雀儿山隧道制氧供氧方案

国道317线雀儿山隧道工程制氧供氧专项方案编制：审核：审批：中建五局国道317线雀儿山隧道Q1项目经理部二O一二年九月目录第一章工程概况............................................................01.1工程简介..............................................................01.2缺氧对施工人员的危害..................................................0第二章编制依据...........................................................1第三章制氧供氧机构组织与管理..............................................1第四章制氧供氧方案......................................................14.1制氧设备及制氧工艺....................................................24.2供氧方案..............................................................0第五章设备选型计算说明..................................................1第六章辅助措施..........................................................26.1建立轮休制度..........................................................26.2医疗保障..............................................................26.3设备维护及保养........................................................3第七章质量保证措施......................................................3第八章安全保证措施......................................................3雀儿山隧道制氧供氧专项方案第一章工程概况1.1工程简介国道317线（川藏北线）雀儿山隧道起于国道G317线四川省甘孜州德格县玛尼干戈镇K336+200.00处，路线顺沟前进，K340+958进洞，隧道东口高程4377.01米，隧道长7048米，在隆降沟左侧100米左右K348+006出洞，隧道西口高程4235.04米，讫于六道班桩号K349+200，路线全长12.995公里。其中隧道长7048米，隧道东西引道长5.947公里。隧道设平行导坑，平导与主洞线间距为38m，平导长7081m。隧道最大埋深700米。本合同段为Q1标段，起讫桩号为K340+240-K344+500，全长4.26公里。1.2缺氧对施工人员的危害自然环境中氧气在大气中的含量比例为21%，但海拔每升高100m，大气压就下降7.5mm汞柱（约1千帕），氧分压亦随之下降1.2mm汞柱左右（0.16千帕）。隧址区平均海拔4000m以上，高海拔导致了低大气压、低氧分压的形成。当海拔高度4300m~5000时，地表大气中的含氧量只相当于平原地区的58%左右。高原气候环境下对人体呼吸起主要作用的是吸入空气中的氧气分压，处于高原环境时，由于吸入空气中的氧含量不足，会造成组织氧化障碍，出现缺氧性（气压性）缺氧，低气压和缺氧会使人的机体发生一系列复杂的适应性或代偿性变化；会表现头昏、头疼、恶心、呕吐、心慌、气短、烦躁、食欲减退、乏力等症状，一些对缺氧敏感的器官可能受到损害，同时也容易引发心血管疾病和其它慢性病的复发，甚至导致突发性死亡。