式呼吸器应注意以下几点:
3. 1 选用时应遵循的原则是:防护有效,配戴舒适,使用者必须根据污染物的性质和污染程度选用合适的呼吸器。
3. 2 自给式呼吸器的结构复杂,使用者必须经过严格训练,掌握操作要领,能准确迅速使用。
3. 3 呼吸器应由专人管理,用毕要检查、清洗,定期校验保养,妥善保管,使之处于备用状态。
