化学氧自救器与压缩氧自救器的比较分析

化学氧自救器与压缩氧自救器的比较分析
《煤矿安全规程》第十条规定下井矿工必须佩戴自救器。

自救器是入井人员在井下发生火灾、瓦斯、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出时防止有害气体中毒或缺氧窒息的一种随身携带的呼吸保护器具。

在井下发生事故时，有些矿工没有受到事故的致命伤害但处在灾区内或回风流中，这时如果能够正确佩戴自救器，可以防止有毒有害气体对身体的伤害，进而进行自救逃生。

如果遇到逃生路线上有障碍或被堵在独头巷道内，可以戴上自救器静坐等待救护队员前来救助。

现在煤矿使用的自救器主要有两种：化学氧自救器和压缩氧自救器。

化学氧自救器：这是一种与人的呼吸系统形成
封闭循环的自救器，它与外部气体环境隔绝，氧气由化学氧自救器中的超氧化钾生氧剂提供。

超氧化钾生氧剂具有与人体呼出气体相匹配的特点：人呼出气体中的水汽和二氧化碳被超氧化钾吸收，同时放出氧气供人呼吸。

在化学氧自救器进入正常生氧前，人呼出的水汽和二氧化碳被超氧化钾吸收，放出足够人呼吸的氧气至少需要1分钟时间，为了弥补这一缺陷，化学氧自救器普遍采用小型快速初期生氧器弥补这一不足。

压缩氧自救器：这是一种与人的呼吸系统形成封闭循环的自救器，氧气由高压氧气瓶供应，使用氢氧化钙作为二氧化碳的吸收剂。

产品如同救护队使用的氧气呼吸器，使用者必须经训练才能使用好，对维护和修理有严格的要求，需经常检查氧气瓶的漏气情况，定期更换吸收剂，并要求配备专业的充氧系统。

l'两种自救器的比较
这两种自救器初看起来，都能够提供矿工自救，但是二者之间有着本质的区别。

1．生产成本不同
化学氧自救器市场上价格在260元／台左右，主要零部件包括：金属件、橡胶件、超氧化钾生氧剂和初期生氧器等。

化学氧自救器生产过程相对简单易于操作，因此价格比较便宜。

压缩氧自救器市场上价格在600元／台左右，主要零部件包括：氧气钢瓶、手动开关、减压器、压力表、氢氧化钙、橡胶件、塑料件等，整个供氧系统的零部件质量要求较高，这样才能保证整个系统气密性。

其中氧气钢瓶为压力容器，氧气钢瓶的氧气充填作业要求操作工人具有特种作业操作证，对操作工人要求较高。

另外，减压器的校验工作包括定量供氧、自动补给、手动补给，需要较高的技术水平，而且要做到每一个零件都要校验，这样才能确保组装的自救器系统的气密性。

因此，压缩氧自救器配件较多，装配起来比较繁琐。

这两种自救器
的价格差别较大，但是使用有效期都为3年，因此压缩氧自救器使用成本较高。

日常维护与保养
化学氧自救器在矿上所做的保养维护很少，只是日常检查一下封印条是否开封，外壳是否破损，定期检查一下气密性，没有特殊的检查检验工作。

压缩氧自救器的日常维护工作量则较大，定期检查压力表压力是否大干20MPa，对于压力小于20MPa 的自救器需要将气瓶拆卸下来，重新充填氧气。

二者的设计、检验标准不同
化学氧自救器执行MT 425标准，压缩氧自救器执行AQ 1054—2008标准，两标准中最主要的差别是检验条件不同。

MT 425标准要求的呼吸量为30L／min而AQ 1054标准要求的呼吸量为22L／min。

呼吸量是人每分钟呼出的气体量之和。

呼吸量与人
的体重、做功多少有很大关系，体重越重、做功量越大，则呼吸量越大，单位时间内消耗的氧气量也越大。

呼吸量22L／min为中等做功量，其做功量为22000(kg·m)／h，相当于体重72公斤的男子消耗能量20J／min，消耗氧气1．0L／min。

呼吸量30L／min为大功量，其做功量为32000(kg·m)／h，相当于体重72公斤的男子消耗能量28J／min，消耗氧气1．4L／min。

由于两种自救器的检验标准不同，造成了防护时间不是同一概念。

例如：快跑做大功量的人佩戴化学氧自救器只能使用30分钟，而慢跑做中功量的人佩戴压缩氧自救器却可以使用45分钟。

在这种情况下，不能够说明压缩氧自救器防护时间一定大于化学氧自救器，防护时间的比较应该在相同的检验条件下进行。

现将防护时间为30分钟化学氧自救器和防护时间为45分钟压缩氧自救器在不同呼吸量下进行检验，可知，在22L／min检验条件下，45分钟压缩氧自救器实际防护时间为58分钟，而30分钟型化学氧自救器防护时间为60分钟。

