矿井避难硐室中的二氧化碳净化特性研究-中文翻译

矿井避难硐室中的二氧化碳净化特性研究李京，龙金哲（教授），王盛，刘蜀词，王蜀金属矿山安全高效开采和教育部国家重点实验室北京科技大学北京 100083，中国摘要避难硐室是一种在煤矿事故发生时救援被困矿工的设备。二氧化碳洗涤是环境功能舱内的一个重要控制系统。在本文中，相关功耗的系列实验，可提高在矿井避难硐室的二氧化碳洗涤效率，床厚度和其他因素并获得最佳的处理方式。然后将这些参数在封闭的生活配套实验室进行验证。关键词：避难硐室;二氧化碳，空气洗涤器;床厚度;净化特点避难硐室是为被困矿工在事故发生时提供一个安全区。它能够防止爆炸，高温，烟尘，有害气体外，并为被困矿工提供氧，碳二氧化碳洗涤，食品和水等在内的物品。在长期生存的情况下最重要的气态污染物是密闭空间，被困矿工产生的二氧化碳。从而避难硐室的空气洗涤器的设计。二氧化碳净化的主要方法是国内和国际上通用的化学药剂，完成清除空气中的二氧化碳和其他有毒气体。至于在美国避难硐室，澳大利亚和其他国家，常用动力驱动风机来对氧或液态二氧化碳进行空气净化的过程，同时实现供氧或冷藏。但风扇需要大量的压缩气体，因此，这种方法一般适用于体积较大的避难硐室或较大的氧气需求量。由于中国煤矿条件的复杂性，避难室的外形尺寸都比较小，电池为主要动力存储设备的防爆电风扇。由于空间的限制，在我国的避难硐室和某些特殊情况下，如停电或高温中可能出现的避难状态，空气中吸收性能洗涤可以影响能源，方便供给，吸收稳定，工作人员业务水平关乎是否可以实现低功耗和高效率的避难状态下去除二氧化碳和其他因素的影响，进行性能不同条件下的空气洗涤器的研究如下。2.实验环境和方法2.1.实验现象二氧化碳在实验中使用名为 JS-1，我们的研究小组开发的固态冰。 JS-1是一种白色，颗粒状固体，具有疏松多孔结构。其粒径在 2-6mm 的范围内，堆积密度为 0.5 克/毫升。它能够吸收酸性气体，如二氧化碳，二氧化硫二氧化碳。在生产过程中添加 JS-1，因此它会出现粉红色。作为吸收二氧化碳，会变成白色或淡黄色，这表明应改为代理床。碳二氧化碳的吸收效率是 21左右，略高于平均吸收二氧化碳量，但具有成本低，操作方便，技术成熟的优点。2.2.实验环境1）实验环境在样品室进行实验。其内部空间的大小是 4200 毫米12001700mm 机器，总量是 8.6 立方米。被用作广场模型钢支撑框架胶囊。样品室结构板材。舱壁双钢结构，内部外部钢板厚度 1.2mm 低碳钢板，充满 5cm 厚度的热绝缘材料。样品室的侧面配备了一个观察窗。2）实验设备在实验中使用的主要设备，包括：摇滚 E40 系列 PLC 的数据采集，各种GTY1000 25 一氧化碳，氧气组合传感器，KGF2 风 KGY7 型压力传感器，KGW5 数字式温度传感器，F200 的室内空气质素的二氧化碳监测和多功能控制器。2.3.实验方法对吸收空气洗涤性能进行了测试，根据不同的样品室权力和床厚度条件，因此，最佳操作条件，能源消耗，生命周期，层厚度及其他性能参数进行了测定。生活模拟实验进行了验证空气洗涤器的性能。3.结果与讨论3.1.不同功率条件下的空气洗涤器的性能（1）不同功率条件下的空气洗涤性能要测试的吸收率和空气洗涤功率之间的关系（1）设计如下：调整空气洗涤器，进行净化实验与空气洗涤功率下的运行状态：5W，10W，20W，30W，50W，70W，90W，120W?。在样品室，初始二氧化碳浓度为 30000 ppm 左右，二氧化碳浓度的变化条件下记录不同功率。根据不同功率的碳吸收二氧化碳。二氧化碳浓度在密闭空间迅速下降 3.3%0.5%空气作用下洗涤，吸收速率正比于输入功率的风机，和吸收时间成反比功率成正比的。当风扇功率电机，二氧化碳被完全吸收需 7 分钟，这表明，在更大范围，风机功率，更多的空气穿过洗涤器在每个单位时间。这是因为之间的反应，二氧化碳和药剂床完全运行，然后吸收率高。当风机输入功率进一步增大，吸收率逐渐减少。当输入功率 120 W，吸收率等于，电源灯。在这个过程中，该功率增加了飞行速度超过高，而且没有足够的反应时间的碳二氧化碳和代理商床。结果表明，空气流动速度也是一个非常重要的参数。当空速过高，或者改变通风，它不会增加吸收效率。因此，当流量达到一定的水平，为进一步提高吸收率，增大厚度或表面区域代理商床降低空速，充分考虑了。（2）最佳的运行功率空气洗涤器提高吸收效率，降低能耗和噪音污染，选择适当的速度成为一个重要的条件。通过吸收测试下二氧化碳不同的功率，最优运行功率空气洗涤器的决心下的不同需求吸收。通过实验（1）关系曲线，时间的减少二氧化碳和电力消费获得，这是显示在图 2。当风扇功率 100 W，吸收效率最高。在这一次，最大飞行速度的吸附床可以根据计算公式 1。吸附时间和能耗都是平等的。