医院用集中供氧系统的发展和应用

1、医院用集中供氧系统地发展和应用随着制氧技术地不断发展，医用氧气从最初地工业氧、后来地液氧发展到目前 地变压吸附（PSA制氧,供氧方式也从单瓶直接供氧发展到集中供氧系统，目前 集中供氧系统和中心吸引系统、压缩空气系统已经成为现代化医院临床必备地 三种医用气体供应系统. 氧是人体代谢活动地关键物质，是人体生命运动地第一需要，氧气地补给可以 改善人体地生理、生化内环境、促进代谢过程地良性循环，从而达到治疗疾病、缓解症状、促进康复和预防病变、增进健康地目地因此,氧气在医疗领域尤其是在危重病人和意外伤害者地急救方面起着重要地作用，输氧成为医疗机构地必 备条件之一.医院供氧系统地发展历程1. 单瓶直接供氧

2、. 单瓶直接供氧是传统地医院供氧方式，并且这种方式曾一直供应地是工业氧 气.因为工业氧气中常含有有害气体，并且钢瓶内壁会发生锈蚀，致使氧气中带有 使人恶心地嗅味，临床使用时会造成患者咳嗽，加重呼吸系统病状.因此，为了保证 人民地身体健康，我国在1988年4月颁布了 GB8982-88医用氧标准、 GB8986-88医用及航空呼吸用氧气地检验方法标准，规定从1988年12月 1日起开始在全国实施，并在1998年发布了新地GB8982-1998医用氧标准 以取代旧标准.2. 集中供氧. 供氧又称中心供氧，是国际上广泛使用地现代化供氧方式我国自1983年研 制出第一套中心供氧系统以来，已经在大中城市

3、得到广泛地推广应用，目前稍具 规模地医院都已采用中心供氧系统，并且，由集中供氧系统、中心吸引系统和压 缩空气系统组成地医用供气系统成为医院新建和改建病房楼必建地项目和医院 上等级必备地项目.集中供氧技术可改善医院地医疗水平，使患者能够得到及时抢救或治疗，从而使 许多人地生命得到挽救同时,因为集中供氧技术地设备比较集中，有利于医院地 现代化管理. 具体优点表现在以下几个方面.1 ）集中供氧管路压力较低，并有多级安全装置，故此更加安全可靠.2）集中供氧毋需将氧气瓶搬运到病房，使得储运更加简便.3）集中供氧系统地供氧能力强、容量大、压力稳定 ，可做到大流量连续供氧.4）集中供氧地吸氧终端直接安装在手

4、术室内、急救室内和各病区地病房内，使吸氧变得简单易行、安全可靠.5）集中供氧可以显著提高氧气地利用率，降低氧气管理人员地数量，从而提高了 经济效益.医院中心供氧系统 医院中心供氧系统由氧源、输氧管道、阀和设备带终端几部分组成 目前，国 内外普遍采用汇流排、液氧和变压吸附（PSA制氧机作为供氧系统地氧源.1. 汇流排.汇流排供氧系统主要由两组高压氧气瓶 一组供气,一组备用）、汇流排、一 套自动/手动控制装置、声光报警器、减压、稳压装置、管道及附件组成当供氧气将耗尽时,汇流排能自动切换备用排供氧.控制装置装有压力表、监测控制单元、报警系统及指示灯显示操作情况并提醒用户更换已耗尽地氧气瓶.如自动控制

5、装置发生障碍时，备用减压、稳压装置将投入运行，以确保供氧压力稳定.2. 液氧. 以液氧作为氧源地气源系统主要由液氧贮罐、汽化器、减压装置及报警装置 等组成.利用液氧罐内、外压差使液氧从运输车液氧罐加入到集中供氧系统地液 氧贮罐.液氧贮罐为高压保温夹层，以确保液态所需低温液氧流经汽化器温度急 剧上升,使得液氧汽化，高压地汽化氧气经减压装置减压、稳压后送出一个系统 中一般有两个液氧罐，一个供氧，一个备用；也可液氧贮罐与汇流排联合使用，液 氧罐供气、汇流排备用.3. 医用PSA制氧机供氧. 医用PSA制氧机供氧系统主要由空压冷干机、过滤器、制氧主机、氧气贮 罐、管道及附件等组成，如需向氧气瓶充氧时，

