赵智军、黄智、汪玲、夏明明
合肥同智机电控制技术有限公司 安徽 合肥 230088
摘要：针对高原部队缺氧现象，为更好的满足部队战斗要求，对军用车载制氧设备进行性能优化和检测，有效的提升制氧效率，从而满足当前高原部队对氧气的要求。基于此，本文首先对分子筛变压吸附基本内容进行概述，从试验装置、试验方式、结果分析三个方面，对分子筛变压吸附制氧的应用实践进行解析，并结合变压吸附制氧机结构分析结果，探究分子筛变压吸附制氧发展方向。通过在本文的探究下，可以给相关领域研究工作者提供一些参考。
关键词：分子筛；变压吸附制氧；应用实践
我国幅员辽阔，海拔差距达到8000米以上，不同地区环境差异性较大，这对官兵作战能力提出了巨大的考验。其中，高原环境缺氧成为影响全体官兵作战能力的突出影响因素。为此，开展缺氧环境供氧技术，具有十分重要的军事意义。通过发展缺氧环境供氧技术，能够有效改善车辆工作环境，提高乘员的舒适性。能够极大的保证士兵的作战能力，提高地勤人员综合保障水平。
军品车辆车载变压吸附制氧设备给部队行军及作战提供了充足的氧气，可有效的部队战士缺氧问题。对比于当前广泛应用的液态氧及气态氧，车载变压吸附制氧设备不管是在安全性方面，还是在经济性方面，都远远优于前两者，有效的挣脱了氧源在时间及地域上的约束性。下面，本文将进一步对分子筛变压吸附制氧的应用实践进行阐述和探究。
分子筛变压吸附基本概述
一、 在终端个体吸氧疗法中，目前采用的供氧设备通常以氧气袋或者小型氧气瓶为主。这种类型的设备需要不断充氧，并且氧气容量有限，在应用方面相对不方便，使用成本高，同时不能保证供氧时间。通过应用分子筛变压吸附方式进行制氧，不仅氧气浓度相对较高（可达到90%以上），还不会形成有害气体。所以，分子筛变压吸附制氧得到了各个领域的广泛应用。在分子筛变压吸附制氧过程中，一般由空气净化系统、气体压缩系统、氧氮分离系统、检测系统和供氧系统等构建而成[1]。其工作原理在于，过滤处理后的空气，经空气压缩机加压，压缩气体经过冷却之后，气体进入氧氮分离系统中，利用沸分子筛的变压吸附作用，将氮分子吸收，而氧分子则借助系统阀门进入到储氧罐中，最终提取高纯度的氧气，经供气阀门调节后可直接供给人员吸取，从而解决人员在缺氧环境下的吸氧需求。
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变压吸附制氧机结构分析
二、 变压吸附制氧机操作流程在于，把空气通过过滤之后进入到压缩机中进行压缩处理，压缩处理之后的高压空气经过冷却传入到吸附塔中实现吸附分离，分离之后的氧气通过单向阀传入到储氧罐中。在减压阀的减压后，通过流量计及湿化瓶等进行应用。此外，部分氧气将会停留在吸附器中，通过反吹清洗之后，解吸的氮气经过消声器传出。
结合制氧流程中各项部件应用效果分析，可以将变压吸附制氧系统划分成气源系统、分离系统、解吸系统、控制系统等。其中，气源系统可以给制氧提供洁净的空气，分离系统能够促进氧气和氮气等气体之间的分离、解吸系统能够促进废气排放，控制系统可以确保制氧系统的安全运营。
三、分子筛变压吸附制氧的应用实践
1.试验装置
在军品车辆车载变压吸附制氧过程中，需根据供氧人数，采用适量的变压吸附制氧设备。通常情况下，制氧设备外部结构为（30×30×40）cm，重量控制在30kg，前面板需要设定四个氧气出入接口，并且各个接口都要设有一个量程为5L的流量计，内部应用串联方式，设备最大输出流量设定在25L/min。车载变压吸附制氧设备外部结构是（40×40×50）cm，重量控制在50kg，前面板需要设定六个氧气出入接口，并且各个接口都要设有一个量程为5L的流量计，内部应用并联方式，设备最大输出流量设定在35L/min[2]。
