1、矿井通风基础 一氧化碳陕煤化铜川培训中心陕煤化铜川培训中心刘斌刘斌目录第一节第一节 一氧化碳一氧化碳（COCO）简介简介第二节第二节 一氧化碳一氧化碳（COCO）危害危害第三节第三节 一氧化碳一氧化碳（COCO）的防治的防治前言氧化碳（CO）是一种有毒有害的气体，它给工业安全生产带来巨大危害。在煤矿井下，CO是引起瓦斯爆炸的主要气体之一，近年来，我国煤矿多次发生瓦斯爆炸事故，伤亡人数超过全部重大事故伤亡人数的一半。而无论是瓦斯爆炸产生的原因还是瓦斯爆炸过后的产物都和CO有关，可见一氧化碳无论是对工业生产还是人类都造成巨大的损失，CO检测变得越来越重要。第一节第一节 一氧化碳一氧化碳（COCO）
2、简介简介物理性质：无色、无味、无臭；不溶于水；剧毒性；浓度达到13-75%时具有爆炸性。化学性质：一氧化碳分子中碳元素的化合价是十2，能进一步被氧比成+4价，从而使一氧化碳具有可燃性和还原性。一氧化碳能够在空气中或氧气中燃烧，生成二氧化碳，燃烧时呈淡蓝色。2CO+O2=2CO2 一氧化碳作为还原剂，高温时能将许多金属氧化物还原成金属单质，因此常用于金属的冶炼。如:将黑色的氧化铜还原成红色的金属铜，将氧化锌还原成金属锌:煤矿井下一氧化碳的主要来源：煤矿井下一氧化碳的主要来源：（1）瓦斯、煤尘爆炸。当瓦斯爆炸发生后，空气中一氧化碳浓度高达24；当煤尘爆炸发生后，空气中一氧化碳浓度一般为23，个别高
3、达8。（2）煤炭的氧化和火灾。当发生煤炭氧化自燃及井下外因火灾时，空气中一氧化碳浓度上升很快。在一般情况下，1kg煤燃烧可生成2m3的一氧化碳。同时，用水进行直接灭火时，也会生成大量的一氧化碳。（3）采掘工作面的爆破作业。爆破后会生成大量一氧化碳。经测定，每公斤硝铵炸药爆炸能生成100L300L一氧化碳。（4）无轨胶轮车由于其采用柴油机作为动力,且经常运行于井下封闭受限空间,空气流通不如地面通畅,导致排放的尾气十分容易积聚引起污染,CO、NOx、HC(碳氢化合物)和PM(碳烟颗粒物)等共同出现、相互作用。尾气CO、NOx第二节第二节 一氧化碳一氧化碳（COCO）危害危害一氧化碳对人体的危害极大
4、。因为一氧化碳与人体血色素中的血红蛋白的结合能力比氧大250300倍，当吸入人体肺泡后迅速进入血液与血红蛋白结合，不但阻止了红血球吸氧，而且挤掉氧气，造成人体细胞组织缺氧现象，引起中枢神经系统损坏，使人体血液中毒，严重时会窒息死亡。据统计，在煤矿发生瓦斯、煤尘爆炸及火灾事故时死亡的人数中，约75%85%都是因一氧化碳中毒而身亡的。一氧化碳中毒症状一氧化碳中毒症状CO中毒的体征和症状变化很大，取决于许多因素，如接触浓度、接触时间等。症状特异性不强，可表现为流感样、精神状态改变、抽搐、昏迷、胃肠道症状、气急、过度通气、头痛、心律失常、心绞痛和红细胞增多症。大脑缺氧和中毒的症状体征是CO中毒的主要表
5、现。轻度脑缺氧可表现为头晕、眼花、头痛、全身疲乏无力、恶心呕吐、胸闷、心悸等。重度脑缺氧病人表现为昏迷伴有肌张力增高和去皮质强直。循环功能处于代偿状态的病人可能最先出现症状，且最为严重，如冠心病病人，严重中毒后可出现急性心肌梗死。一氧化碳中毒后遗症的潜伏期长达15到20年，病情严重者会痴傻疯癫。历年来一氧化碳中毒案例历年来一氧化碳中毒案例2009年10月2号，黑龙江双鸭山双阳煤矿煤气中毒事件；2010.7.4河南宜阳县一煤矿发生一氧化碳中毒事故9人死亡；2011.7.162011.7.16重庆奉节煤矿一氧化碳中毒事件；2012.3.292012.3.29贵州省毕节市黔西县一煤矿发生一氧化碳中毒