在特殊情况下，二氧化碳集中供给的太快，空气洗涤器可以在低浓度下运行，当空气流达到 90m3/h，和空速的吸附床 1800h-1。在实际的援助，以确保较长的空气净化，是主要的性能指标。在条件的二氧化碳浓度小于 1%室，选择的标准是最低的能源消耗，图 1 显示了空气洗涤器运行在 5 是最好的能源消费点。而 8 人被安置在庇护所室为标准负载状态，根据人体的正常代谢呼吸，每个人 0.4l/min 产生二氧化碳，而二氧化碳的生产速度 3.2l/min。而吸收率的空气洗涤器在 13l5 W /分钟，充分满足吸收需要 8 人在密闭空间。在这个时候，空气流动是 45/小时，和空速的吸附床 900h-1。拟合曲线的多项式逼近工具，厚度的吸附床（公斤）确定，功能之间的二氧化碳吸收时间和力量：函数拟合的相关系数为：0.983，残差平方和：1.89，信心水平的功能：95%。3.2.空气洗涤器的性能为了获得在不同层厚条件下吸附床的性能比，吸附时间，实验（2）目的如下： 空气洗涤器在 2.5 公斤，公斤，公斤，8 公斤， js-1 的现象，并运行在5 关系曲线。减少二氧化碳的时间和床厚度图 3 所示。当厚度剂床太薄，二氧化碳和接触时间过短；过度增加层厚度会增加要更多的体积空气阻力。此外，它可能是从已知的数字，随着剂量的增加，吸收时间下降趋势逐渐减缓。特定关系的床厚度吸收时间是显示在图 4。3.3.吸附床的生命周期分析在理论上，每 10 小时会用吸附床，但由于设备的限制，实际反应不可能达到该有的程度，实验结果表明。什么时候有效吸收成分的吸收床含量相对较低，有能力控制二氧化碳会下降，所以这是非常必要的重要探索现实生活的每个吸收床。新型吸附床放置在空气洗涤器，和载重量公斤。4 人正常的呼吸代谢模拟量，以二氧化碳 1.6l/min 率流入室。同时打开空气洗涤器在 5，理论上，它可以保持二氧化碳浓度为 4 的人在 20 个小时。图 5 显示的变化碳二氧化碳浓度在室。在 800 分钟，二氧化碳浓度保持在范围 0.1%内，二氧化碳浓度在室内无明显波动，吸收表现好；在 800 - 1000 分钟，二氧化碳的浓度开始上升，但速度相对缓慢，它仍然是在安全范围；1000 分钟后，二氧化碳浓度开始迅速上升，1150 分钟后，二氧化碳浓度接近 0.5%，这影响空气洗涤器变得明显减弱，因此必须更换新床在这个时候。保证安全，吸收床应该改变在 1100min（18.4h）。因此，在案件的 8 人，使用寿命是每个吸附床 9.2h。如果使用标准吸收床照设计要求，使用寿命是 3.7h。 3.4.生活模拟实验基本确定在矿井避难室上述实验功率消耗和其他基本参数的空气洗涤器的净化效率。但实验条件的基础上模拟呼吸状态。在真实的抢救过程中，呼吸的变化很大，在不同国家的人类活动，此外，温度和湿度也有很大的影响。这些参数将相对影响吸收性能的空气洗涤器，因此有必要验证的性能，通过仿真实验空气洗涤器。随机选择的四名健康男性志愿者的生活模拟实验。提出了五点五公斤 js-1剂在空气洗涤器，风机功率 5 W。变化的二氧化碳在实验过程中是显示在图 6。五点五公斤 js-1 剂可以保持 504min（8.4h）适合居住的四志愿者，什么是指服务时间 8 公斤 js-1 代理 8 健康男性 367min。表 1 显示碳二氧化碳吸收率。表 1 数据的吸收二氧化碳在生活配套实验从表 1：在活体实验模拟，吸收率 js-1 剂相对稳定的。它一般在 30 分钟吸收二氧化碳的背包。平均吸收率在 1.34l/min。在 40%的测试时间空气洗涤器在工作条件下，整个能源消费 18wh。4.结论通过实验，确定了空气洗涤器相关的重要参数。在此基础上，在一个封闭的空气洗涤器空间提出了最佳的操作性能和使用模式。提供一个指导设计和改进现有的空气洗涤器是非常重要。具体结论如下：1）最佳反应条件，消除二氧化碳在避难室：剂量 js-1agent 是 20 公斤，最佳操作功率 100 W；2）在紧急状态为配合救援，空气洗涤器最低操作电源要求是 5W。3）在避难室由于能量储存的限制，空气洗涤器的建议在间歇模式，最佳比例的运行时间和停机时间是 2 : 3。什么时候在间歇模式，空气洗涤器将消耗能量，在连续 27%经营模式实现相同的吸收率条件。4）最佳用量为 8 人 js-1 约 8 公斤。当呼吸 0.4 升/分钟，这可保持 3.7 小时。相关文献1 刘明举、孟磊、魏建平。近年煤与瓦斯突出的统计特性及其防范措施,煤矿安全,2009,(7):73 76。2王柯泉,赵珊洋 ,玉秀清。煤矿、矿山避难室在发展的技术,2010。3建筑避难的“六个系统”的安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监督局。4胡锦涛,永久和临时避难室建设固定煤矿区、山西煤矿,20103。