[Abstracto] Apuntando al problema del suministro de aire enriquecido con oxígeno medicinal, Este artículo describe tres fuentes comunes de suministro de aire enriquecido con oxígeno: Tanques de almacenamiento de oxígeno líquido médico, Generadores de oxígeno de tamiz molecular médico, y colectores de cilindros de aire enriquecidos con oxígeno medicinal, y se centra en el principio de funcionamiento, Proceso de diseño, y los componentes principales del equipo de los generadores de oxígeno de tamiz molecular médico. El generador de oxígeno de tamiz molecular se basa en el principio de adsorción de presión variable, Uso de tamiz molecular de zeolita como adsorbente, y separar el aire enriquecido con oxígeno del aire a través del proceso de adsorción bajo presión y desorción bajo presión.
Durante el proceso de diseño, La demanda de aire enriquecido con oxígeno se calcula en primer lugar en función del número de camas de la institución médica, A continuación, se configura el concentrador de oxígeno con la capacidad de producción de aire correspondiente, y finalmente se completa el esquema de diseño y se tiene en cuenta el área de la habitación.
En la parte de introducción del equipo, La descripción detallada del compresor de aire, secadora frigorífica, Todos los niveles de filtros, torre de adsorción de tamiz molecular (Máquina principal), Tanque de aire enriquecido con oxígeno, Booster de aire enriquecido con oxígeno, monitor de pureza del aire enriquecido con oxígeno, caudalímetro de aire enriquecido con oxígeno, Sistema de control inteligente, así como el papel de los componentes de la fuente de oxígeno de respaldo y los requisitos de trabajo. La importancia de usar baja presión, Se hace especial hincapié en los compresores scroll exentos de aceite para garantizar la limpieza del aire y el sistema de control inteligente para supervisar y controlar el funcionamiento del equipo.
Además, El documento también da un ejemplo específico de proceso de diseño, De acuerdo con las normas nacionales pertinentes del tamiz molecular médico, el diseño de la estación de oxígeno y la protección de la seguridad presentan requisitos claros, incluido el nivel de resistencia al fuego, Materiales para puertas y ventanas, Configuración del cortafuegos, y equipos de suministro de energía de reserva, etc..
En general, El concentrador de oxígeno de tamiz molecular médico juega un papel importante en la resolución del problema del suministro de aire enriquecido con oxígeno en instituciones médicas debido a su conveniente capacidad de producción de oxígeno local y adaptabilidad a áreas remotas, especialmente para instituciones médicas alejadas de unidades de producción de aire enriquecido con oxígeno a gran escala, Es un tipo de solución ideal para el suministro de aire enriquecido con oxígeno.
Palabras clave: Concentrador de oxígeno medicinal; Adsorción por oscilación de presión; Diseño; Análisis
1. Introducción
Hay tres fuentes comunes de suministro de aire enriquecido con oxígeno para instituciones médicas y de salud: Fuentes de suministro de tanques de almacenamiento de oxígeno líquido médico, Fuentes de suministro del concentrador de oxígeno de tamiz molecular médico, y fuentes de suministro de colectores de cilindros de aire enriquecidos con oxígeno medicinal.
Los primeros colectores cilíndricos de suministro centralizado de oxígeno se utilizaban principalmente. A finales de la década de 1980, con el desarrollo de la producción de oxígeno criogénico y diversas inversiones de capital nacional y extranjero en la construcción de una gran cantidad de equipos profesionales de producción de gas, y el rápido aumento del número de camas en un mismo hospital, Vaporización de oxígeno líquido El suministro de oxígeno con una mayor capacidad de suministro se convirtió gradualmente en un importante método de suministro de oxígeno para los hospitales. Para algunos hospitales de provincias marginales, porque están lejos de las unidades de producción de aire enriquecido con oxígeno y el transporte es un inconveniente, Es adecuado para elegir el suministro de oxígeno del generador de oxígeno del tamiz molecular médico.
El generador de oxígeno de tamiz molecular toma el aire en la atmósfera superficial de la tierra como fuente de aire y hace uso del principio de adsorción de presión variable para producir aire enriquecido con oxígeno, lo cual es conveniente producir localmente.
2. Principios de funcionamiento
El generador de oxígeno de tamiz molecular es un equipo automático que toma el tamiz molecular de zeolita como adsorbente y utiliza el principio de adsorción bajo presión y desorción bajo presión para adsorber y liberar nitrógeno del aire, para separar el aire enriquecido con oxígeno.
