一种适合高原山岭施工的箱体式制氧系统

技术领域

本发明涉及制氧设备技术领域，具体涉及一种适合高原山岭施工的箱体式制氧系统。

背景技术

高原地区自然环境恶劣，存在低压、低温、缺氧、干燥、风大、强辐射等自然条件，对人们的生活与生产带来较大挑战。特别是缺氧，尤为显得严重，海拔越高，氧气越稀薄，氧分压越低，人体缺氧越明显，限制了人们工作的劳动强度与时间长度，对西部高原地区的生产与生活带来严重影响。长期处在缺氧环境中对身心健康将造成不可逆性损害，特别是对感觉、记忆、思维和注意力等认知功能的影响显著而持久。此外人体的触觉和视觉等也会在严重缺氧时逐渐变得迟钝，在极端高度时还可能出现错觉和幻觉。随着川藏线等国家重点工程建设的启动，工程面临的地质风险和劳动强度对施工人员带来极大影响，为可障国家重点工程的顺利开展，实现早日工程竣工，亟需解决为施工人员设计一种安全、紧凑、可靠的模块式高原制氧系统，为高原隧道施工以及工作提供了补氧条件，然而现有的高原保障车还不能满足狭窄空间的快速装运和复杂路况下的安全、可靠运输要求，需要设计一种模块化的制/供氧单元。

针对高原地区制氧要求，通常根据供氧人员数量和供氧场所要求分为固定式集中供氧与移动便携式供氧两种方案。其中，固定集中供氧采用大型制氧机进行制氧以供数量较多人员的吸氧需求，而移动便携式供氧采用小容量的制氧机进行制氧以供数量较少的人员吸氧需求。

相对于平原地区的制氧条件，高原地区低温、缺氧、低气压和强辐射对暴露于野外的制氧系统提出了严峻的挑战，特别是对空气压缩机和空化预处理系统要求更严格，此外，高原地区交通条件差，道路设施保养困难，制氧设备在运输过程中受颠簸后易出现损坏，对于高原制氧系统的可靠性要求更严格。

目前，为解决高原地区氧气稀薄问题，均采用大容量的空气压缩机加大制氧系统的空气供应量；为解决大型制氧系统的可靠运输问题，均采用设备拆解后到工地重新组装方式，由于高原地区人工费用高，导致设备运输组装施工成本昂贵，直接增加了制氧设备使用成本，影响了其大规模推广应用。除此之外，针对川藏高速铁路项目建设过程需要在丛山峻岭和悬崖峭壁上开挖隧道施工，工地平整地面的条件受限，要求充分利用好狭小平整地面进行制氧设备的安装，需要一种集装箱集成式的制氧系统。

发明内容

本发明目的在于提供一种适合高原山岭施工的箱体式制氧系统，以解决高原山岭地区野外施工工程项目用氧需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种适合高原山岭施工的箱体式制氧系统，包括箱体、制氧设备和氧气罐装系统；制氧设备和氧气罐装系统连接，且均设置在箱体内；

所述制氧设备包括空气压缩机、空气冷冻干燥机、压缩空气预处理单元、制氧主机和氧气缓冲罐；空气压缩机通过空气过滤器与空气冷冻干燥机连接；空气冷冻干燥机通过三滤装置与压缩空气预处理单元连接；压缩空气预处理单元通过空气缓冲罐与制氧主机连接；制氧主机与氧气缓冲罐连接；

所述氧气罐装系统包括罐装机和氧气罐；氧气缓冲罐与罐装机连接，罐装机用于将制备好的氧气储存到氧气罐中。

进一步地，所述压缩空气预处理单元与制氧主机之间还连接有第二空气缓冲罐；第二空气缓冲罐与第一空气缓冲罐并联设置，第二空气缓冲罐与第一空气缓冲罐中的空气流向相反。

进一步地，所述箱体的内腔通过隔板分割成三个隔室；分别为氧气罐装室I、制氧设备安装室II和罐装机安装室Ⅲ；氧气罐放置在氧气罐装室I中，制氧设备安装在制氧设备安装室II中，罐装机安装在罐装机安装室Ⅲ中。

进一步地，所述箱体上设有三组对开门，分别与氧气罐装室I、制氧设备安装室II和罐装机安装室Ⅲ对应设置；箱体的侧面开设有观察窗。

进一步地，所述氧气罐装系统还包括罐装控制台，罐装控制台设置在氧气罐装室I中，用于控制罐装机工作。

进一步地，所述制氧设备的管道均采用不锈钢管，且钢管均通过管夹固定于箱体的底面和侧面。

进一步地，所述制氧设备均通过减震装置与箱体固定。

进一步地，所述箱体采用集装箱。

进一步地，所述减震装置采用缓冲垫。

进一步地，所述箱体式制氧系统还包括灭火器，灭火器放置在氧气罐装室I中，灭火器采用火焰感应灭火器。

进一步地，所述隔板采用防爆板。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本发明采用集装箱集成分子筛制氧设备与高压罐装设备，能满足低压供氧和高压瓶罐装供氧需求，低压供氧可以直接从集装箱的氧气缓冲罐输出口连接管道将氧气送到用氧单元，高压瓶罐装供氧通过罐装机加压后，在罐装控制台进行氧气高压罐装。

