一种隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统及方法

【】本发明涉及高原环境专用制氧装备，尤其涉及一种隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统及方法。

背景技术

0、背景技术：

1、在各种地貌环境中，高原地区平均海拔约4500m，由于高原地区天气恶劣、空气稀薄等原因，导致该地区的建设一般较为落后，因此发展西部地区的发展与建设对经济发展起着至关重要的作用。在高海拔地区隧道施工过程中不仅含氧量低，而且空气湿度大，为保证施工人员获得充足的氧气，对隧道制氧提出了新要求。目前，制氧系统面向高原的已经有不少先例，然而，国内外关于施工隧道内在空气湿度高的环境下制氧技术目前处于空白。高湿度空气对于吸附剂再生影响很大，会减少设备使用寿命。

2、因此，有必要研究一种隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统及方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、有鉴于此，本发明提供了一种隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统及方法，对传统制氧机吸附剂进行优化，加装由中空纤维膜组成的除湿装置于吸附塔之前，能够有效吸附在高原地区隧道施工等极端环境空气中的过量水蒸气，从而使施工作业人员的健康与生命安全得到充分保障，解决了高海拔地区隧道施工等环境空气湿度大对吸附剂的影响问题。

2、一种隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统，所述隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统包括：空气压缩机、除湿装置、两位五通阀、两个吸附塔和储氧罐，所述两位五通阀一端通过除湿装置连接空气压缩机，另一端通过两个吸附塔连接储氧罐；

3、所述除湿装置包括中空纤维膜、解吸气体通道和压缩空气通道，所述解吸气体通道横向贯穿中空纤维膜，所述压缩空气通道纵向贯穿中空纤维膜，所述压缩空气通道一端连接空气压缩机，另一端通过两位五通阀连接两个吸附塔，所述解吸气体通道通过两位五通阀连接两个吸附塔。

4、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述解吸气体通道两端分别设有解吸气入口和解吸气出口，所述解吸气入口通过两位五通阀连接两个吸附塔，所述解吸气出口连接外部。

5、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述两个吸附塔底部均设有吸附塔解吸出口，所述吸附塔解吸出口通过两位五通阀连接解吸气入口。

6、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述压缩空气通道两端分别设有压缩空气入口和压缩空气出口，所述压缩空气入口连接空气压缩机，所述压缩空气出口通过两位五通阀连接两个吸附塔。

7、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述两个吸附塔底部还均设有空气吸附入口，所述空气吸附入口通过两位五通阀连接压缩空气出口。

8、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述两个吸附塔内由下至上均设有第一吸附层和第二吸附层，所述第一吸附层用于第一次吸水，第二吸附层用于第二次吸水和氮氧分离，其中，第二吸附层的氮气输出吸附塔解吸出口，氧气输出储氧罐。

9、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一吸附层位于吸附塔底层，所述第一吸附层为氧化铝，所述第二吸附层为分子筛，且位于吸附塔上层径向布置。

10、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统还包括消音器，所述消音器连接除湿装置。

11、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，两个吸附塔上端分别设有第一通道和第二通道，第一通道和第二通道同时连接储氧罐，所述第一通道和第二通道之间通过设置均压阀连接。

12、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧方法，通过所述的隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统实现，所述隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧方法包括以下步骤：

