Пожарная тактика / Grachev - Gazodimozashchitnaya slugba 2004

связанном кислороде. Анализ респираторов, в которых используется сжатый газообразный кислород, а очистка вдыхаемого воздуха от углекислого газа осуществляется известковым поглотителем — ХП-И, показывает, что возможности улучшения условий дыхания в них и снижения веса практи- чески исчерпаны при сохранении первоначального срока защитного действия. Анализ характеристик КИП на химически связанном кислороде показывает, что они имеют большое будущее, так как при сравнительно малом весе могут иметь большой срок защитного действия с улучшенными микроклиматическими условиями дыхания в них.

ÂКИП с химически связанным кислородом, кроме маятниковой системы дыхания, применяют также и круговую.

Âкачестве сорбента в настоящее время применяют кислородосодержащий продукт ОКЧ-2 на основе надперекиси калия.

Применение данного сорбента позволяет создать аппарат с более низким весом, лучшими условиями дыхания, более низкой температурой

èвлажностью вдыхаемого воздуха, чем у существующих респираторов. Как известно, это направление позволяет разработать легкий защитный аппарат, весьма простой конструкции, в котором время защитного действия пропорционально физической нагрузке газодымозащитника, Кроме того, положительной особенностью сорбента, содержащего химически связанный кислород, является то, что он не только выделяет кислород, но и поглощает углекислый газ и влагу из выдыхаемого воздуха.

Самоспасатели с химически связанным кислородом (СИП-20 и т.д.) показали высокую надежность и хорошие эксплуатационные характеристики. Гарантированный срок их хранения около лет, а в случае проведения их сервисного обслуживания может быть увеличен до 10 лет. Простота конструкции обеспечивает быстрое его использование, экономичность расхода кислорода позволяет выдержать любые физические нагрузки, обеспечивая в режиме покоя время защитного действия до нескольких часов.

Â1964 году в НИИГД (г. Донецк) были начаты исследования и разработка регенеративных респираторов на жидком кислороде. Главное преимущество этого направления заключается в возможности использования жидкого кислорода в качестве холодильного и дыхательного агента. Это позволяет достичь комфортных условий дыхания и значительно упростить конструкцию аппарата. В то же время следует отметить, что принцип совмещения холодильной и дыхательной системы позволяет уменьшить вес заряда кислорода. Испаряющийся кислород подается в систему респиратора в количестве, зна- чительно превышающем потребность человека для дыхания, в результате чего часть выдыхаемого воздуха, равная избыточной подаче кислорода, постоянно удаляется из системы аппарата. Жидкий кислород находится в металлическом двустенном резервуаре, обычно теплоизолированном пенополиуретаном, и покрытом снаружи стеклопластиком. Внутри резервуар заполняется асбестовой ватой, адсорбирующей жидкий кислород.

Сжиженный кислород заливается в резервуар непосредственно перед началом работы в противогазе, после чего в течение всего времени защит-

51

ного действия он испаряется и поступает в воздуховодную систему. Один литр жидкого кислорода образует 850 л (НУ) газообразного кислорода. Масса резервуара для жидкого кислорода меньше, чем масса баллона для сжатого кислорода, поскольку сжиженный кислород в аппарате хранится при давлении, близком к атмосферному.

Поэтому в КИП с жидким кислородом создается значительный запас газа при относительно малом объеме резервуара и его небольшой массе.

Схема работы такого аппарата следующая. При включении в респиратор открывают вентиль резервуара для хранения жидкого кислорода, который испаряется и поступает в дыхательный мешок. При вдохе прохладный воздух проходит из дыхательного мешка через шланг вдоха и поступает в легкие человека. При выдохе воздух проходит через шланг выдоха, регенеративный патрон, где он очищается от углекислого газа и поступает в дыхательный мешок. В дыхательном мешке происходит смешивание очищенного от углекислого газа выдыхаемого воздуха с холодным и сухим кислородом, вступающим из резервуара. При переполнении дыхательного мешка лишний воздух удаляется через избыточный клапан, который останавливается на линии выдоха перед регенеративным патроном.

