[发明专利]具有充瓶功能的野战医院电化学陶瓷膜制氧系统

说明书

本发明涉及一种具有充瓶功能的野战医院电化学陶瓷膜制氧系统，为解决现有技术不能现场制纯氧问题，是电化学陶瓷膜片经堆叠形成陶瓷膜垛与热管理系统组合成电化学陶瓷膜产氧模块，再配以控制模块等组成具有充瓶功能的野战医院电化学陶瓷膜制氧系统；该进气风扇输入新鲜的空气，经双螺旋式热交换器进行预热，预热后的空气经加热器加热至750℃，经气流分布器均匀地吹向堆叠的陶瓷膜垛，经电化学陶瓷膜片的分离，在阳极内表面处得到纯氧、高纯氧和超纯氧；氧气经电化学陶瓷膜片内的微管或槽收集到陶瓷膜垛的氧气通道中，输出供用户使用；废气经双螺旋式热交换器降温，排放到机器外部。具有能够现场制取纯氧、高纯氧及超纯氧的优点。

技术领域

本发明涉及一种制氧系统，特别是涉及一种具有充瓶功能的野战医院电化学陶瓷膜制氧系统。

背景技术

目前野战医院所用氧气主要来源有储氧（钢瓶和液氧）、分子筛设备现场制取，以及膜分离制取三种方法。1.储氧（钢瓶和液氧）：在制氧厂，利用空气中各组分沸点的不同，通过一系列的工艺过程，将空气液化，并通过精馏来达到不同组分分离的方法，又称深冷法。这种方法可实现空气组分的全分离，产品精纯化、装置大型化、状态双元化（液态及气态），故该生产装置工业化方面占据主导地位。目前工业应用最为广泛的就是深冷空气分离技术。深冷法生产的氧气，浓度可以达到99.5%以上，但不能够直接生产纯氧、高纯氧及超纯氧。2.分子筛设备现场制取：利用分子筛对氮分子的选择吸附来达到最终分离氧气的目的，该技术流程简单，操作方便，运行成本低。产氧浓度最高达到96%，运动部件多，需定期维护，故障率高。3.有机膜分离法：有机膜分离法是利用空气中各组分透过膜时的渗透速率不同，在压力差驱动下，使空气中氧气优先通过膜而得到富氧空气。有机膜分离技术是一项新技术，具有能耗低，操作灵活等优点。有机膜的研究在医疗、发酵工业、化学工业、富氧燃烧等方面得到重要应用。由于有机膜的氧氮分离系数偏低、热稳定性差、使用寿命短、且宜堵塞，氧气产品的纯度一般≤45%，而且制氧能力小，无法满足冶金业和三大化工行业对耗氧量以及氧气品质的需求。

储氧：使用深冷法制取的氧气需要进行分装、配送及储存，消防要求较高，不能做到现产现用，消防要求高，容易受运输条件限制，成本较高，使用时钢瓶氧需要更换钢瓶，工作量大。膜分离法产品的氧气浓度较低（低于45%），且规模只宜中小型化，现阶段只适用于富养燃烧及医疗保健等氧气浓度要求不高的领域；吸附法 制氧的产品浓度低于96%，运动部件多，噪声大，需定期维护，随使用年限增加，浓度压力出现衰减，故障率提高，使用成本高。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种能够现场制取纯氧、高纯氧及超纯氧气的具有充瓶功能的野战医院电化学陶瓷膜制氧系统。

为实现上述目的，本发明具有充瓶功能的野战医院电化学陶瓷膜制氧系统是电化学陶瓷膜片经堆叠形成陶瓷膜垛，与起加热、保温、热循环作用的热管理系统组合成电化学陶瓷膜产氧模块，再配以控制模块，电源模块，检测模块，开关及显示模块，进气风扇及机箱组成具有充瓶功能的野战医院电化学陶瓷膜制氧系统；该进气风扇输入新鲜的空气，经双螺旋式热交换器进行预热，预热后的空气经加热器加热至750℃，经气流分布器均匀地吹向堆叠的陶瓷膜垛，经电化学陶瓷膜片的分离，在阳极内表面处得到纯氧、高纯氧和超纯氧；氧气经电化学陶瓷膜片内的微管或槽收集到陶瓷膜垛的氧气通道中，输出供用户使用；废气经双螺旋式热交换器降温，排放到机器外部。具有能够现场制取纯氧、高纯氧及超纯氧的优点。

作为优化，热管理系统包含加热器、热隔离器，气流分布器及双螺旋式热交换器等部件。所述双螺旋式热交换器是双向螺旋冷却管绕成的横管型，横管型双螺旋式热交换器两端配置热隔离器，横管型双螺旋式热交换器内自下至上依次配置加热器、气流分布器和陶瓷膜垛。加热器输出的热量随分布气流自下至上分布传递。

作为优化，控制模块负责控制各个部分按设定的参数正确运行，对整机的运行状态进行监控。