El tamiz molecular de zeolita es un tipo de adsorbente granular esférico con superficie e interior cubiertos de microporos procesados por una tecnología especial de procesamiento de poros. Por adsorción, Las moléculas de aire enriquecidas con oxígeno se enriquecen principalmente desde la torre de adsorción. El generador de oxígeno de tamiz molecular de adsorción a presión variable es el uso de características de adsorción selectiva de tamiz molecular de zeolita, más de dos (o incluso más) Recipientes de tamiz molecular, a través del control programable de la apertura y cierre de la válvula neumática, de modo que el contenedor A está en el proceso de adsorción al mismo tiempo, el contenedor B está en proceso de desorción, y viceversa. El aire comprimido ingresa a la torre de adsorción alternativamente para realizar la separación del aire, De este modo, se produce continuamente aire enriquecido con oxígeno con un alto contenido de oxígeno.
La torre de adsorción de tamiz molecular (Máquina principal) es el núcleo de todo el sistema de producción de oxígeno. El fenómeno de que las moléculas de una determinada sustancia se concentren en una superficie sólida porosa se llama adsorción. La sustancia adsorbida se denomina “Adsorbate”, y la sustancia con una superficie sólida porosa se llama “adsorbente”. Cuando la temperatura permanece inalterada, La capacidad de adsorción del adsorbente para el adsorbato cambia con el cambio de presión. Cuando la presión aumenta, Aumenta la cantidad de adsorción, que se llama adsorción presurizada; cuando la presión disminuye, La cantidad de adsorción disminuye, que se llama descompresión desorción. Este proceso se denomina proceso de adsorción por oscilación de presión.
3. Proceso de diseño
En primer lugar, según el número de camas en las instituciones médicas y de salud, Calcular la demanda de aire enriquecido con oxígeno; Segundo, de acuerdo con la cantidad total de gas utilizada para configurar el generador de oxígeno del tamiz molecular con la capacidad de producción de gas correspondiente; finalmente, Hacer un plan de diseño, Incluyendo dibujos de diseño, Costo del proyecto, y requisitos para el área de la habitación.
Por ejemplo, Un hospital tiene 786 Camas en salas generales, 10 Quirófanos, 45 camas en UCI y KCU, 3 camas en las salas de despertador y 15 Camas en salas de reanimación. De acuerdo con el punto de aire, el flujo de aire enriquecido con oxígeno en la tabla 1.
| No. | Entrada de oxígeno | Base de cálculo (L/min) | Coeficiente máximo de consumo de oxígeno | Coeficiente normal de consumo de oxígeno |
| N1 | Entrada de oxígeno en sala general | 4 | 15% | 10% |
| N2 | Entrada de oxígeno para quirófano | 10 | 100% | 50% |
| N3 | UCI, Entrada de oxígeno KCU | 10 | 100% | 50% |
| N4 | Entrada de oxígeno para sala de rescate | 10 | 100% | 30% |
| N5 | Cámara de oxígeno hiperbárico, entrada de oxígeno | 10 | 100% | 30% |
| N6 | Sala de partos, Entrada de oxígeno para sala de partos | 10 | 100% | 30% |
Mesa 1
Fórmula de cálculo:
Q={4*n1 * 10% + 10 *(n2+n3)*50%+10*(n4+n5+n6)*30%}*Ψ/1000×60(Nm3/h) donde Ψ es el coeficiente de selección, El coeficiente de un tipo de hospitales con oxígeno se puede tomar como 0.7 ~ 0.8; El coeficiente del segundo tipo de hospitales con oxígeno se puede tomar como 0.5 ~ 0.6; El coeficiente del tercer tipo de hospitales con oxígeno se puede tomar como 0.3 ~ 0.4. Se considera que el coeficiente del segundo tipo de hospital 0.5
Resultado del cálculo:
Q={4*786*10%+10*(10+45+3)*50%+10*15*30%}*0.5/1000×60(Nm3/h)
Q=19.5Nm3/h
Por lo tanto, El hospital puede equiparse con un generador de oxígeno de tamiz molecular de 20 m3 / h.
4. Introducción del equipo principal
El generador de oxígeno de tamiz molecular consta de un compresor de aire, Tanque de inercia de aire, secadora frigorífica, Filtro multietapa, torre de adsorción de tamiz molecular, tanque de inercia de oxígeno, filtro de oxígeno, Booster de aire enriquecido con oxígeno, Tanques de almacenamiento de aire enriquecido con oxígeno, monitor de pureza del aire enriquecido con oxígeno, caudalímetro de gas enriquecido con oxígeno, Sistema de control inteligente, Válvulas de tubería, Fuente de oxígeno de reserva, etc. (Figura 1)
Figura 1
4.1 Compresor de aire
Compresor de aire para torre de adsorción de tamiz molecular para proporcionar una fuente de aire, La mejor condición de trabajo para el tamiz molecular de zeolita es que el aire entrante esté limpio y seco y que la presión sea adecuada. El rango de presión adecuado está entre 0.45 y 0.65 Mpa. Por lo tanto, Se recomienda que el compresor de aire utilice un compresor de 0.7 a 1.0 Mpa, y el aire comprimido de salida es 100% Libre de aceite, asegurando así la limpieza del aire. Además, El costo principal del generador de oxígeno del tamiz molecular en la etapa posterior es la electricidad, Es decir, el consumo de energía del compresor de aire, Se recomienda seleccionar un motor de ahorro de energía, como el uso de la tecnología de conversión de frecuencia. El volumen de aire debe aumentarse en áreas de aire delgadas.
