潜艇舱可移动式快速空气净化装置研究

张重杰

（山西新华化工有限责任公司设计研究所，山西 太原 030051）

1 概 述

20世纪90年代，为了解潜艇服役一定年限后舱内空气有害组分变化情况，有关单位曾派专家随潜艇出海进行远航跟踪监测，定性检测出368种组分，定量检测出67种。检测报告表明，368种组分多数属于低毒或微毒，也有部分中等毒性物质和一些剧毒物质，比如苯等[1]。这些都会对艇员产生危害，导致一些职业病的产生和战斗力下降。

密闭舱由于空气不流通、四周密闭，工作人员的生活、工作、机器设备的运行以及材料表面物质的挥发都会导致空间内产生大量的有害气体。实际测试发现，其中大部分气体会对人带来危害，如果不加以控制，将会对工作人员造成伤害，同时，电线短路或设备操作不当等均可能造成火灾。由于密闭舱空气不流通，电线等物品的燃烧或燃烧不完全可能造成密闭舱内瞬时产生大量的烟雾以及CO和氢氰酸等一些有毒有害气体。从而导致在较长一段时间内人员无法进行正常的生活、工作，对舱内的设备、设施也有一定的损伤。

因此，密闭舱室在空气质量无法满足人员正常生活、工作时，应使用快速空气净化装置，保证在较短的时间内将密闭舱室内空气质量达到允许的范围。

国内研究人员对有害气体的净化及控制进行了研究[2-10],但目前尚未见到有学者对可移动烟雾快速净化装置进行系统研究。

2 可移动烟雾快速净化装置设计

可移动烟雾快速净化装置主要由风机、粗滤器、高效过滤器、拉杆、滑轮、壳体等组成。烟雾混合空气先径过甩尘风机滤除尘土等大颗粒物质，再经过粗滤器滤除直径大于10 um的颗粒，再经过高效过滤器滤除0.3~10 um的微粒，最后输出清洁空气。图1是烟雾快速空气净化装置结构示意图。

图1 烟雾快速空气净化装置结构示意图

3 烟雾快速净化模拟试验研究

表1 烟雾快速净化模拟试验结果

试验模拟舱容积4.94 m3，空气净化装置由风机、连接管路、高效过滤器和电源组成。其中高效过滤器的过滤效率大于99.999%。试验开始，首先利用小型发烟炉将透平油加热、汽化。通过调节炉温和压缩空气压力使油雾粒子分散度达到约0.3 um，当舱内初始浓度达到2 500 mg/m3左右时，舱内可见度为0，关闭发烟炉，开启空气净化装置，开始计时。每隔1 min对舱内油雾浓度检测一次，并观察舱内的可见度。试验结果，见表1。

试验结果表明，空气净化装置的内循环过滤通风可以快速有效地清除火灾后的烟雾，过滤通风3 min后舱内烟雾基本清除干净，人员可以进入舱内进行后处理。

4 可移动式快速空气净化装置的主要技术指标

4.1 空气净化能力

可移动式快速空气净化装置的关键技术指标为空气净化能力，可以在规定时间内有效清除混合空气中的烟雾，使一定容积的密闭舱内空气质量达到允许范围。根据核生化战场条件下集体防护特点，一般空气净化装置的油雾过滤效率不低于99.99%。

4.2 有效滤除烟雾中的毒害气体

可移动式快速空气净化装置应该再规定的风量范围内利用我所新研制的炭催化剂能有效滤除火灾事故后烟雾中的一氧化碳、氢氰酸、灭火剂等有毒有害气体，也可滤除潜艇密闭舱内对人体有害的毒烟、毒气，使密闭舱内的有毒有害物质浓度不超过对人体伤害的最低浓度。

4.3 换气次数

可移动式快速空气净化装置的过滤通风量应能保证在较短的时间内完成对一定容积的密闭舱内的空气净化，使舱内有害气体和烟雾浓度降低到规定指标或安全浓度，一般换气次数为20次/h。

根据集体防护技术原理，假设密闭舱内烟雾初始浓度 C0为 2 500 mg/m3，允许浓度 Ct为 2.5 mg/m3，从快速空气净化装置启动到舱内烟雾浓度达到允许范围的时间为t，密闭舱有效容积分别为20 m3和30 m3时，在不同的工作风量条件下，换气次数和时间t，见表2。

表2 不同工作风量条件下的换气次数和时间

4.4 成套性

可移动式快速空气净化装置应该包括风机、过滤单元、滤毒单元、支架、滚轮、电源等。根据各部件的使用要求，配备一定数量的备品备件，便于因地制宜，既保证密闭舱内的空气质量，也避免了不必要的消耗。

另外，根据不同的使用环境和使用需求：可以配备两种规格的可移动式快速空气净化装置：一种为改善密闭舱空气质量；另一种为火灾事故后的快速空气净化。

4.5 使用要求

可移动式快速空气净化装置要求结构紧凑，小型化、轻便，操作简单，便于搬运、储存，同时保证在任何状态下，操作人员均可以采用手提或者推、拉等方式，快速使装置抵达指定部位，迅速投入工作状态。可移动式快速空气净化装置应有一定的使用寿命，能保证使用一定的次数，可以进行简单的净化能力检测，并进行主要损耗部件的更换。

5 结束语

本文设计了可移动式快速空气净化装置，进行了烟雾快速净化模拟试验，试验结果表明，空气净化装置的内循环过滤通风可以快速有效地清除火灾后的烟雾。并对可移动式快速空气净化装置提出了几点技术指标要求。可移动式快速空气净化装置具有结构紧凑、快速移动、使用方便等优点，因此，有必要根据不同的使用条件配备一定数量的专用可移动式快速空气净化装置，以便及时改善密闭舱的空气质量或在火灾事故后对密闭舱进行快速空气净化，在较短的时间内保证人员安全地进入舱内进行后续处理，尽快恢复人员正常的生活、工作。

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