(2)本发明的集装箱中被分割成三个独立区域，分别为氧气罐装室、制氧设备安装室和罐装机安装室，每个腔室均开有柜门，方便检修，同时，集装箱侧面开有玻璃观察窗，便于维护人员进行设备状态观察。

(3)本发明的集装箱采用结实的防爆板将三个腔室进行加固隔离，防止高压罐装设备意外发生威胁制氧设备，高压罐装区安装火焰感应灭火器，提升产品安全性能。

(4)本发明为满足高原山岭地区用地紧张问题，采用集装箱集成模块化的制氧系统，结构紧凑、操作方便，可以根据用氧人数确定合理的布置集装箱制氧系统位置与数量。

(5)本发明制氧设备的管道固定于集装箱的壁面，设备与底面采用缓冲垫，提升产品隔振与降噪效果，确保产品可靠性，解决高原地区维护困难的问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是箱体式制氧系统的结构示意图；

图2是集装箱结构示意图；

图3是集装箱的立体图；

图4是制氧流程工艺图；

其中，1、空气压缩机；2、空气过滤器；3、空气冷冻干燥机；4、三滤装置；5、压缩空气预处理单元；6，第一空气缓冲罐；7、第二空气缓冲罐；8、制氧主机；9氧气缓冲罐；10、罐装机；11、罐装控制台；12、火焰感应灭火器；13、氧气瓶；14、集装箱；14.1、氧气罐装室柜门；14.2、罐装机安装室柜门；14.3、制氧设备安装室柜门；14.4、观察窗。I、氧气罐装室；II、制氧设备安装室；Ⅲ、罐装机安装室。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

参见图1～图3，一种适合高原山岭施工的箱体式制氧系统，包括箱体、制氧设备、氧气罐装系统和灭火器；制氧设备、氧气罐装系统连接和灭火器，且均设置在箱体内；

所述制氧设备包括通过管道依次连接的空气压缩机1、空气冷冻干燥机3、压缩空气预处理单元5、制氧主机8和氧气缓冲罐9；空气压缩机1通过空气过滤器2与空气冷冻干燥机3连接；空气冷冻干燥机3通过三滤装置4(三滤装置指的是依次连接的空气滤清器、油水分离滤清器、油气分离滤清器)与压缩空气预处理单元5连接；所述压缩空气预处理单元5通过并联设置的第一空气缓冲罐6和第二空气缓冲罐7与制氧主机8连接；第二空气缓冲罐7与第一空气缓冲罐6中的空气流向相反；制氧主机8与氧气缓冲罐9连接；本实施例灭火器采用火焰感应灭火器12，箱体采用集装箱14。

所述第一空气缓冲罐6作用是给制氧主机8提供充足的空气，尺寸要求大；第二空气缓冲罐7作用是给压缩空气预处理单元5提供反向吹氮时存储氮气所用，压缩空气预处理单元5功率小，要求的空气少，故第二空气缓冲罐7体积小。通过设置两个空气缓冲罐可以大大提高制氧效率。

所述氧气罐装系统包括罐装机10、罐装控制台11和氧气罐；氧气缓冲罐9与罐装机10连接，罐装机10用于将制备好的氧气储存到氧气罐中，罐装控制台11用于控制罐装机10工作。

所述箱体的内腔通过隔板分割成三个隔室；分别为氧气罐装室I、制氧设备安装室II和罐装机安装室Ⅲ；氧气罐、罐装控制台11和灭火器放置在氧气罐装室I中，制氧设备安装在制氧设备安装室II中，罐装机10安装在罐装机安装室Ⅲ中。

如图2、图3所示，箱体上设有三组对开门，分别与氧气罐装室I、制氧设备安装室II和罐装机安装室Ⅲ对应设置，即氧气罐装室柜门14.1、罐装机安装室柜门14.2和制氧设备安装室柜门14.3；箱体的侧面开设有观察窗14.4，方便观察内部设备工作状态。

所述制氧设备的管道均采用不锈钢管，且钢管均通过管夹固定于箱体的底面和侧面。所述制氧设备均通过减震装置与箱体固定，保障系统运动时隔绝振动传递影响其他设备正常运动，降低设备噪声。本实施例减震装置采用缓冲垫。

上述一种适合高原山岭施工的箱体式制氧系统的制氧工艺流程：如图4所示，新鲜空气压缩机压缩以后，通过空气过滤器，初后过滤压缩空气中的固体粉尘，然后进入冷冻干燥机中除去压缩空气中的水分，除去水分的压缩空气通过三滤装置进行精过滤，消除空气中的油气和杂质，除杂后的压缩空气被输入到预处理单元，除去压缩空气的水气和二氧化碳，预处理单元输出的混合气体进入空气缓冲罐，空气缓冲罐输出的气体进入制氧主机分子筛，压缩空气中的氮气、二氧化碳等被吸附，流出的气体即为高纯度的氧气，当分子筛达到一定的饱和度后，进气阀关闭，冲洗阀打开，分子筛进入冲洗阶段，过后冲洗阀关闭，解吸阀打开进入解吸再生阶段，这样即完成了一个循环周期。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。