4.2 Secador de aire
Cuando el aire ambiente entra en el compresor de aire, La temperatura del aire comprimido aumentará. Si el aire a alta temperatura ingresa directamente a la torre de adsorción del tamiz molecular (anfitrión), Afectará la adsorción del tamiz molecular. Por lo tanto, Se necesita una secadora refrigerada. Por un lado,, Puede enfriar el aire a alta temperatura; Por otro lado, Puede secar el aire.
4.3 Filtro
El aire pasa a través del filtro primario, Filtro de carbón activado y filtro de precisión de alta eficiencia para eliminar el polvo y la suciedad, A continuación, el aire comprimido limpio entra en la torre de adsorción del tamiz molecular (Máquina principal). Luego, el aire enriquecido con oxígeno pasa a través del filtro bacteriano para eliminar las bacterias, Partículas de polvo y microorganismos en el aire enriquecido con oxígeno, obteniendo así un aire limpio enriquecido con oxígeno.
4.4 Torre de adsorción de tamiz molecular
El generador de oxígeno de tamiz molecular médico utiliza el principio de adsorción por oscilación de presión para producir aire enriquecido con oxígeno. Aire comprimido purificado en dos (o incluso más) Lleno de torre de adsorción de tamiz molecular de zeolita, La torre en el tamiz molecular funciona alternativamente, la adsorción de nitrógeno en el aire, Aire rico en oxígeno no adsorbido de la torre de adsorción a los tanques de compensación de aire enriquecido con oxígeno, Producido por el aire enriquecido con oxígeno después de la desodorización, esterilización, se puede enviar al área del hospital para que los pacientes lo usen.
Se recomienda adoptar el proceso internacional avanzado de doble torre, Procedimiento de ecualización original y estructura del tampón de reflujo. La eficiencia de producción de oxígeno es alta, La pureza del oxígeno es alta, La presión de oxígeno es alta, y la estabilidad de la operación del equipo es buena. Figura 2 es el flujo principal del proceso de producción de oxígeno de doble torre.
4.5 Sistema de control inteligente
El sistema de control inteligente (Armario de control) es el control de los equipos de oxígeno, y centro de visualización, El núcleo de su control es un controlador lógico programable, Concentración de aire enriquecido con oxígeno, fluir, Visualización de presión en tiempo real, Concentración de la visualización del almacenamiento de datos históricos, Se puede ajustar a través del botón o los parámetros del equipo de la pantalla táctil. En las condiciones apropiadas de cambio de alarma, Todos los sensores de alarma deben demostrar su papel.
Armario de distribución con unidad de protección del motor con sobrecarga del motor, Falla de fase, y función de protección de secuencia de fase; Parámetros Función de alarma de luz y sonido local anormal, sonido más fuerte que 85dB (Un). Se recomienda diseñar una interfaz de datos remota en red para lograr el monitoreo del equipo del sistema generador de oxígeno y la recopilación de datos en el sitio, Tratamiento, y salida de comandos.
4.6 Requisitos de la estación
Las estaciones de oxígeno de tamiz molecular médico deben cumplir con las normas nacionales pertinentes, debe disponerse como un edificio separado de una sola planta, El nivel de resistencia al fuego no debe ser inferior a dos, La estructura de mantenimiento del edificio en las puertas y ventanas debe abrirse al exterior, y no será de madera, Producción de plástico, acero y otros materiales combustibles. Con otros edificios adyacentes al muro adyacentes al límite de resistencia al fuego de no menos de 3.0h y sin puertas, Windows, Agujeros en el cortafuegos, La estación debe instalarse al menos una puerta directamente al exterior.
Además, Hay que prestar atención al lugar, Los tanques de almacenamiento de oxígeno y las máquinas entre el límite de resistencia al fuego de la pared divisoria no deben ser inferiores a 1,5 h, y las máquinas entre la puerta de contacto deben usarse una puerta cortafuegos. De acuerdo con los requisitos de la norma, La fuente de suministro del grupo generador de oxígeno del tamiz molecular médico, debe estar configurado para energía de reserva de emergencia.
5. Final
A través de la discusión anterior sobre el diseño del generador de oxígeno de tamiz molecular médico, una descripción detallada del principio de funcionamiento del generador de oxígeno, Componentes estructurales, Requisitos de especificación de concentración de aire enriquecido con oxígeno de 93% (V/V), aunque no tan alta como la concentración de oxígeno medicinal, Pero lo mismo se aplica al tratamiento médico, en particular, para resolver las áreas remotas, lejos de la producción de unidades de producción de oxígeno medicinal, lejos de la inconveniencia de transportar las instituciones médicas, de la dificultad en el suministro de oxígeno.