呼吸保护装具的现状和发展趋势
呼吸位于人类生存三大要素之首,人们时刻都离不开清新的空气。随着社会的发展,火灾、毒气泄漏频频发生,严重危害到人民的生命健康。为了逃生自救、抢险救援、灭火战斗,呼吸保护装具应运而生。
呼吸保护装具是用来防御缺氧环境或有毒、有害气体侵入人体呼吸道的有效器具,正确的选择和使用是安全健康的保障。
目前普遍使用的呼吸保护装具按用途可分为工作型呼吸器和逃生型呼吸器(俗称防毒面具)。其中工作型呼吸器又可分为正压式空气呼吸器和正压式氧气呼吸器;而逃生型呼吸器又可分为过滤式自救呼吸器和化学氧自救呼吸器。
正压式空气呼吸器采用开放式结构,呼出气体直接排入大气环境,采用正压结构,面罩内压力始终大于外界大气压力,使外界有害气体无法侵入佩戴者的呼吸器官,使用安全系数高;可反复充气使用,使用成本比较低。因此消防队员及抢险救援人员都喜欢选用正压式空气呼吸器,但是使用时间较短,一般为1小时左右。
正压式氧气呼吸器呼出的气体,经全面罩、呼气软管和呼气阀进入清净罐,清净罐中的吸收剂(Ca(OH)2)将气体中的二氧化碳吸收,其余气体进入气囊。另外,气瓶中贮存的压缩氧气经高压管、减压器进入气囊,混合成含氧气体。由于呼气阀和吸气阀都是单向阀,保证了呼吸气流始终单向循环流动。使用时间较长,一般为4小时左右,矿山抢险救援人员都喜欢选用正压式氧气呼吸器。缺点是佩戴者呼吸感觉不舒服且使用者须具备一定的专业知识及操作技能,因为使用前需安装吸收剂和冷却冰,使用成本比较高。
过滤式自救呼吸器利用处理过的活性碳、催化剂等药剂,吸附、催化有毒、有害气体,使之变为无毒、无害气体,但是当有毒、有害气体的种类不明、浓度过高或超出它的防护范围时,就不能使用;当环境中氧气浓度低于17%时,亦不能使用。
化学氧自救呼吸器佩戴者呼出气体中的水汽和二氧化碳与生氧剂(KO2)发生化学反应,生成富氧气体供佩戴者往复呼吸使用。呼吸系统与外界环境空气隔绝,适用于各种有毒、有害气体及缺氧环境。
我国在呼吸保护装具方面的产品标准有:
GB16556-1996《自给式空气呼吸器》;
GA124-2004《正压式消防空气呼吸器》;
MT867-2000《隔绝式正压氧气呼吸器》;
GA209-1999《消防过滤式自救呼吸器》;
GA411-2003《化学氧消防自救呼吸器》。
欧共体在呼吸保护装具方面的产品标准有:
EN137-1993《空气呼吸器技术要求、试验、标志》;
EN145-1997《呼吸保护器--压缩氧或氧氮型自我保护闭路呼吸器--要求、试验、标志》;
EN403:1993《消防过滤式自救呼吸面具》;
EN401:1992《自救用呼吸保护装具;再生装置;化学氧(KO2)自救器;要求、试验、标志》。
由于德国在呼吸保护领域处于世界领先地位,因此,其产品标准被欧共体采纳为欧洲标准,世界各国都以此作为制订本国标准的样板。
我国的GA124-2004与EN137-1993的一致性程度为非等效,GA209-1999与EN403:1993的一致性程度为等同,GA411-2003与EN401:1992的一致性程度为非等效。
目前,我国空气呼吸器的生产厂有20多家,规模比较大的有:上海依格安全装备有限公司、抚顺煤矿安全仪器总厂、巴固工贸(上海)有限公司、中美合资无锡梅思安安全设备有限公司、泰州鸿宝凯利消防器材厂和江苏东台江海救生消防设备有限公司。
1987年,美国MSA安全设备有限公司在无锡建立了中美合资无锡梅思安安全设备有限公司,它是呼吸器的第一家合资企业,主要生产气体检测报警仪表、个体防护装备等产品。其正压式空气呼吸器以组装为主,产品特点是坚固可靠,供气阀是金属加工的,外观十分漂亮,但是体积略显庞大,重量也比较重。
江苏东台江海救生消防设备有限公司从1993年开始生产正压式空气呼吸器,国产化率比较高,其生产的供气阀是国产供气阀中最好之一。
1995年,美国SCOTT公司和上海潜水装备厂合作组建了上海依格安全设备有限公司,2003年美国SCOTT公司收购了上海潜水装备厂的所有股份,成为美国独资企业,专业制造正压式空气呼吸器。“依格”产品的特点:面窗为台锥形、全视野面窗,供气阀和排气阀做成一体,开启阻力小、供气流量大。配套气瓶采用美国LUXFER产品,气瓶阀、减压器、报警器、压力表、背架等为中国生产,结构与DRAGER公司产品相似。