再加上隧道施工环境中粉尘多，机械装载、运输设备耗氧大，局部通风效果差，洞内含氧量更低，施工人员在这样的条件下承担繁重劳动，缺氧严重，施工人员的健康保障和生命安全受到极大威胁。为了确保人员生命健康，确保隧道工程正常施工，对项目生活区和生产区进行供氧措施，特编制雀儿山隧道制氧供氧专项方案。第二章编制依据1、《国道317线雀儿山隧道工程招、投标文件》；2、《四川省交通运输厅公路规划设计研究院雀儿山隧道施工组织设计专题》；3、四川俄岗公路建设有限责任公司相关文件；4、人体用氧相关医学资料；5、青藏铁路制氧供氧相关施工经验。第三章制氧供氧机构组织与管理1、项目部成立以项目经理为组长，总工程师和生产经理为副组长，各部门负责人为组员的制氧供氧管理机构领导小组，并建立以总工程师为负责人的供氧机构质量保证体系，以保证供氧质量目标的落实。2、各施工班组进制氧供氧知识和施工保障措施岗前培训，严格质量检查，将本方案的相关要求认真贯彻落实。3、制定制氧供氧专项管理制度和质量目标考核奖惩制度，加强指导及监管力度，以确保目标的实现。第四章制氧供氧方案雀儿山隧道平均海拔在4300m~4400m左右，气候干燥，昼夜温差大，全年最低温度-26℃，最高温度22℃，大气压61KPa，氧气含量相当于平原的58%，事实上，在隧道施工过程中尽管有通风设备输入新鲜空气，但含氧量还会更低，在4300m高度，隧道深处在通风状态下氧气含量不到平原的56%。本工程采用KHO变压吸附制氧设备进行制氧供氧。4.1制氧设备及制氧工艺4.1.1KHO变压吸附制氧设备组成及工艺流程KHO系列制氧机由空气压缩机、高效除油器、冷冻式干燥机，精密过滤器，活性炭过滤器、空气缓冲罐、制氧机组、氧气缓冲罐、程控气动阀、调压阀、流量计、仪表控制、自动化设备等部分组成。如图1图1制氧系统简易实景流程图1）空压系统原料空气经过空气压缩机压缩至0.7-1.0MPa，为PSA制氧系统提供动力气源。2）压缩空气净化组件已处理好的压缩空气进入高效除油器（集三级过滤于于一体）除去大部分油、水、尘埃，进入冷冻式干燥机，之后进入精密过滤器后，使含油量≤0.01ppm,含尘量≤0.01μm，再经高效活性炭吸附器除去微量油份，使残含油量≤0.003ppm。3）空气缓冲罐、氧氮分离系统：经净化处理后的压缩空气进入空气缓冲罐，后进入由二个填装吸附剂的变压吸附分离系统，即KHO制氧机主机。洁净的压缩空气由吸附塔底端进入，气流经空气扩散器扩散以后，均匀进入吸附塔，进行氧氮吸附分离，然后从出口端流出氧气。作为产品从上端出口再进入氧气缓冲罐、调压阀、流量计输出，废气在消音器端排出。这一产氧过程，之后经均压和减压（至常压），脱除所吸附的杂质组分（主要为氧气），完成吸附剂的再生。二个吸附塔交替循环操作，连续送入原料空气，连续产出氧气。4）氧气缓冲系统：从制氧机组出来的氧气最后经粉尘精滤器、氧气缓冲罐进行缓冲后，确保产出纯度、压力、流量、露点等参数稳定的合格氧气。制氧设备工艺流程示意图2放空出口PIPIPCVFIRSRSPIKBKBKBKBKBKBKBKBPI控制系统689型　　　　号空压机数量名称32序号14356789高效除油器精密过滤器1111粉尘精滤器空气缓冲罐1111高效活性炭吸附器HangzhouKAIHEAirSeparationEquipmentCo.,Ltd压力：0.8MPa.GPI12453RSRSRSRS7RSRSKLY-80/8KHL-80/8WKLM-80/8KLT-80/8CG-10/8氮气纯度:≥90-93%KHO93%-200KLF-8/8CG-5/8氧气储气罐制氧机主机3160KWRS流量：200Nm/hPI冷冻式干燥机成品氧气出口压力：0.5MPa.G（可调）常压露点:－45℃消音器RS图2制氧设备配置流程示意图4.1.2变压吸附的原理KHO系列制氧机是根据变压吸附原理，采用高品质的人工沸石分子筛作为吸附剂，在一定的压力下，从压缩空气中制取氧气。