医院制氧机系统空压机余热的可行性

摘要：制氧系统空压机作为医院中应用较为广泛的设备，其消耗的电能大部分都转化为压缩热，再由冷却系统带走。如果能够经过由空压机回收余热，必将节省大量能源，而且降低了二氧化碳或一氧化碳在空气中的排放，实现了节能减排目标，对于医疗领域资源的回收利用大有裨益。本文详细探讨了医院制氧空压机余热回收技术的发展历程、特殊要求及其改造过程和在实践中的应用效果，这一技术在医院系统进行推广，必将产生良好的经济与社会效益。

Abstract: The oxygen concentrator oxygen system air compressor is widely used in hospital, and most of its electrical energy consumed is converted into compression heat, and then is taken away by the cooling system. If it can recover the heat through air compressor, it will certainly save a lot of energy, and also reduce the emissions of carbon dioxide or carbon monoxide in the air, and can achieve the energy-saving emission reduction target, so it has great benefit for the recovery of medical resources. The development process, special requirements, its transformation process and the applying effect in practice of the waste heat recovery technology of hospital oxygen compressor are discussed in detail. The promotion of this technology in the hospital system is bound to produce good economic and social benefits.

关键词： 制氧空压机；余热回收；节能减排

Key words: oxygen concentrator air compressor；waste heat recovery；energy saving and emission reduction

中图分类号：R197.38文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）21-0309-02

1 问题的提出

医院诊疗技术的迅速发展致使各类型的医院诊疗设备不断地获得完善和更新，其中医院的供氧系统也不例外。

传统的供氧方式是直接采取氧气瓶供应方式，这种方式常常浪费很多人力和物力，而且运输和存储均有安全隐患。技术发展以后，此种供应方式逐渐转变为中心统一供应。采取由中心氧站进行统一供氧、氧气从制氧机系统产生以后经过专门管道输送至氧气终端即各个病区的病床。供氧系统的连续性、安全性和可靠性得至提高，损耗减少了，效率也提高了。与此同时，医院制氧机系统空压机余热回收技术也得到了长足的发展。大型医院一般有上千张床位的，每天消耗的氧气按瓶计达上百瓶以上。因此，医院制氧机系统空压机余热回收技术不仅可以减少自然蒸发消耗，而且还可以全自动运作，进行定期维护，节约成本，医院可以根据自身用氧情况的具体要求及医院的性质和规划，在全面考虑安全、经济等方面因素的基础上，进行制氧系统空压机回收技术改造，提供品位较高的热源，进行给水预热、生活热水、供暖等。

一方面在空压机冷却系统中安装热回收控制系统和热回收交换系统这种空压机余热回收方案的提出有效解决了耗能和环境污染问题，另一方面同时配备的变频风机和变频水泵控制系统可以达到最佳节能效果，保证了系统质量和寿命。

2 医院制氧机系统空压机的特殊要求

我国研制制氧空压机回收技术技术已有历史，在研究设计过程中，主要的拦路虎是要明确医院制氧空压机的特殊要求，因为医用微型制氧机与大型机所配的空压机不同，有属于自己特殊的要求，以下是笔者从工作中得出的总结和体会。

其一，医院制氧机系统空压机要能适应电压。由于国内电网波动较大，尤其是用电高峰期或夏季，电压甚至能降到167V，医用制氧机不能按样机仿制（样机按中国电网实况设计者除外）往往加负荷时不能达到同步转速，这样不能满足带压启动的需求。因此，医院制氧机系统空压机必须根据电压的状况特点进行设计，如可将额定功率设为是150W，那么必须输出功率必须按200W进行设计，从而实现电压167V仍可以带压进行启动。

其二，噪声要低。因为噪声是病人最感头痛的问题，活塞式压缩机的噪声是难免的，这与结构选择和安装好坏及隔音措施关系重大，但最好噪声低于60dB（A），能够达到噪声水平为50dB（4）为最佳。目前国内还没有办法达至这个水平。

其三， 医院制氧机系统空压机的选型要好。一台空压机，因为流程先进，空氧比小，真空泵和制氧空压机的结构可以相同，没有必要另外设计。但一定要有好的选型。

其四，要根据环境条件进行空压机设计。如医院诊疗ALPM微型制氧机还同时可运用在如青藏高原等一些较为缺氧的地带。但经过相关调查显示，该制氧机用户普遍反应其出力不足，用户吸氧不过瘾。由于高原地带具有气压低特征，往往导致容积式制氧空压机出现气量急剧下降的不良隐患，因此必须根据制氧机的应用环境特征进行单独设计。

其五，可靠性要高。因为医院病人对制氧机的质量要求要远远高于其他如空调、冰箱等必须品，因此制氧机系统的空压机除了对设计严格要求外，还必须进行傻瓜（fool）设计与可靠设计。譬如空气入口处要进行二次过滤除尘，声光报警、平和阀等要严格的作过细的结构设计制造；设备出厂前，还必须对其进行严格的72小时出厂检修等。