6、事故已造成6人死亡；2013.1.292013.1.29黑龙江永盛煤矿一氧化碳中毒事故；生活中一氧化碳中毒案例生活中一氧化碳中毒案例2008年12月2日，定边县堆子梁九年制学校发生一起特大煤气中毒事故，一个宿舍中的12名四年级女生被发现中毒，只有一名女生幸免于难，其他11名孩子遇难。2011.3.29日13时24分，介休市安泰集团25兆瓦电厂9号锅炉检修中发生一氧化碳中毒事故。已经确定10人死亡，其余7人病情稳定，暂无生命危险。2013.2.5日10时50分，北京朝阳区十里河饮马井宏善市场旁民居内5人昏迷。急救中心人员赶到现场后，发现5人（3男2女、北京本地人）已死亡，死亡原因怀疑为一氧化碳中
7、毒。2014.11.16陕西一养老院发生一氧化碳中毒事故致3名老人死亡。2014.11.23凌晨2时许，利川市都亭榨木社区附一巷12号居民楼发生一起因天然气使用不当造成的一氧化碳中毒事故，三人不幸遇难。第三节第三节 一氧化碳一氧化碳（COCO）的的防治防治 煤矿井下对一氧化碳的防治主要采用传感器对其浓度进行检测与控制。CO传感器在民用、工业应用、环境检测等方面有着重要应用，特别在煤矿并下，CO是检测的气体之一，实时、准确地测出并下CO气体的浓度，对保障煤矿工业安全生产、提高人们生活质量具有十分重要的意义。矿用一氧化碳传感器GTH10003.1一氧化碳早期检测方式一氧化碳早期检测方式我国煤炭行业
8、最早在上世纪50年代采用气体检测管测定CO的浓度。气体检测管起源于美国，1919年哈佛大学发明了第一支CO气体检测管。随着检测管技术的日臻完善，其应用范围也在不断扩大，由最初的定性检测一种气体发展成为现在可定性定量检测分析几百种气体。现在气体检测管可以广泛应用于矿井、化工、冶金、地质等领域，目前气体检测管法仍然是气体快速检测的一个重要方法。3.2一氧化碳检测的现状一氧化碳检测的现状目前的CO传感器主要采用的是3点定电位的电化学原电池传感器lZ一31。它是上世纪70年代中期，美国EnterqerticSSdence公司发明三电极控制电位原理检测CO敏感元件专利产品。按敏感元件电解质性质的不同，它
9、主要分为胶体电解质CO敏感元件、固体电解质CO敏感元件和液体电解质CO敏感元件。从分析方法上分，主要有电化学法、电气法（热导式和半导式）、色谱法（层析法）、光学吸收法（红外吸收法和紫外吸收法）等。检测气体需要对气体传感器及相关特性有深入的了解和把握，传感器系统要求成本低、寿命长、容易操作和维护。根据检测原理的不同，目前主要有电化学传感器、催化可燃气体传感器、固态传感器和红外传感器四种CO检测传感器。红外气体传感器红外吸收式气体传感器的检测原理是基于Lam-bert一Beer定律。当有红外光照射气体分子时，被测气体分子就会吸收自己相应波长（特征吸收频率）的红外光，气体吸收红外光能量的多少与气体浓
10、度相关，因而可以测定红外光被吸收能量的多少测定气体浓度。红外吸收气体传感器的优点：(1）灵敏度和准确性高；(2）红外吸收气体传感器结构简单，适用于工作区空气质量监测，可检测高浓度的CO、C02气体和碳氢化合物气体等；(3）传感器元件、光学器件等不与气体直接接触，不受气体本身影响，没有传感器老化、疲劳或烧坏等问题，容易实现满足防爆要求的结构，这在煤矿、井下等要求防爆的场合特别适用；(4）不受铅、硫等有毒物质的影响，没有催化燃烧型的中毒现象，反应速度快，后期维护费用远远低于其它方法(5）传感器内部无化学反应发生，在测量中不需要氧气和空气，适用于缺氧地区（低于1O%)，甚至可应用于惰性气体环境中浓度