Аппараты на жидком кислороде имеют следующие отличительные особенности:

-обеспечивают дыхание прохладным воздухом;

-удаление выдыхаемого воздуха до регенеративного патрона позволяет уменьшить заряд поглотителя;

-значительная простота конструкции: отсутствует редуктор, легоч- ный автомат, байпас, финиметр;

-не имеют системы высокого давления, давление в резервуаре лишь незначительно отличается от атмосферного.

Данным КИП присущи и недостатки, к которым уносятся:

-сложность контроля над степенью использования жидкого кислорода в аппарате (контроль производится по часам, что не является полностью достоверным показателем);

-снаряжение аппарата жидким кислородом должно производиться непосредственно перед началом работы;

-сложная конструкция теплоизолирования резервуара для хранения запаса кислорода;

-пожароопасность аппарата при механических повреждениях корпуса. Перспективным направлением в деле создания и конструирования

изолирующих противогазов может рассматриваться идея Д.Г. Левицкого, который в 1911 году предложил изолирующий противогаз, работающий на принципе регенерации воздуха жидким кислородом. Он показал, что противогаз, работающий на жидком кислороде, во-первых, обеспечивает значительную экономию веса противогаза (одного литра жидкого кислорода достаточно для работы в течение около 9 часов при работе средней тяжести). Во-вторых, используя низкую температуру кипения кислорода (-183°С) для вымораживания углекислого газа (для чего достаточна температура —

52

78°С), можно полностью обойтись без регенеративного патрона. Однако промышленное производство таких аппаратов защиты не осуществляется.

Известно направление создания аппаратов защиты, в которых используется способ получения кислорода, заключающийся в смешивании карбоната натрия Na2CO3 и пероксида водорода Н2Î2 с жидким или водорастворимым катализатором, в результате чего начинается генерация кислорода.

В последнее время дыхательные аппараты со сжатым воздухом (ДАСВ) завоевывают все большее признание у работников пожарной охраны. Несмотря на то, что КИП отличаются большой надежностью, относительно небольшой массой и значительным временем защитного действия, они обладают рядом существенных недостатков, которые исключают дальнейшее применение КИП в качестве основного СИЗОД в пожарной охране.

При передвижении и выполнении различных видов работ такие физические показатели человека, как частота сердечных сокращений (ЧСС), легочная вентиляция, частота дыхания, артериальное давление значительно возрастают. При работе в КИП кроме того появляется дополнительная нагрузка на организм, вызываемая:

-дополнительным сопротивлением дыханию;

-дополнительным "мертвым" пространством;

-накоплением в тканях и крови, при продолжительной работе кислых продуктов обмена веществ (СО2), раздражающих дыхательный центр

èвлекущих за собой рост величины легочной вентиляции;

-выделение смесей с высокой температурой (+45°С) и относительной влажностью до 100%;

-повышение концентрации кислорода.

Все эти факторы действуют на организм человека в виде единого комплекса, ухудшая физиологическое состояние человека и вызывая в организме патологические отклонения.

Применение КИП при возможных контактах с маслами и нефтепродуктами опасно.

Иногда, хотя редко, не исключена возможность загорания или взрыва КИП от толчков и ударов в случае нарушения каналов, по которым проходит кислород, при работе в среде, содержащей горючие, легковоспламеняющиеся и взрывчатые вещества. При работе в среде с низкой температурой, не исключены неисправности из-за замерзания каналов, по которым поступает кислород, примерзание клапанов к седлам, снижение пластичных свойств резины дыхательного мешка, шлем-маски и т.п. И самое главное, при работе в среде с отрицательной температурой резко сокращается срок защитного действия КИП вследствие ухудшения поглощающей способности ХП-И.

КИП не защищает пользователя от среды с наличием АХОВ. Из-за отсутствия запасов ХП-И и медицинского кислорода объем

практических тренировок газодымозащитников с использованием КИП сокращен. В связи с этим снижается боеготовность и профессиональное мастерство газодымозащитников и звеньев ГДЗС.

