【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集体防护系统领域，特别涉及一种具备空气组分置换更新功能的集体防护系统。
技术介绍
1、集体防护系统是在核生化条件下，将密闭防护区外的污染空气进行隔离或净化处理后送入防护区，使防护区内的人员在不使用个人防护装备的情况下，仍能完成基本任务的防护设施。按照防护的原理，集体防护系统可分为隔绝式防护系统和过滤式防护系统。早期专利技术的隔绝式防护系统的工作原理是对防护区进行密闭，使其与周围环境进行隔离。人员在这种密闭环境中，必然会导致防护区内的氧气、二氧化碳浓度发生恶化，影响人员正常的呼吸。后期专利技术的过滤式集体防护系统主要由密闭与超压控制设备、滤毒通风设备组成，其工作原理为首先通过滤毒通风设备对外部污染空气进行过滤吸附后送入集体防护区，同时通过专用密闭与超压控制设备控制进出集体防护区的空气，达到建立超压和控制集体防护区内空气环境的目的，从而阻止外部环境中核生化污染物和各种有毒有害气体进入集体防护区，为集体防护区内人员提供良好的生存和工作环境，使人员在不使用个人防护装备的情况下正常的工作与生活。
2、滤毒通风设备是过滤式集体防护系统的核心装备。然而，目前基于浸渍活性炭吸附效应为主的滤毒通风设备却普遍存在着防护时长有限、防护谱系不全、存储有效期短等诸多问题，导致其在实际使用中的有效性、经济性及可维护性较差。特别是针对气体毒剂，滤毒通风设备的有效防护时间普遍为数小时，难以满足在突如其来的化学毒剂攻击或化学物质泄漏导致的大量人员应急避难的需求。
3、目前过滤式集体防护系统主要是通过置换通风的方法，将过滤后的
4、
5、式中：
6、b2---集体防护区内空气二氧化碳浓度，建议取值0.35％
7、b1---外部空气二氧化碳浓度，一般取值0.03％
8、bav---每人每小时的呼吸量
9、(休息时取值0.5m3/h/person,工作时取值0.75m3/h/person)
10、a---人呼出空气中二氧化碳浓度，一般取值4％
11、n---集体防护区内人数
12、fav---所需的外部空气量，m3/h
13、从以上计算可以看出，集体防护区个人所需外部空气量一般是按6～7m3/h/person进行取值。在进行设计，可以按10m3/h/person乘以集体防护区内总人数来预估集体防护区所需总的滤毒通风装置供风量。因此，以某个设计最大可以容纳100人的防护区为例，其滤毒通风设备的额定通风量为1000m3/h，然而该额定通风量的滤毒通风设备有效滤毒时间仅为数小时，难以满足长时间的防护要求。
14、本专利技术的目的在于通过对集体防护区内氧气及二氧化碳气体成分的持续置换更新，来延长传统滤毒通风设备的有效防护时长。其主要原理如图1所示，滤毒通风滤后洁净空气连接到o2分离装置，将其中的氧气分离后持续输送到防护区内，同时利用co2吸收器，持续对防护区内的二氧化碳进行泵吸，以此维持防护区内的氧气及二氧化碳浓度，使其保持在人体正常的呼吸所需的范围内。通过相关计算可知，人体正常呼吸所需的氧气含量约为0.015～0.02m3/h,则100人的集体防护区每小时耗氧量为2m3/h，以空气含氧量20％计算，实际需要空气量为10m3/h。原1000m3/h过滤通风量的滤毒通风设备，假设其毒剂击穿时间为2小时，则其可以过滤空气量为2000m3，因此，按照结合氧气分隔后输送原理后每小时需要10m3的空气耗量计算，该滤毒通风设备的实际可工作时间为200小时，比在过滤式通风系统中使用时整整提高了100倍。考虑到o2分离装置的实际分离效率，其实际工作时长虽然会有一定折扣，但完全可以满足长时间的防护需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种具备空气组分置换更新功能的集体防护系统，通过o2分离装置及co2吸收器，对集体防护区内的氧气及二氧化碳进行持续的更新，从而在额定滤毒通风的能力下延长集体防护区的防护时长。
2、本专利技术的技术方案是：提供一种具备空气组分置换更新功能的集体防护系统，包括过滤吸收器、o2分离装置、集体防护区、co2吸收器、集防区空气组分控制箱、o2流量计、o2浓度传感器、co2流量计、co2浓度传感器；