11、检测，尤其适用于对某一频带红外线有较强吸收能力的碳氢化合物，如甲烷、乙烷、丙烷等；(6）采用防尘罩，防溅罩和镜面加热等技术，使之更能适应十分恶劣的检测环境(7）红外吸收式气体传感器可以检测多种气体，且灵敏度高，气体选择性好，可靠性好，响应速度快；(8）红外吸收气体传感器与计算机相结合，可以实现连续测试分析气体。实现自动校正，自动运行的功能。3.3发展趋势发展趋势目前CO检测仪的发展方向主要有微小型化、集成化、智能化、多功能化、通用化及网络和嵌人式互联网化。同时对系统长期工作稳定性、易维修性等方面的要求越来越高。随着半导体工艺和MEMS(MicroelectromeChanicalSystem）
12、技术的发展，红外气体分析器微型化、便携化成为可能。近年来，随计算机检测技术的可靠性提高和网络化技术的普及，危险源预警系统从过去的集中监测预警体系结构向多层分布式监控预警系统发展，对整个矿井的危险源实现系统化检测，计算机化和网络化应该是现场连续检测的发展方向，而嵌人式互联网技术也为危险源网络化监测提供了基础。3.43.4煤矿煤矿安全规程安全规程对一氧化碳的规定对一氧化碳的规定规程规定井下一氧化碳浓度不得超过0.0024；开采易自燃、自燃煤层的采煤工作面，必须至少设置一个CO传感器，地点可在上隅角和工作面回风巷任选。3.53.5煤煤矿井矿井下无轨胶轮车尾气治理下无轨胶轮车尾气治理3.5.13.5.
13、1无轨无轨胶轮胶轮车简介车简介井下无轨胶轮车属于非公路用机动运输设备,不同于传统的轨道矿车,它采用防爆柴油机作为牵引动力,通过胶轮或者履带在井下巷道自由行走,实现对设备、人员和材料的输送。随着柴油机防爆性能和尾气排放控制技术的不断改进,20世纪50年代英国首次将无轨胶轮车用于煤矿,目前无轨胶轮车已经普遍在国内外等多个煤矿井下使用。无轨胶轮车具有安全、灵活、经济等优点,但是由于其采用柴油机作为动力,且经常运行于井下封闭受限空间,空气流通不如地面通畅,导致排放的尾气十分容易积聚引起污染,CO、NOx、HC(碳氢化合物)和PM(碳烟颗粒物)等共同出现、相互作用,特别是在工作面巷道或风量较小的巷道内,
14、在车辆老化、发动机出现故障时,车辆的尾气排放更加严重,出现大量的黑烟、刺激性气体,已成为继瓦斯、煤尘、水火灾害之后的重要污染源和安全生产隐患。3.5.2无轨胶轮车尾气处理无轨胶轮车尾气处理目前，柴油车尾气排放后处理关键技术主要有以下4种：一、氧化催化转化器(OCC)，主要用于氧化除去PM中的可溶有机成分（SOF）和烃类；二、微粒捕集器(DPF）及其再生技术，用于过滤去除碳烟等颗粒状物质；三、氮氧化物净化技术，主要有选择催化（scR）和氮氧化物储存还原（NsR)2种方法；四、PM、HC、C0和NOx同时净化的四效催化技术。PM催化氧化技术PM的催化氧化技术。是利用催化剂将尾气中的HC、CO和PM
15、中的可挥发性有机物彻底氧化成CO2和H2O，采用的催化剂通常为碱金属、过渡金属及金属氧化物载体等。PM的催化气化技术可使挥发性有机物的去除率高达90%,PM总去除率达到25，并降低胶轮车尾气的臭味，但温度控制不当，易使催化剂中毒，导致催化能力下降，尾气软粒物排放增加。三元催化器三元催化器，是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它将尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体;HC化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳;NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。
