ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА, 2007, том 26, № 10, с. 77-81
ПРОБЛЕМЫ ХИМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ, ^^^^^^ ЭКОЛОГИЯ
УДК 335(045)
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТРАВЛЯЮЩИХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
© 2007 г. С. Б. Путин, В. Н. Усов, Н. А. Астахов
Открытое акционерное общество «Корпорация "Росхимзащита"», Тамбов Поступила в редакцию 15.06.2006
В современных условиях проблемы гражданской защиты в области безопасности жизнеобеспечения населения являются все более актуальными. Сохраняются традиционные угрозы и опасности, и возникают новые. Уязвимость городских инфраструктур, активизация террористической деятельности, появление новых инфекционных заболеваний, увеличение масштабов стихийных бедствий является фактором, активизирующим разработку новых средств и способов защиты населения и постоянное повышение уровня безопасности его проживания. Одним из воздействующих факторов на население, являющихся следствием вооруженной борьбы или стихийных бедствий, является заражение атмосферы отравляющими химическими веществами (ОХВ) и поражение органов дыхания человека. Наиболее эффективным способом защиты органов дыхания человека от поражения ОХВ является укрытие в защитных сооружениях гражданской обороны (ГО), оснащенных средствами регенерации воздуха. Однако с помощью существующих средств защиты от ОХВ сегодня не решаются задачи: защиты от ОХВ "пробивного" действия, создания комфортных условий обитания, возможности дискретного заполнения убежища и обеспечения многократного входа и выхода аварийно-спасательных бригад, защиты от "заноса" ОХВ в убежище, увеличения штатной продолжительности режима "регенерации" воздуха и многие другие. Кроме того, убежища не оснащаются средствами защиты, предназначенными для очистки внутреннего воздуха обитаемых помещений в аварийных ситуациях, например после тушения в самом убежище локального пожара или от пролива дизельного топлива. Перспективными методами коллективной защиты людей можно считать технологические процессы регенерации воздуха, основанные на "раздельном" или "совмещенном" принципах поглощения диоксида углерода и выделения кислорода. Для убежищ гражданской обороны чрезвычайных ситуаций (ГО ЧС) и запасных пунктов управления (ЗПУ) традиционные средства регенерации воздуха, основанные на применении веществ с химически связанным кислородом, остаются наиболее рациональными и экономически оправданными.
В 2005 г. разработан современный ряд установок регенерации воздуха (УРВ) серии УРВ ЗПУ вместимостью 50, 100, 150 и 200 человек, который обеспечивает решение многих из вышеперечисленных задач.
Средства регенерации воздуха предназначены для очистки воздуха обитаемых помещений, герметизированных объектов от диоксида углерода, выделяющегося при дыхании человека, и восполнения кислорода, израсходованного при дыхании. Современные средства коллективной защиты (СКЗ) органов дыхания людей от воздействия ОХВ основаны на применении различных способов и методов очистки и регенерации воздуха. СКЗ в силу специфики технологий коллективной защиты могут быть применены только в составе защитных сооружений различных классов или в герметизированных объектах специального назначения.
Выбор типа СКЗ зависит от многих, зачастую взаимосвязанных, факторов, которые и выдвигают тактико-технические требования (ТТТ) к ним. Несмотря на все многообразие ситуаций, когда необходимо применение СКЗ, важнейшим показателем является требуемая степень защищенности людей. Степень же защищенности людей, как известно, в свою очередь зависит от класса защитно-
го сооружения, его назначения и устанавливаемых требований по комфортности обитания.
Наиболее массовым и эффективным средством защиты людей не только от ОХВ, но и от других поражающих факторов являются защитные сооружения ГО ЧС, оснащенные системами фильтровентиляции и регенерации воздуха, поэтому более подробно рассмотрим данное направление развития СКЗ.
Традиционно средствами регенерации воздуха должны оснащаться убежища ГО, находящиеся в местах, где возможны наземные пожары, сильная загазованность территории вредными веществами, на потенциально опасных предприятиях, при этом следует предусматривать применение фильтровентиляционного комплекта (ФВК-2) [1]. В последнее время, данное требование распространено на оснащение запасных пунктов управления исполнительной власти субъектов Российской Федерации вместимостью 50, 100, 150 и 200 человек.
78
ПУТИН и др.
Необходимо отметить, что фильтровентиля-ционный комплект ФВК-2 разрабатывался в 80-е годы прошлого века и по многим показателям не отвечает современным требованиям. ФВК-2 применялся в убежищах ГО вместимостью 150 человек и обеспечивал условия, которые характеризуются низкой комфортностью обитания и продолжительностью в несколько часов, для нахождения в них людей в чрезвычайных ситуациях.