6、可以设置氧压机和充氧台.PSA制 氧机利用变压吸附制氧技术获得纯度为 90%符合医用氧标准地氧气变压吸附 制氧技术是利用沸石分子筛对氧、氮地选择性吸附及吸附容量随吸附压力增加 而增加、随吸附压力减小而下降地特性，在加压条件下吸附氮气，富集氧气；降 压条件下解吸所吸附地氮气，同时实现分子筛地再生如此往复循环,实现氧、氮 分离,制取氧气.采用医用PSA制氧机供氧可以单机配置也可以双机配置.单机配置时,用一套 制氧设备,氧气瓶汇流排作为备用用氧高峰时，氧气瓶通过汇流排补充缺量，既经 济实惠，又安全可靠双机配置时,配置两套制氧设备，便于停车维修保养，有备用氧 气汇流排作保证，更加安全实用. 三种氧源地

7、比较分析1. 简便性比较. 汇流排供氧需要不断定期购买医用瓶氧，运输、搬运、管理复杂，钢瓶需要定 期检修.液氧与汇流排相比有很大地改进，具有运输量大,运输效率高,辅助时间少,氧 气成本低等优点一个3.65m3地液氧贮槽，装满液氧完全气化可得3000m3氧 气，需要500个钢瓶，仅钢瓶自重就约30t.液氧贮罐每月灌充12次即可，但灌 充时操作要求非常高，并且操作人员需持证上岗，每天检测输出压力，并定期对设 备进行检修,用氧程序比较繁琐. 医用PSA制氧机实现了就地制氧，建立自己地独立制氧站，无需氧气输运，不 受第二氧源地限制；并且设备实现自动运行，无须经常调校，操作安全、简捷、 方便；无需其他辅

8、助设备，合格地医用氧气可直接进入管道系统；使医院地管理 更科学性、现代化.2. 安全性比较.汇流排供氧使用地氧气钢瓶内氧气压力较高，一般为15MPa150个大气 压），遇强烈震动与碰撞，有潜在爆炸危险；氧气瓶内氧气地质量与纯度对用户 非受控状态. 液态氧是最需要注意安全地，液氧贮罐里存储着大量地液态氧气，液氧地温度 极低-183 C）,氧气又是强助燃气，一旦泄漏后果不堪设想，因此液氧系统需要定 期强检，如果液氧罐上地防爆片爆破或排气阀起跳排气，说明液氧罐地夹层真空 性被破坏，应当检修后重新抽真空.人员密集地医院放置液氧罐比较危险，在液氧 运输、分装时易泄漏，即使遇到少量油脂也可能发生火灾，存在

9、安全隐患.医用PSA制氧机在常温低压20 C40 C ,68个大气压）下工作，不存在 原理方面地不安全因素，是三种供氧方式中最为安全地制氧机一般配有后备汇 流排氧气源，保证在停电、停机或氧气用量某段时间突然增大超过制氧机额定产 氧量时氧气地供应.3. 经济性比较. 汇流排系统使用氧气钢瓶，而各医院一般均有，只要进行气瓶处理后组合即可,从而节省了初投资地费用.但是，医用瓶氧价格较高，地区差异较大,平均每瓶医 用氧气20-38元，单位氧气成本约5.5元/Nm3,并且当气瓶组压力下降后，氧气钢 瓶内将有一部分氧气不能利用，浪费较多，因此长期使用时其经济性较差.与汇流排相比，使用液氧初投资较高，一个液

10、氧贮罐要十几万元，一台液氧槽 车需几十万元但是,液氧价格便宜，运输费用较低，仅考虑氧气费和运输费，成本在 3.2元/Nm3左右,一般一年可收回成本同时，这种供氧方式也需要专人日常管理.采用医用PSA制氧机供氧，初投资最高.除初投资外，设备正常运转后，仅耗 费维护设备运行地电能，单位制氧成本低，通常约为1.2元/Nm3, 般一到两年即 可收回投资.设备采用PLC控制,可实现智能化控制，无需专人操作，日常维护、 维修量极少，人力成本低，系统地使用寿命很长，一般超过10万小时，相当于1015年.4. 供氧方式地选择.因为汇流排供氧初投资最少，故此,对于一些中小型医院，因为其接待病员能 力较小,资金短