53

Функционирование ГДЗС с применением КИП, в настоящее время, не обеспечено материальными и финансовыми ресурсами. Выделяемых средств федерального бюджета, бюджетов субъектов Российской Федерации и иных источников финансирования не достаточно даже для приобретения расходных материалов.

ГПС России является единственной противопожарной службой в мире, деятельность которой по тушению пожаров в задымленных и загазованных объектах основывалась на приоритетном использовании КИП.

Поэтому возник вопрос о поэтапном переходе газодымозащитной службы России с использования КИП на ДАСВ.

Идея использования сжатого воздуха при работе в непригодной для дыхания среде была предложена в 1871 году русским инженером А.И. Лодыгиным. Первый аппарат, работающий на сжатом воздухе и представляющий собой эластичный, газонепроницаемый мешок, наполняемый воздухом под нормальным давлением, сконструировал мичман А. Хотынский в 1873 году. Однако он не нашел широкого применения, поскольку запас воздуха обеспечивал возможность работы в течение нескольких минут.

В дальнейшем, по мере развития техники получения сжатого воздуха, эластичные мешки были заменены большими баллонами, и время защитного действия аппаратов возросло до 30 мин. Появилась группа изолирующих аппаратов резервуарного типа с разомкнутым циклом дыхания.

Современные ДАСВ подразделяются на три типа: автономные, шланговые и комбинированные (универсальные). Принципиальное отличие их заключается в способе обеспечения воздухом работающего в аппарате.

Работа резервуарных аппаратов основана на принципе пульсирующей подачи воздуха для дыхания (только на вдох) по открытой схеме, т. е. с выдохом в атмосферу. При этом исключается перемешивание выдыхаемого воздуха с вдыхаемым, или повторное его использование, как это происходит в аппаратах с замкнутой схемой дыхания.

Дыхание в резервуарных аппаратах осуществляется по следующей схеме: сжатый воздух поступает в легкие человека через маску, соединенную с дыхательным автоматом, а выдох производится непосредственно в атмосферу.

Выпускаемые ДАСВ различаются между собой лишь внешним оформлением и конструктивными особенностями отдельных узлов. Основными частями резервуарных аппаратов являются баллоны сжатого воздуха, дыхательный (легочный) автомат, редуцирующее устройство, приборы контроля над расходом воздуха, каркас для крепления и монтажа частей аппарата. По числу баллонов резервуарные аппараты разделяются на однодвух- и трехбаллонные. Баллоны аппаратов служат резервуарами для сжатого воздуха, используемого при дыхании. В аппаратах применяются малолитражные баллоны емкостью 1-12 л рабочим давлением 15-30 МПа (150300 кгс/см2).

Данную группу аппаратов отличает простота конструкции высокая степень надежности, низкая температура вдыхаемого воздуха незначите-

54

льное сопротивление на вдохе. При использовании эти аппаратов отсутствует опасность кислородного голодания из-за заазотирования системы аппарата, как это случается при использовании аппаратов с замкнутой схемой дыхания. В данных аппаратах возможна работа в средах, содержащих легковоспламеняющиеся и взрывчатые вещества, так как отсутствует опасный для масел и других веществ чистый кислород.

Основными недостатками СИЗОД этого типа являются:

-малый срок защитного действия, вызванный неэкономным расходованием воздуха;

-значительные вес и габариты;

-относительная сложность зарядки воздушных баллонов.

Зная способы защиты органов дыхания от вредного влияния продуктов сгорания, ядовитых газов и паров, можно определить условия применения тех или иных средств защиты для каждого конкретного случая.

Контрольные вопросы к главе 2:

1.Особенности дыхания и кровообращения.

2.Принцип газообмена в легких.

3.Контроль за пульсом.

4.Особенности дыхания.

5.Особенности влияния продуктов горения и окружающей среды на организм

человека.

6.Классификация средств индивидуальной защиты органов дыхания и зрения.