1996年,法国巴固工贸有限公司与外高桥经济开发区合作,成立巴固工贸(上海)有限公司,2003年法国巴固公司收购了中方的所有股份,成为法国独资企业。除了经营正压式空气呼吸器以外,还经营其他各种劳动防护用品。巴固全面罩采用传统的柱形面窗,视野宽阔,供气阀采用法国FANZY公司的产品,配套气瓶采用美国SCI公司产品,气瓶阀、减压器、报警器、压力表、背架等为中国生产。
抚顺煤矿安全仪器总厂是国产正压式空气呼吸器的第一家,曾经有过辉煌的昨天。近年来,随着市场竞争日益激烈,企业不怎么景气。人员外流、设备老化,造成了其产品还保留在原来的水平上,落后于国内其他企业。但值得一提的是,其国产化率很高,除了全面罩之外,几乎全部自己生产。现在,抚顺煤矿安全仪器总厂正在努力振兴,积极发展正压式空气呼吸器等煤矿安全产品。
泰州鸿宝凯利消防器材厂从1998年开始生产正压式空气呼吸器,以组装为主,全面罩和供气阀采用英国SABER公司生产的产品,全面罩为全视野面窗,供气阀体积比较小,安装在面窗侧面。产品特点是简洁、美观,装拆方便。
泰州华通消防装备有限公司从2001年开始生产正压式空气呼吸器,全面罩和供气阀采用上海固良工贸有限公司代理的美国ISI安全仪器有限公司生产的产品,佩戴该面罩可以自由切换“呼吸环境空气”和“呼吸气瓶空气”,平时消防队员训练时可以呼吸环境空气,减少了反复充气之麻烦。配套气瓶采用国产康巴赛特公司生产的产品,气瓶阀、减压器、报警器、压力表、背架等均为中国生产。
除上述几家空气呼吸器生产企业之外,国内还有:煤炭科学研究总院重庆分院、山西虹安科技有限公司、华燕船舶设备有限公司、江苏东台东方船舶装备有限公司、山西神瑞科技有限公司、抚顺华腾防护装备制造有限公司、北京科力恒安全设备有限责任公司、芜湖华夏消防装备有限责任公司、南京消防被装厂、维尔赛福安全设备(无锡)有限公司、无锡市消宝安全技术有限公司、沈阳科金新材料有限公司、福建省南安市兴龙消防器材厂等空气呼吸器制造厂。产品分别销往消防、船舶、石油化工和煤矿。
众所周知,空气呼吸器属于比较专业的生产门类,一般企业规模都不是很大。近年来空气呼吸器发展迅速,在消防、煤矿、化工等领域的抢险救灾中扮演着重要角色。
空气呼吸器从上世纪70年代诞生,迄今已经过近30年的不断改进,从产品性能上来看基本趋于完善。在众多的空气呼吸器制造厂家中:美国的国际安全设备有限公司(ISI)、MSA安全设备有限公司、SCOTT安全设备有限公司、DRAGER安全设备(美国)有限公司、SURVER安全设备有限公司,德国的DRAGER安全设备有限公司、法国的巴固工贸有限公司(FINZY)、英国的SABRE安全设备有限公司、瑞士的INTERSPIRO安全设备有限公
司、日本的STS重松株式会社、韩国的三共物产株式会社和三清株式会社等是目前国际上主要的生产工厂。
我国生产的正压式空气呼吸器在全面罩、供气阀、背架三大部件上与国外存在着一定的差距。
国外的全面罩、背架,按人体工程学原理设计、制造,全面罩的密封框材质柔软、密封性好;背架与人体背部贴合得非常好,背着舒适,受力均匀;供气阀供气流量大,活门灵活。
近年来,各国科学家在不断研究对空气呼吸器的改进。空气呼吸器的最大弱点就是使用时间短,有效延长使用时间是大家最关心的课题。解决延长使用时间的方法主要有以下几种:
1 在现有佩戴重量不变的前提下,采用增加气瓶额定工作压力和体积相结合的方法来增加气瓶的储气量。设法采用新型材料、新工艺,减轻全面罩、气瓶阀、供气阀、减压器、背架等部件的重量,为气瓶重量的增加留下空间。目前,气瓶的最大额定工作压力为30MPa,如果增加到60MPa,则气瓶的储气量将增加一倍,使用时间也相应增加一倍;气瓶的体积增加一倍,则气瓶的储气量将增加一倍,使用时间也相应增加一倍。两者的有机结合,储气量将会几何级增加。
2 减少不必要的用气。比如:“呼吸环境空气”和“呼吸气瓶空气” 可以自由切换、过滤式呼吸器和空气呼吸器进行自由切换等。
3 电子传感技术在空气呼吸器上的应用,形成智能化空气呼吸器。当外界毒气浓度超过极限或氧气浓度低于17%时,自动切换成空气呼吸器。
空气呼吸器另一个发展方向是产品的完善化,其中包括:声光报警、通信装置、应急呼叫、灯光指引的有机结合。在光线暗淡的环境中,消防队员看到队友背架上的灯光指引,可以迅速找到队友。通过通信装置,消防队员可以与队友和指挥车进行联系,一旦,消防队员遇到意外,应急呼叫装置自动开启,指引队友及时营救。
除了上述发展方向之外,各国研究空气呼吸器的技术人员,对供气阀、气瓶阀、减压器、报警器、压力表、背架等基本结构部件,正在进行改进与完善。力求做到简洁、可靠、完善。