13、s1：空气压缩机将压缩空气输送至除湿装置，压缩气体通过中空纤维膜脱湿后，再将脱湿的空气运输至用于连接第一吸附塔和第二吸附塔的电磁阀；

14、s2：打开两位五通阀的电磁阀的阀门，将脱湿后的空气输送至第一吸附塔和第二吸附塔；

15、s3：吸附塔内氧化铝对气源再次除水，位于顶层的分子筛高效吸附氮气和二氧化碳；

16、s4：将第一吸附塔产生的氧气通过第一通道输送至储气罐，第二吸附塔产生的氧气通过第二通道输送至储气罐；

17、s5：将吸附塔内解吸的气体通入除湿装置的中空纤维膜内用作吹扫气，用于降低渗透侧的水蒸气浓度,增大脱湿效率；

18、s6：获取氧气并输出。

19、与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：

20、1、本发明中氧化铝可以为气源再次除水，为后续流程提供良好的气源条件，位于顶层的分子筛高效吸附氮气和二氧化碳，能够很好的满足高湿气源环境下人体用氧需求；

21、2、本发明解决了传统制氧机在高原地区隧道施工等高湿度环境中无法高效过滤水蒸气的问题，能够有效保障作业人员氧气供应需求，具有制氧效率高、氧气杂质少、安全可靠的特点。

22、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

技术特征：

1.一种隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统，其特征在于，所述隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统包括：空气压缩机、除湿装置、两位五通阀、两个吸附塔和储氧罐，所述两位五通阀一端通过除湿装置连接空气压缩机，另一端通过两个吸附塔连接储氧罐；

2.根据权利要求1所述的隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统，其特征在于，所述解吸气体通道两端分别设有解吸气入口和解吸气出口，所述解吸气入口通过两位五通阀连接两个吸附塔，所述解吸气出口连接外部。

3.根据权利要求2所述的隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统，其特征在于，所述两个吸附塔底部均设有吸附塔解吸出口，所述吸附塔解吸出口通过两位五通阀连接解吸气入口。

4.根据权利要求3所述的隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统，其特征在于，所述压缩空气通道两端分别设有压缩空气入口和压缩空气出口，所述压缩空气入口连接空气压缩机，所述压缩空气出口通过两位五通阀连接两个吸附塔。

5.根据权利要求4所述的隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统，其特征在于，所述两个吸附塔底部还均设有空气吸附入口，所述空气吸附入口通过两位五通阀连接压缩空气出口。

6.根据权利要求5所述的隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统，其特征在于，所述两个吸附塔内由下至上均设有第一吸附层和第二吸附层，所述第一吸附层用于第一次吸水，第二吸附层用于第二次吸水和氮氧分离，其中，第二吸附层的氮气输出吸附塔解吸出口，氧气输出储氧罐。

7.根据权利要求6所述的隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统，其特征在于，所述第一吸附层位于吸附塔底层，所述第一吸附层为氧化铝，所述第二吸附层为分子筛，且位于吸附塔上层径向布置。

8.根据权利要求1所述的隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统，其特征在于，所述隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统还包括消音器，所述消音器连接除湿装置。

9.根据权利要求1所述的隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统，其特征在于，两个吸附塔上端分别设有第一通道和第二通道，第一通道和第二通道同时连接储氧罐，所述第一通道和第二通道之间通过设置均压阀连接。

10.一种隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧方法，通过上述权利要求1-9之一所述的隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统实现，其特征在于，所述隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧方法包括以下步骤：

技术总结本发明提供了一种隧道内高湿恶劣环境变压吸附制氧系统及方法，包括：空气压缩机、除湿装置、两位五通阀、两个吸附塔和储氧罐，所述两位五通阀一端通过除湿装置连接空气压缩机，另一端通过两个吸附塔连接储氧罐；所述除湿装置包括中空纤维膜、解吸气体通道和压缩空气通道，所述解吸气体通道横向贯穿中空纤维膜，所述压缩空气通道纵向贯穿中空纤维膜，所述压缩空气通道一端连接空气压缩机，另一端通过两位五通阀连接两个吸附塔，所述解吸气体通道通过两位五通阀连接两个吸附塔，本发明能够有效吸附在高原地区隧道施工等极端环境空气中的过量水蒸气，从而使施工作业人员的健康与生命安全得到充分保障。技术研发人员：杨雄,肖鹭阳,姚帅墨,刘应书,黄晓瑞,李子宜,郭海峰,邱永祥,马世伟,步青松,刘文海受保护的技术使用者：北京科技大学技术研发日：技术公布日：2024/12/2