55

ГЛАВА 3. ФИЛЬТРУЮЩИЕ

ÈШЛАНГОВЫЕ ПРОТИВОГАЗЫ. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ

ТРЕБОВАНИЯ

3.1.Основные технические требования

Независимо от конструктивных особенностей аппаратов и противогазов, основные требования, предъявляемые к их защитным возможностям, делятся на несколько групп:

защитная эффективность, характеризуется коэффициентами защиты (Кç), коэффициентом проникания (К) вредных веществ и др.;

время защитного действия, надежность в эксплуатации, хранении и транспортировании;

эргономические показателя, последствия влияния СИЗОД на организм человека;

техническая совершенность конструкции аппарата, включающая в себя показатели эстетического исполнения, стандартизации и унификации отдельных узлов и деталей, экономичности и технологичности.

Одной из основных характеристик СИЗОД является коэффициент защиты Кç. Он обозначает кратность снижения концентраций вредного вещества, содержащегося в воздухе рабочей зоны, которую обеспечивает данное средство защиты.

Для определения Кç экспериментально находят коэффициент проникания К, выражающий отношения концентрации вредного вещества в подмасочном пространстве (C°m, C°v) к концентрации этого вещества в окружающем воздухе (Сm, Ñv).

Ê =	Cmo	=	Cvo	,	(3.1)
	Cm
			Cv

ãäå: C°m è Ñm — соответственно массовая концентрация газов во вдыхаемом воздухе и окружающей среде, мг/м3;

C°v è Ñv — соответственно объемная доля газа во вдыхаемом воздухе и в окружающей среде, %.

По величине коэффициента проникания вычисляется коэффициент эффективной защиты СИЗОД по формуле:

Êç = 1/К. (3.2) Коэффициент защиты (Кç) должен превышать коэффициент токси-

ческой опасности среды (Кòî) и сохранять свои защитные свойства после длительного хранения и транспортирования при температуре воздуха от -40°С до +60°С, атмосферном давлении от 70,0 кПа до 125,0 кПа, а также при работе в среде, характеризующейся сочетанием некоторых из приведенных в табл. 3.1 факторов.

56

Таблица 3.1

Возможное содержание вредных газов в окружающей среде и их предельнодопустимая концентрация (ПДК) во вдыхаемом воздухе

Значение				Основные вредные газы в окружающей среде
параметров			ÑÎ	ÑÎ2	SO2	H2S	NO2	CH4
Массовая		концен-
трация газа Сm,			116,7×103	–	27,7×103	14,5×103	19,2×103	–
ìã/ì3
Объемная доля га-			10,0	100	1,0	1,0	1,0	100
çà Ñv, %
ÏÄÊ ãàçà âî âäû-
хаемом		воздухе	30	–	10	10	5	–
Ñ’m, ìã/ì3
Предельно		допус-
тимая	объемная		2,57×10-3	–	0,36×10-3	0,69×10-3	0,26×10-3	–
äîëÿ ãàçà C’v, %
Коэффициент ток-
сической	опаснос-		3890	–	2778	1450	3847	–
ти среды, Кòî

Коэффициент токсической опасности среды определяется по формуле:

Êòî =	Cm		=	Cv		.	(3.3)
	,			,
	C	m	C		v

Пример. При массовой концентрации СО в окружающей среде, равн ой 117,6Ч103 ìã/ì3 по табл. 3.1 определяем, что ПДК равно 30 мг/м3, поэтому получаем:

				116,6		103
	Ê	òî	=				= 3890.
				30

Это значит, что применение СИЗОД у которых Кç меньше 3890, в среде с указанной концентрацией CO (Сm) недопустимо.

При одновременном содержании в окружающей среде нескольких газов однонаправленного действия коэффициент токсической опасности среды (Кòî) определяется по формуле:

	n	Ñvi
	Ê òî = ∑		,	(3.4)
		,
	i =1	Ñvi

ãäå: Ñvi — объемная доля i-го вредного газа в окружающей среде, %; С’vi— ПДК i-го вредного газа во вдыхаемом воздухе, %.