试验方式
2. 在进行制氧设备性能情况检测过程中，需要结合实际情况，采用对应的检测装置，也就是应用高空低压综合环境试验设备，在该设备中设定0~20千米高空低压低氧环境，在各个检测通道中，分别安装压力传感器、温度传感器以及流量计等，在计算机系统的作用下对系统传递其流量以及含氧量等进行检测。
把两部设备安置在高空低压综合环境设备中，把设备内部空气转变成真空状态，之后结合不同海拔情况，向设备内部传入空气，将其当作变压吸附制氧设备的主要氧源。通过开启24V的电源，制氧设备处于运作状态，直到产氧量逐渐均衡之后进行测量。
结果分析
3. 试验情况下，通过采用分子筛变压吸附制氧方式，能够根据制氧设备整体运行情况，体现出氧气需求量的关系。根据国军标相关制氧标准得知，在不同海拔情况下，人途缺氧情况将会存在一定差异。这时需要借助分子筛变压吸附制氧设备，实现车载制氧，给人员提供充足的氧气，保证人员视觉及人体工效不会受到缺氧环境影响，保持高海拔环境下，人员的工作不受影响。
四、分子筛变压吸附制氧发展方向
结合当前情况来说，分子筛变压吸附制氧面临的发展方向主要展现在三个方面。首先，具备高浓度氧氮分离系数，高性能分子筛的研制。我国相关领域通过对合成低硅铝比的探究，研发出了X型沸石分子筛，这也是当前广泛应用在变压吸附制氧中的主要吸附剂，其氧氮分离系数已经超出了60%，并且当前我国部分领域的沸石分子筛氧氮分离系数通常不会超出40%。其次，优化转变变压吸附技术工艺，也就是利用分子筛变压吸附制氧方式提取高浓度氧气。因为空气中含有大量的氩气，并且氩气和氧气具有大致相同的物理性质。因此，通过应用分子筛变压吸附制氧设备，提取的氧气浓度可以超出90%[3]。最后，分子筛变压吸附制氧全面朝着大型化以及微型化的趋势发展。其中大型化发展主要是根据当前市场发展需求和减少能耗相关标准进行发展。而微型化发展则是更好满足车载及家庭等领域的应用需求，要求其具备小规模、低能耗、移动性强等特性，其产生气体量通常控制在5L/min左右，氧气浓度一般是90%左右，这种微型制氧设备对能耗要求普遍不高，从而深受各个领域的应用和认可。
结束语
五、 综上所述，通过对影响车载变压吸附制氧设备性能的主要因素探究得知，主要包含了输入流量、入口压力及海拔高度等因素。因此，在进行变压吸附制氧时，可以把分子筛变压吸附制氧方式运用其中，从大流量输出、产氧浓度等方面入手，实现分子筛变压吸附制氧流程的优化，科学设定分子筛变压吸附制氧方式，从而实现制氧含量及水平的提升。
参考文献：
[1]黄健,张涛俊.真空变压吸附制氧与深冷法的比较[J].石化技术,2015,22(07):6-7.
[2]万志国,刘磊,陈东,孙永运.浅谈变压吸附制氧设备的配置选择[J].深冷技术,2015(03):51-52.
[3]王兴鹏,朱孟府,邓橙,陈平,苑英海,刘志猛.基于PLC控制的碳分子筛变压吸附制氧工艺设计[J].天津工业大学学报,2014,33(03):40-43.
论文作者:赵智军、黄智、汪玲、夏明明
论文发表刊物:《科技新时代》2019年2期
论文发表时间:2019/4/10
标签：分子筛论文; 制氧论文; 氧气论文; 设备论文; 系统论文; 环境论文; 方式论文; 《科技新时代》2019年2期论文;