3、所述过滤吸收器连接到所述o2分离装置，为下一级设备提供滤除核生化污染物的洁净空气；所述o2分离装置空气进口连接过滤吸收器，经气体组分分离后，o2出口连接集体防护区从而为防护区持续提供氧气；所述集体防护区分别连接o2分离装置及co2吸收器，通过所述o2分离装置及co2吸收器的运行为密闭防护区内提供氧气并且抽除多余的二氧化碳；
4、所述集防区空气组分控制箱分别连接o2流量计、o2浓度传感器、co2流量计、co2浓度传感器，通过相关逻辑运算控制o2分离装置及co2吸收器，确保集体防护区内的氧气及二氧化碳浓度始终维持在人员正常呼吸所需的范围内；
5、所述o2流量计连接在o2分离装置及集体防护区之间，用于测量o2分离装置向防护区的供氧量，同时将供氧量信息提供给集防区空气组分控制箱，作为控制箱的运算输入；
6、所述co2流量计连接在co2吸收器的co2出口处，用于测量co2吸收器从集体防护区内抽吸出来的co2流量，同时将co2抽吸量信息提供给集防区空气组分控制箱，作为控制箱的运算输入。
7、进一步的，所述o2分离装置采用基于分子筛吸附与脱附原理的o2分离设备，或基于膜分离技术的o2分离设备。
8、进一步的，所述co2吸收器，采用基于溶液吸收法、固体吸附法或膜分离技术的co2吸收设备。
9、进一步的，至少设置一个以上o2浓度传感器，均匀布置在集体防护区内各个空间部位，用于实时测量集体防护区内的o2浓度；同时测量到的集体防护区内o2浓度输送到集防区空气组分控制箱，作为控制箱的运算输入。
10、进一步的，至少设置一个以上co2浓度传感器均匀布置在集体防护区内各个空间部位，用于实时测量集体防护区内的co2浓度；同时测量到的集体防护区内co2浓度输送到集防区空气组分控制箱，作为控制箱的运算输入。
11、本专利技术提供的具备空气组分置换更新功能的集体防护系统取得的有益效果是：
12、与现有技术相比，本专利技术利用o2分离装置及co2吸收器持续对隔绝式防护区内的氧气及二氧化碳浓度更新置换，确保能够最大程度的利用过滤吸收器的核生化吸附与过滤能力，使集体防护区内氧气及二氧化碳浓度长时间维持在人员正常呼吸所需的范围内。该系统具备以下优点：1)只从滤后洁净空气选择性吸收氧气到防护区，输送氧气的量和人员呼吸量保持平衡，从而大幅度减小滤毒通风设备中过滤吸收器的通风量，在额定过滤吸附的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具备空气组分置换更新功能的集体防护系统，其特征在于，包括过滤吸收器、O2分离装置、集体防护区、CO2吸收器、集防区空气组分控制箱、O2流量计、O2浓度传感器、CO2流量计、CO2浓度传感器；
2.如权利要求1所述的具备空气组分置换更新功能的集体防护系统，其特征在于，所述O2分离装置采用基于分子筛吸附与脱附原理的O2分离设备，或基于膜分离技术的O2分离设备。
3.如权利要求1所述的具备空气组分置换更新功能的集体防护系统，其特征在于，所述CO2吸收器，采用基于溶液吸收法、固体吸附法或膜分离技术的CO2吸收设备。
4.如权利要求1所述的具备空气组分置换更新功能的集体防护系统，其特征在于，至少设置一个以上O2浓度传感器，均匀布置在集体防护区内各个空间部位，用于实时测量集体防护区内的O2浓度；同时测量到的集体防护区内O2浓度输送到集防区空气组分控制箱，作为控制箱的运算输入。
5.如权利要求1所述的具备空气组分置换更新功能的集体防护系统，其特征在于，至少设置一个以上CO2浓度传感器均匀布置在集体防护区内各个空间部位，用于实时测量集体防护
...【技术特征摘要】
1.一种具备空气组分置换更新功能的集体防护系统，其特征在于，包括过滤吸收器、o2分离装置、集体防护区、co2吸收器、集防区空气组分控制箱、o2流量计、o2浓度传感器、co2流量计、co2浓度传感器；
2.如权利要求1所述的具备空气组分置换更新功能的集体防护系统，其特征在于，所述o2分离装置采用基于分子筛吸附与脱附原理的o2分离设备，或基于膜分离技术的o2分离设备。
3.如权利要求1所述的具备空气组分置换更新功能的集体防护系统，其特征在于，所述co2吸收器，采用基于溶液吸收法、固体吸附法或膜分离技术的co2吸收设备。
【专利技术属性】
技术研发人员：程熙文，包剑，傅江妍，王光林，张心雨，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：
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