При одновременном содержании в окружающей среде нескольких газов, не обладающих однонаправленным действием, коэффициент токсичной опасности среды определяют по формуле:

	Ê òî =	Cvi			(3.5)
		C		,
				vi

57

для каждого газа в отдельности, как при изолированном их воздействии. Наибольшее из полученных значений принимают за коэффициент

токсической опасности среды.

Применение СИЗОД в токсической среде допустимо только при соблюдении условия:

Êç > Êòî . (3.6) Из этого условия следует также, что минимально необходимый

коэффициент защиты СИЗОД равен коэффициенту токсической опасности среды.

По коэффициенту защиты все фильтрующие СИЗОД делятся на три группы с разной степенью защиты:

1-ÿ — ñ Êç > 100, гарантирует защиту при содержании в воздухе вредных веществ в концентрациях, превышающих уровни ПДК более чем в 100 раз;

2-ÿ — ñ Êç от 10 до 100, гарантирует надежную защиту от вредных веществ, при их содержании в воздухе в количествах, превышающих ПДК от 10 до 100 раз;

3-ÿ — ñ Êç < 10, гарантирует защиту от нетоксичных аэрозолей, газов и паров при их содержании в воздухе в количестве, не превышающем ПДК более чем в 10 раз.

Изолирующие СИЗОД должны обеспечивать первую степень защиты. Изолирующие шланговые СИЗОД должны обеспечивать надежную защиту человека от вредных и опасных факторов на уровне первой степени

защиты.

Это значит, что для них номинальный коэффициент защиты должен быть не менее 100.

По защитной способности изолирующие автономные СИЗОД должны обеспечивать человека воздухом с содержанием вредных веществ не выше ПДК, при этом коэффициент защиты К3 должен быть не менее 5000, что обеспечивает защиту органов дыхания в среде с коэффициентом токсической опасности не более 5000.

3.2. Фильтрующие противогазы

Принцип действия таких противогазов заключается в следующем. При вдохе зараженный воздух поступает в фильтрующе-поглощающую (противогазовую) коробку, в ней он очищается от отравляющих веществ (ОВ), аварийно-химически опасных веществ (АХОВ), радиоактивных веществ (РВ), бактериологических средств (БС), затем попадает под лицевую часть и в органы дыхания. При выдохе воздух из под лицевой части, минуя коробку, выходит наружу. Поглощение паров и газов осуществляется за счет адсорбции, хемосорбции и катализа, а поглощение дымов и туманов (аэрозолей) — путем фильтрации.

Адсорбция — поглощение газов и паров поверхностью твердого тела,

58

называемого адсорбентом, под действием сил молекулярного притяжения.

Âпротивогазах адсорбентом является активированный уголь. Как весьма пористое вещество, он имеет большую активную поверхность (поверхность 1 г активного угля составляет 400-800 ì2). На нем лучше всего адсорбируются органические вещества с высокой температурой кипения

èбольшим молекулярным весом (хлор, хлорпикрин, трихлортриэтиламин, зарин, зоман, иприт, люизит, V-ãàçû).

Для поглощения плохо адсорбирующихся веществ, в частности, синильной кислоты, мышьяковистого водорода, фосгена, используются процессы хемосорбции и катализа.

Хемосорбция — поглощение отравляющих, аварийно химически опасных веществ за счет их взаимодействия с химически активными веществами, преимущественно щелочного характера, которые наносятся на активный уголь в процессе обработки.

Катализ — изменение скорости химических реакций под влиянием веществ, называемых катализаторами.

Âкачестве катализатора используются окиси меди, серебра и хрома. Активные угли с добавлением окислов называются углями-катализаторами. Катализ, например, лежит в основе очистки воздуха от аммиака при использовании дополнительных патронов.

Фильтрация дымов и туманов (аэрозолей) осуществляется противоаэрозольным фильтром, изготовленным из волокнистых материалов, которые образуют густую сетку. Проходя через нее, аэрозоли задевают за волокна и удерживаются на них.