11、缺，采用汇流排供氧是最切合实际、最经济地方法而从长期运行 地经济性来看医用PSA制氧机是最经济地供氧方式，并且系统安全系数大，可以 实现无人操作、现代化管理，是现代医院地最佳选择，因此，目前，大型医院宜选用 医用PSA制氧机供氧同时，因为PSA制氧机供氧不需要第二氧源，仅需电能就 可以正常供氧，故此,对于一些偏远地地区、交通不便利地地区也宜选用医用PSA制氧机供氧.5. 系统管道与终端. 氧气由氧气站输送到各楼层 病房、手术室、抢救中心、门诊等），经二级 稳压后地氧气输出压力为0.1 0.4MPa可调），氧气管道周围地环境温度不应 超过70 C，严禁明火及油污靠近管道或阀门氧气输送管道可用紫铜

12、管，也可用不 锈钢管,前者较为经济，是国家标准规定地首选材料VGB1527 ）.氧气管进入病室后，即与终端板连接 也叫治疗带），终端板是各种导线地导 槽，又是各种管线终端部件地组装体.导氧管终端地开关阀件，叫快速密封插头” 或叫氧头，其功能是把氧气湿化器插入时，即有氧气进入湿化器供氧.把插座拔出 时,随即自动封闭系统终端地形式有盒式、组合式、移动式、箱式、吊塔等 .其 中盒式终端、组合式终端用在病房，移动式终端、箱式终端、吊塔一般用在手术室.6. 监测计量系统. 监测计量系统是多极 三级）控制地计算机通信监测网，该系统主要由系统 计算机、中心监测机、终端监测机组成系统计算机是一台装有集中监测系

13、统软 件地高可靠性计算机，它联络中心监测机；中心监测机负责收发处理监测数据； 终端监测机负责氧气终端地监测与计量氧气集中监测计量系统可有效解决病区 氧气实时监控和对病区氧气用量进行集中计量.医用PSA制氧机地状况1.系统流程及设备. 医用PSA制氧系统由气源系统、吸附分离系统、产品系统以及控制系统 四个模块组成. 气源系统由空气压缩机、冷干机、空气贮罐、过滤器组成.空压机是制氧系统地关键设备,它地作用是给吸附分离系统提供压缩气源.同时制氧设备地大部分能 耗、噪音等都与空压机密切相关.因此,要选择性能优越地要缩机，以保证制氧机 无故障、低能耗、低噪音地长寿命运行.由空压机出来地高压高温空气经 C

14、级 过滤器过滤、冷干机冷却降温后进入空气贮罐.空气贮罐是压缩空气进入吸附分 离系统前地储备中心，其主要作用是克服活塞压缩机运行造成地气体脉冲和压力 波动,使进入分离系统地气流连续平稳.同时，空气储罐还起到分离凝结水地作用， 分离出来地水从空气贮罐底部经阀门排出.压缩空气在进入吸附分离系统之前要 经过T级、A级、H级三级过滤.气源系统地过滤器都属于精密过滤器，其中C 级过滤器可除去大量地液体及3 am以上固体微粒,达到最低残留油分含量仅 5ppm,有少量地水分、灰尘和油雾，用于空压机之后，冷干机之前；T级过滤器能 滤除小至1 am地液体及固体微粒，达到最低残油分含量仅0.5ppm,有微量水 分、

15、灰尘和油雾，用于A级过滤器之前作前处理之用；A级过滤为超高效除油过 滤器，能滤除小至0.01 am地液体及固体微粒，达到最低残油含量仅O.OOIppm,几 乎所有地水分、灰尘和油都被去除，用于H级过滤和冷干机之前，起保护作用；H级过滤器为活性炭微油雾过滤器，能滤除小至0.01 am地油雾及碳氢化合物，达 到最低残油含量仅0.003ppm,不含水分、灰尘和油，无臭无味,起最后一道过滤 作用因此,从气源系统进入吸附分离系统地空气高压、洁净、无味，适合吸附分离,又不会使分子筛失效.吸附分离系统由两个吸附塔 也有采用多塔地）、一组控制阀门和排气消音器 组成吸附分离系统是制氧机地核心模块，其分离效果直接

16、影响着氧气纯度吸附 塔内装有沸石分子筛，利用其对氮气与氧气地吸附力、吸附速度以及吸附量地差异，在较高压力下将氮气吸附并在较低压力下将其解吸 两个吸附塔交替完成吸 附与解吸过程，从而连续不断地产生氧气其中，阀门地开关动作控制着吸附塔地 吸附与解吸过程，解吸出来地废气经消音器排出，以减小系统地噪音. 产品气系统包括氧气贮罐和灭菌、除尘过滤器.氧气贮罐与吸附塔出口相 连，一方面起着平衡氧气压力与贮存氧气地作用；另一方面，通过压力传感器控制吸附塔地循环过程.因为医用氧气要求洁净、无菌，因此，在供用户之前要除去 细菌等病原微生物. 制氧机地控制系统由运行控制系统和远程监控系统组成.运行控制系统是指控制制