3 医院制氧机系统空压机余热回收及其设备改造

医院制氧机系统空压机余热回收的重要部分是温度控制阀、板式热交换器；安装水箱和热循环水泵。无论是真空变压吸附（VPSA）还是变压吸附制氧机都存在此种情况。由于这两种型式所配空压机的运行状态不同，其设计与选型完全受切换、吸附、控制等前置系统和后续系统空气吸人状态所制约。除此之外，微型制氧机和大型制氧机也有其不同之处，因此，必须做好维护工作。建议每周用压缩空气清洗过滤器、散热网、进风网各两次，透过观察窗口观察油的颜色变化，看有无变质。定期加油，适时更换空气过滤器、油过滤器、油气分离器等耗材，尽可能提供洁净的空气，这是为减少系统能源损耗的一个关键。

加装温控三通阀、冷却油温度控制阀、板式热交换器于原来的冷却回油路中；安装热循环水箱和水泵一、水泵二，热回收温度控制阀，VDT温度控制器。同时改选用参数及设备：在原来的冷却油回路中加装冷却油温度控制阀、温控三通阀、板式热交换器；安装热循环水泵一、水泵二和水箱，VDT温度控制器，热回收温度控制阀。改造选用设备及参数:型号为：SA-250A-6K（风冷式喷油制氧机系统空压机），将电机功率设置为：250kW。SUS316板式热交换器，将其设计压力/实验压力设置为1-0/1-3MPa，设计温度为110-IRG50-125管道离心泵，换热面积4-8m2，流量12-5m3/h，功率1-5kW，扬程20m。VDT温度控制器和三通式温控阀。

4 制氧机空压机系统改造后的余热回收

VDT温度控制器上对热回收温度控制阀、关闭温度温控三通阀、冷却油温度控制阀设置其上限温度。同时制氧空压机运行状态时，一旦冷却油温低于其事前设定温度时，温控三通阀进行关闭油路操作，进而启动油路。接着冷却油再经油路进入到板式热交换器；而启动水泵一将水箱内的低温冷却水抽入板式热交换器，便与与高温冷却油进行热量交换。当冷却油温或水温升高达到所设的上限时，板式热交换器无法实现对冷却油的冷却，而此时由VDT温度控制器发出操作指令，并由变频器控制风冷式冷却风扇的运行，温控三通阀与此也开始工作，关闭油路，启动油路，同时再由冷却风扇完成冷却油降温工作，确保系统安全的运行。空压机站由蓄水箱、水泵、软化水系统、管路、空压机（含余热回收系统）组成。它与蒸汽锅炉相邻，水箱每天需补水根据软水箱的水位进行控制，补软水50立方米左右，并实现自动上水。进水水温则受季节温度影响。经过回收空压机冷却油热，实现对蓄水箱中的水预热。水箱内热水被抽入淋浴或浴池的水箱之中。

5 必要性和可行性的分析

医院制氧机系统空压机运行状态下，用于增加空气势能真正所消耗的电能只占总耗电量的15%，而其余85%左右的电能则转化为热量，并经过水冷或风冷方式排放到空气当中。其实这些热量中有71%左右可以被再此利用，可折合制氧空压机轴功率60%。现以250KW的空压机为例，将其用于制造压缩空气电能总和为37-5kW，而转化余热所浪费的电能就达到了212-5kW，按照上述的方式进行计算可得到，可回收的热源基数为212-5KW，而在此技术的基础上可回收利用的热能占60%，由此可得到在全满载的状态下，可达127-5kW/h，将其转换为焦耳，既为458978-6kJ/h。按照每天24小时，热量回收值为110154488kJ，最终则和标准煤为375-9kg。夏季：空压机金水温度为25，出水温度为60，其温差可达35。1m3的水升温为35，需要的基础热量为146505kJ，则和每天产生热水量为75180L；冬季：进水温度5，出水温度达60，温度相差55。1m3水升温55则需要热量为230 22kJ，则每天产生热水量可达47840L。

6 应用效果分析

制氧空压机每年有330d的时间在运行，由此可得节省标准煤为12-40t，同时按照标准煤价为940元/t，计算可得节燃料费为11656万元，可有效减少3个锅炉工，一次节省工人薪金支出达15-65万元。由此可计算出，总节省金额高达28-320万元。除了资金的节省，空压机的运用同时还降低了燃煤的CO、CO2等有毒有害气体的排放以及空压机运行时热源带来的污染。值得注意的是，制氧空压机余热回收系统对供应水质要求较高，因此系统中必须对水冷却器进以及软化水进行及时的清洗，以防出现结垢的现象，降低余热回收的效率。除此之外，余热回收系统的应用，还满足了医院工作人员生活用水、洗浴等基本用水的需求，还降低了对热源和能耗的污染。该技术的成功运用，已成功的在多个医院进行了广泛推广，均取得了可喜的成绩，带来了客观的社会级经济效益。

综上所述，医用制氧空压机与大型机不同，因其特殊要求必须进行全面改造，从而达到更好的节能减排作用，对促进我国医用制氧机机械设备的发展意义重大。

参考文献：

[1]潘永明.医院OG-500制氧系统的安装使用及维护维修[J].医院诊疗设备信息,2002,(10):51-52.

[2]卢樟好，冯涛.PSA技术与医用分子筛制氧设备[J].低温与特气，1999，（01）：19-21.

[3]陈逸樵.PSA制氧用空压机的选型与设计[J].深冷技术, 2002，(1):15-16.

[4]黄晖.医院制氧机系统空压机余热回收技术及运用[J].城市建设理论研究，2011.（27）：13-15.

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