С помощью ФВК-2 сегодня не решаются задачи:
- защиты от ОХВ "пробивного" действия, разрушителей углей, при условии создания подпора в убежище или ЗПУ атмосферным воздухом;
- создания комфортных условий (по содержанию кислорода и диоксида углерода, продуктов жизнедеятельности) обитания, необходимых для решения оперативно-тактических задач по ликвидации чрезвычайных ситуаций;
- возможности дискретного заполнения убежища группами людей из зоны заражения атмосферы ОХВ по мере их прибытия;
- обеспечения многократного входа и выхода аварийно-спасательных бригад для участия в аварийно-восстановительных работах;
- защиты от "заноса" ОХВ в убежище, ЗПУ на одежде входящих людей и от их "затекания" через открывающиеся дверные проемы;
- увеличения штатной продолжительности режима "регенерации" воздуха за счет быстрого переснаряжения СКЗ резервными регенеративными элементами;
- возможности выбора технологических параметров ведения оптимального и безопасного процесса регенерации воздуха и управления им в зависимости от степени заполнения убежища людьми.
Кроме того, убежища не оснащаются средствами защиты, предназначенными для очистки внутреннего воздуха обитаемых помещений в аварийных ситуациях, например после тушения в самом убежище локального пожара или от пролива дизельного топлива.
Следует отметить, что перспективными методами коллективной защиты людей можно считать технологические процессы регенерации воздуха, основанные на "раздельном" или "совмещенном" принципах поглощения диоксида углерода и выделения кислорода, которые в аппаратурном оформлении отвечают предъявляемым требованиям и экономически целесообразны.
Для объектов со значительным временем автономии до нескольких десятков суток, оснащенных традиционными средствами регенерации воздуха, требуется создание значительных запасов регенеративных и поглотительных веществ, что экономически не выгодно со всех точек зрения.
Поэтому для таких объектов целесообразно применение СКЗ на основе так называемых "ненакопительных" технологий, которые позволяют уйти от необходимости создания запасов химических веществ. В данном случае возможно использование процесса короткоцикловой безнагревной адсорбции (КБА) для получения кислорода из атмосферного воздуха содержащего ОХВ и регенерируемых твердых поглотителей диоксида углерода. Процессы являются сложными в аппаратурном оформлении и энергоемкими, что не всегда приемлемо для пользователя.
Для убежищ ГО, ЧС и ЗПУ традиционные средства регенерации воздуха, основанные на применении веществ с химически связанным кислородом, остаются наиболее рациональными и экономически оправданными. Более того, они позволяют решить поставленные выше задачи за счет оптимизации технологических процессов регенерации воздуха, принятия лучших конструктивных решений, методов управления, достижения высокой степени отработки химических продуктов.
В рамках реализации "Комплексной городской целевой программы развития гражданской обороны города Москвы на 2004-2008 гг." по заказу Главного управления МЧС России по городу Москве в 2005 г. разработан современный ряд установок серии УРВ ЗПУ вместимостью 50, 100, 150 и 200 человек (рисунок).
Установки имеют модульное исполнение на основе унифицированных конструктивных элементов. Базовым элементом является регенеративный патрон П-30, имеющий сложную конструкцию внутренних воздуховодов и полостей для размещения регенеративного продукта, которые позволяют обеспечить равномерное и упорядоченное протекание химических реакций поглощения диоксида углерода и выделения кислорода. За счет конструктивного исполнения регенеративного патрона П-30 обеспечивается низкая интенсивность тепловыделений, и, как следствие, температура выходящего воздуха не превышает 100°С. В помещении с людьми обеспечивается концентрация диоксида углерода не более 1.5%, и, что особенно важно, концентрация кислорода не выходит за пределы пожарной безопасности 23%. Сорбционные, аэродинамические и тепловые процессы в регенеративном патроне организованы таким образом, что они протекают в "авторегулируемом" режиме. За счет перераспределения нагрузок по диоксиду углерода, парам воды и температуре по слоям регенеративного продукта, регенеративный продукт работает в патроне в "комфортных" условиях, в результате отработка по диоксиду углерода и кислороду достигает до 95% от его стехиомет-рической емкости.
УРВ ЗПУ-150 УРВ ЗПУ-200
Установки регенерации воздуха запасных пунктов управления (УРВ ЗПУ) на 50, 100, 150, 200 человек.
Математическая модель к-ой ячейки аппарата может быть представлена следующим образом:
Входными параметрами к-ой ячейки хемо-сорбции являются и Снк, выходными параметрами - ^ и С*к.
Значения выходных параметров могут быть определены из уравнений:
_ 1 С т к С
рг
($ - $) + С- X Г, А И,
N
Сравнительные технические данные установок УРВ ЗПУ с аналогами
00 о
X Я
Я Л
М
О >
©
Я ш Я
я >
н
о g
2 ON
1
О
(О
о о о
Наименование показателя Установка РУ-150/6, убежища ГО Устройство 300, убежища ГО (размещение в два ряда) Регенератор воздуха РВ-150, убежища ГО Установка УРВ ЗПУ-50 Установка УРВ ЗПУ-100 Установка УРВ ЗПУ-150 Установка УРВ ЗПУ-200
Расход воздуха, м3/ч 150 400 ± 40 280 ± 28 100 ± 10 210 ± 21 320 ± 32 420 ± 42
Сопротивлени
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.