17、氧机起、停、正常运转地计算机控制程序和实现该程序地控制器制氧系统地压缩机、吸附塔、氧气储罐、流量计等都装有传感器，传感器将压力信号、流量信号以及浓度信号传给运行控制系统，该系统通过这些参数控制制氧机 地正常运行远程监控系统可以将制氧机地运行状态包括氧气流量、压力、浓度等参数显示在远程地显示终端上，坐在办公室就可以看到制氧机地运行状况，从 而提升了医院地管理水平.2.关键因素. 影响制氧机制氧效果地关键因素有分子筛性能、吸附塔结构和吸附工艺参数. 分子筛是变压吸附制氧地核心，分子筛地性能直接决定着变压吸附制氧装置 地优劣选用性能好地分子筛可以减少分子筛地用量，降低吸附压力，减小空氧比, 从而减小

18、制氧机地重量与体积，降低制氧机地能耗.表1是两种医用制氧分子筛 地性能比较表由表1可知，在1个大气压下，FZS2地氮气静态吸附量是FZS1 地2.375倍,FZS2对N2/O2地选择性约为FZS1地两倍，同时,FZS2地吸附压力 低于FZS1地吸附压力.FZS1与FZS2两种分子筛地吸附等温线如图1、图2 所示.由图1和图2可以看出，压力在1-3bar之间时,FZS2地氮气吸附等温线比FZS1地氮气吸附等温线陡，当分子筛量一定时,FZS2每次循环地产氧量 假定 吸附压力均为3bar）是FZS1地1.58倍.由以上分析可知，采用FZS2进行分离 空气制氧比采用FZS1分子筛用量小、空氧比小、氧气

19、回收率高、吸附压力 低、能耗低. 吸附塔是保证制氧机长期稳定运行地关键，在进行吸附塔结构设计时，要保 证高效、长寿两大目标.高效性主要指吸附塔地死空间小、贴壁效应低、布气效 果好；长寿主要指吸附塔地压紧机构要保证分子筛不上下浮动以避免分子筛地磨损.死空间地大小决定着分子筛地利用率，当死空间比较大时，会造成1/3地分 子筛不工作；贴壁效应会增加死空间体积，从而降低分子筛地利用率；布气效果 不仅影响死空间地大小，还会影响分子筛地使用寿命，目前可以均压力、均流速 地气流分布器地布气效果最好.吸附塔内地压力在升压阶段特别是均压过程变化 很快，如果压紧效果不好，会使分子筛在吸附塔内周期性浮动，从而将分子

20、筛磨损 和压碎. 变压吸附制氧机地工艺参数包括：吸附时间、均压时间、反吹气量等.在产品气流量一定地情况下，氧气纯度随吸附时间、均压时间、反吹气量地增加都 是先增加后减小，即存在一个最佳地吸附时间、均压时间和反吹气量 .且最佳地 吸附时间随反吹气量地变化而变化，同时还受氧气流量地影响.同时,均压时间地 优劣不仅影响氧气地浓度，还很大程度上影响着系统地能耗和回收率，因此，设定 恰当地均压时间可以有效提高制氧机地性能.工艺参数直接影响制氧机地运行效 果和运行寿命，是制氧机正常运转地保障.3. 产品规格与配置. 产氧量是医用PSA制氧机地一个重要指标，目前国内医用PSA制氧机地 产氧量一般在290Nm

21、3/h,具体规格与其适用范围如表 2所示. 集中供氧系统在配置制氧机时有两种选择：单机配置、双机配置.当需供氧气量上下落差小时 如图3地B曲线），为了更合理地有效利用医用供氧装置， 节约能源，易选用单机配置.当需供氧量上下波动大，存在用氧高峰期时 如图3 地A曲线），易选用双机组配置，其优势在于，用氧高峰期时，双机组同时开启工 作,实现高峰供氧，而在供氧量需求不高时，可关闭一台机组，只需用单机组供氧，这 样大大降低使用能耗，更趋经济合理化. 在利用PSA制氧机供氧时，一般还有备用氧配置，包括汇流排和多极充瓶装 置.汇流排可以在用氧高峰时或突然停电时供氧，从而使得供氧系统更加安全、 可靠在氧气有余量时，多极充瓶装置可以给钢瓶充装多余地氧气，这样就解