进气：空压机把一定压力的空气压进输送管道,再通过压缩空气净化系统去除其中的水分、油分和灰尘等杂质,到达空气缓冲罐,经空气缓冲罐输送到两只吸附塔中。吸附：当经过储气罐中的空气进入吸附塔中,在压力作用下，氮气、二氧化碳被迅速吸附。在吸附未达到平衡时，氧在气相中被富集起来，形成成品氧气。然后减压至常压，吸附剂脱附所吸附的氮气等其它杂质，实现再生。一塔吸附产氧，另一塔脱附再生.使两塔交替循环工作，以实现连续生产高品质氧气之目的。出气：当吸附过程进行到最佳时刻时(氧气对氧气的吸附最小),打开出气阀门,输出成品氧气到氧气缓冲罐。均压:排气过程完成后,塔内尚有一定压力纯度的氧气混合气,如果排掉不合理,于是直接将其排入另外一个吸附塔一起和接下来冲入的空气一起进行再吸附,这个过程因为到两塔压力相等时便结束,于是称为均压。排气：均压完成后,需要将塔内被分子筛吸附的气体释放出去为下一次吸附作准备,程序自动将打开排气阀,使塔内压力回到初始状态,并把分子筛重新具备吸附新空气的能力。4.2供氧方案4.2.1隧道施工采用专用管路、便携式氧袋及移动氧吧车相结合的供氧方式1）专用管路供氧方式即弥散式增氧专用管路供氧方式布置如图3，其制氧供氧系统与通风管路方式相同，所不同的是其单独在隧道内设置了送风管路，将高浓度氧气送到开挖工作面风管出风口处，在开挖工作面内与新风充分混合，使开挖工作面形成满足含氧量控制标准的工作环境。图3专用管路供氧方式布置图2）便携式氧气袋供氧方式高海拔地区隧道施工的特殊环境下，采用个人携氧的方式补充施工人员所需的氧气是一种常见、简便的供氧方式。施工人员将氧气袋背在背上，用鼻吸管吸氧。该方法的优点是设备简单，并且施工人员呼吸到的氧气浓度较高，耗费的氧气量小，且在短时间内或某些紧急情况下，该方法比较适用。3）隧道移动氧吧车供氧方式本隧道采用两台长2m、宽1.5m、高2m的氧吧车，氧吧内装有12个输氧回路，配置有流量控制设备，另外相对设置10个座位，可同时供10人吸氧，内置照明、通风，确保明亮舒适。两台移动氧吧车相互交替，在洞口供氧站将氧气充满后，交替进洞对掌子面及衬砌段进行供氧，灵活方便，同时为各工作面提供充分的氧气。氧吧内氧气回路布置如图4。图4移动氧吧车内氧气供应装置示意图4.2.2生活区供氧措施1）从制氧站连接管道至每间办公室及宿舍，留出散氧口，给每间房间供氧。2）给每间房间配备定量的便携式氧气袋，供应急供氧用。第五章设备选型计算说明由于隧道内施工人员、机械车辆、进尺深度不断在发生变化，洞内环境非常复杂，随施工进展从洞外向洞内不断输送新鲜空气的方式无法实现，我调节阀流量计输氧总管项目借鉴“风火山隧道增氧工程”计算本次工程所需增氧流量。风火山隧道（单洞）：平均海拔高度4900m，空气中氧气含量相当于平原的52%，隧道深处氧气含量不到平原氧含量50%,通过30Nm3/h给一个工作面供氧后，掌子面氧气含量达到平原的65%左右，相当于施工环境降低到了3600m。雀儿山隧道（双洞）：平均高度4200m，空气中氧气含量相当于平原的58%，隧道深处氧气含量不到平原的氧含量的53%。我们设计的方案是通过隧道掌子面弥散式增氧后，掌子面的氧气浓度同样达到平原氧气浓度的65%左右，施工海拔高度同样降低到3600m，那么所需制氧设备流量计算如下：单洞所需氧气流量=（4200-3600）*30/（4900-3600）=13.8m3/h在输送过程中按20%的损失量计算，氧吧按每小时10m3计，隧道双洞所需氧气流量为13.8*2/0.8+10=44.5m3/h，结合输氧管道预留可控吸氧装置，所以选择50Nm3/h/台，共两套制氧设备。第六章辅助措施6.1建立轮休制度在建设过程中施工单位应建立轮休、轮换制度，连续在高原工作四个月以上的人，要到低海拔地区休息几周，即使是在每年4-10月的最佳施工期，施工人员每天劳动时间也不要超过6个小时。职工每人还应配发