При прохождении зараженного воздуха через фильрующе-поглощаю- щую коробку вредные, ядовитые и отравляющие вещества какое-то время полностью задерживаются. Однако со временем в выходящем из коробки воздухе появляются их следы, хотя близкие к минимально действующим. Это называется проскоком и характеризует исчерпывание защитных возможностей противогаза. Время от начала поступления примеси в средство защиты до появления за ним предельно допустимой концентрации называется временем защитного действия и выражается в часах и минутах.

Что касается противоаэрозольных фильтров, то очистка воздуха в них осуществляется не полностью и проскок частиц дымов и туманов фиксируется с первого момента вдыхания аэрозолей. Поэтому их защитные свойства характеризуются коэффициентом проскока — отношением концентрации аэрозолей после фильтра к их концентрации до фильтра. Выражается он в процентах. Чем меньше коэффициент проскока, тем противоаэрозольный фильтр лучше.

Проскок отравляющих веществ и аэрозолей обнаруживается с помощью специальных индикаторов.

Âсовременном противогазе сопротивление дыханию при скорости потока воздуха 30 л/мин равно 16-21 мм вод.ст. Защитная мощность по парам стойких ОВ — несколько десятков часов. Коэффициент проскока аэрозолей — не более 0,001%.

59

3.2.1. Устройство фильтрующих противогазов

Противогаз состоит из лицевой части (маски, шлем-маски), фильт- рующе-поглощающей коробки, которые соединены между собой непосредственно или с помощью соединительной трубки (трубок).

В комплект противогаза входят сумка и не запотевающие пленки, а также, в зависимости от типа противогаза, могут быть мембраны переговорного устройства и трикотажный чехол.

Фильтрующе-поглощающая (противогазовая) коробка предназначена для очистки вдыхаемого человеком воздуха от паров и аэрозолей отравляющих, аварийно химически опасных и радиоактивных веществ, а также бактериальных средств. Изготавливается из жести или алюминиевых сплавов, имеет форму цилиндра. Для увеличения прочности коробки на корпусе вытиснуты зиги (ребра жесткости). В верхнюю крышку вмонтирована навинтованная горловина для соединения с лицевой частью, которая при хранении герметизируется металлическим колпачком с резиновой прокладкой. В дне — отверстие для поступления вдыхаемого воздуха. При хранении и преодолении водных преград оно также закрывается резиновой пробкой.

Снаряжается (по потоку воздуха) противоаэрозольным фильтром и углем-катализатором (шихтой).

Противоаэрозольный фильтр состоит из пластины специального фильтрующего картона, собранного (для увеличения фильтрующей поверхности) в прямые или фигурные (типа улитки) складки.

Шихта заключена между двумя штампованными сетками. На верхней сетке помещен тампонный картон для задержания угольной пыли.

Лицевая часть противогаза (шлем-маска или маска) служит для подведения очищенного в коробке воздуха к органам дыхания, для защиты глаз и лица и сброса в атмосферу выдыхаемого воздуха. Она состоит из корпуса, очкового узла, клапанной коробки и системы крепления на голове. Может также оборудоваться обтекателями, обтюратором, переговорным устройством и системой для приема жидкости.

Лицевая часть имеет разную ростовку. Рост указан на подбородочной части шлем-маски (маски). Наименьший рост нулевой, наибольший — четвертый.

Шлем-маска (маска) обеспечивает изоляцию органов дыхания и зрения, подведение к ним очищенного воздуха и удаление выдыхаемого. Изготовлена из эластичной резины серого или черного цвета на основе натурального или синтетического каучука. Дугообразные гофры и выпуклости для ушей предназначены для обеспечения более равномерного давления шлема на кровеносные сосуды головы, что уменьшает болевые ощущения.

В шлем-маску (маску) герметично вделаны плоские, большей частью круглые, очки из обычного стекла. Они вставляются в специальные пазы (манжеты) шлем-маски (маски) и закрепляются при помощи зубчатых обойм. Вместе со стеклом в очковый манжет монтируются пружинящее кольцо и резиновая прокладка.

60