化学氧自救器防护时间的延长主要由于呼出气体中水汽和CO
2
量的减少，即反应减缓，导致反应时间的延长。

在30L／min检验条件下，45分钟压缩氧自救器防护时
间为26分钟，由于CO
2超标而结束试验。

因为压缩氧自救器的CO
2
吸收剂设计标准
为每分钟CO
2进入量为0．9L／min，而在30L／min检验条件下，CO
2
进入量为1．35L
／min，CO
2吸收剂无法吸收大量的CO
2
导致试验提前结束。

30分钟型化学氧自救器
防护时间为32分钟。

在同一检验标准下，两种自救器虽然标注的防护时间不同，但实际防护时间相差不多。

两者对于呼吸量变化反应不同
人在逃生时呼吸量并不是一个固定值，当快跑时呼吸量增大往往会超过30L／min，呼吸量增大，单位时间内人体耗氧量也增加。

当静坐时呼吸量则减小到只有1 0L／min，这时人体耗氧量也随之减少。

EN 1 3794中6．19条要求当自救器以10L／min 检验时其防护时间至少为35L／min检验时间的3倍以上。

MT 425标准要求化学氧自救器防护时间为30分钟的自救器静坐时防护时间为120分钟。

防护时间为45分钟的自救器静坐时防护时间为180分钟。

化学氧自救器具有较好的适应呼吸量变化的特点，其生氧量取决于人体呼出的水汽和CO
2
量的多少，按照以下反应方程式进行：
2KO
2+H
2
O=2KOH +1.5O
2
2KOH+CO
2=K
2
CO +H
2
O
人体做功量增加时，呼吸量增大，呼出的水汽和CO
2
增多，与超氧化钾反应加剧，
则生成的氧气量增多，可以满足人体在大功量时对氧气的需求。

同样道理呼吸量减
小时，呼出的水汽和CO
2
减少与超氧化钾反应缓慢，使用时间延长。

压缩氧自救器的供氧方式为气瓶内的高压氧气经减压器减压后，通过定量孔以规定的流量流向呼吸系统向人体供氧。

当呼吸系统内的压力下降到规定压力值时，自动补给阀开启向呼吸系统供氧。

同时压缩氧自救器还具有手动补给系统，用手按动手动补给阀直接向呼吸系统供氧。

压缩氧自救器供氧量只能增加不能降低，最低供氧量即为定量孔的流量。

因此压缩氧自救器防护时间由于手动补给和自动补给只能够降低而不能够增加。

现将防护时间同为45分钟两种自救器在大呼吸量、中呼吸量和小呼吸量下进行检验，化学氧自救器，随着做功量的减小，防护时间延长由47分钟延长到186分钟，压缩氧自救器的防护时间基本不随做功量的变化而变化，在10L ／min小呼吸量下也只使了66分钟。

因此对于煤矿井下复杂的环境而言，化学氧自
救器防护时间的伸缩性可以大大增加矿工逃生的几率。

对于救生舱和避难硐室内静坐等待救援的矿工而言，相同体积、重量的压缩氧自救器和化学氧自救器，在防护时间上差别很大，化学氧自救器更有利于保障矿工的生命。

另外，现在大多数的救生舱和避难硐室都使用压缩氧气作为氧源，作为对压缩氧气的一种有益的补充和不同氧源之间的备份，化学氧自救器装备在救生舱和避难硐室内可以更加有效地保障矿工的生命安全。

因此
(1)两种自救器应该采用相同的设计、检验标准。

应该采用更加严格的30L／min呼吸量进行设计。

(2)化学氧自救器日常维护少、设计标准高、对于变化做功量的适应性强，更适合煤矿井下使用。

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