军用分子筛制氧设备调查报告
VPSA-O工艺流程中，消耗电力的设备由鼓风机和真空泵，因此，分子筛吸附剂的吸附压力及解吸压力大小与比值直接影响VPSA- O2的电力消耗量和节能效果。压力比值大时，分子筛单位吸附量大，吸附剂用量少，而鼓风机和真空泵的电力消耗大，压力比值小时，分子筛单位吸附量小，吸附剂用量大，而鼓风机和真空泵的电力消耗小。研究表明，现有专用于VPSA- O2的分子筛，吸附压力大于等于0.1MPa，压力比值一定时，分子筛吸附氮气的量变化较小，为此，为了使分子筛发挥最大吸附效能，VPSA- O2的吸附压力常设在0.05MPa左右，压力比值确定在3.5-4.0之间，其单位氧气电耗为0.4KW.h/m3,最好的可以做到
双塔VPSA流程
0.35KW.h/m3，当然，设备越大，能耗越低，设备越小，能耗越高。
单塔VPSA与双塔VPSA相比，结构简单，零部件少，可靠性高.分子筛用量少，成本低，占地面积小，缺点是氧气流量及压力波动大，需要配置较大的氧气缓冲罐，但是双塔的氧气流量及压力依然有波动，所以依然要配置氧气缓冲罐，因此，本次研发中，优先采用单塔VPSA流程。
5.3 VPSA- O2与PSA- O2比较
5.3.1节能明显，制氧成本低
VPSA氧气回收率高达60-70%，吸附压力只有50KPa左右,解吸压力-50KPa左右，产生压缩空气和真空度的鼓风机只需要很少的空气量和空气压力、真空度、真空流量，因此功率相对较小，通常每一度电能产生1.6立方米的氧气，而国内普遍流行的PSA两塔回收率只有30-35%，且吸附压力普遍在0.4MPa以上，所以，每1度电只能产生0.6立方的氧气，虽然产出的氧气压力高，不用后期增压（氧压力
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通常最高只有0.4-0.5MPa,在大部分场合还需配置增压泵进行增压），但是 VPSA由于只对产品氧气进行增压，而PSA实质上是对空气增压，所以VPSA消耗的功率并不是很大，通常如果增压到PSA供氧压力的水平，每立方氧气只需再耗电0.15度。按每度工业电0.8元计算，PSA每立方米耗电1.6度，成本1.3元，VPSA每立方耗电0.8度，成本0.65元。节省成本50%以上。 5.3.2几乎免维护，没有维护的麻烦及成本
VPSA制氧系统同PSA相比，没有冷干机，没有除油、除水过滤系统，没有电磁阀，只有一个运动部件：干式旋叶式罗茨鼓风机，日常工作只需定期清洁空气过滤系统，
因此，维护工作量极低，消耗品及易损件几乎没有，对于用户来讲，在经济上又节省了很大一笔资金，目前，就国内PSA制氧医疗单位在 使用过程中，最大的不满就是维护比较麻烦，且维护成本高，而液氧就不存在这一问题，而VPSA的出现，对扭转用户对变压吸附制氧的负面印象带来了希望 。 5.3.3零部件少、可靠性高
由于只有一个运动部件：鼓风机，或最多增加一个电动两位四通球阀，所以大大增加了整个系统的可靠性，而PSA制氧系统包含有空压机、电磁阀等10多个运动部件，故障点多，一个点故障，整套系统功能将失效，因此，VPSA的可靠性要远远高于PSA.
5.3.4占地面积小，重量轻
PCI公司为美军开发的产氧量VPSA每小时8个立方的可移动制氧设备，包含充氧、灌瓶、备用氧源等所有功能，其总重量只有1吨多一点，占地面积只有2.8平方,同法国一家制氧公司为中国军队制作的PSA制氧灌瓶装置相比，只有其重量的1/3，占地面积只有其1/4，可见VSA单塔制氧设备更适合军事等移动频繁的领域应用。并且制造及安装成本低
由于VPSA制氧氧气回收率高，对空气流量和压力的要求不高，所以可以选择相对较小功率的鼓风机，另外无需配置冷干机，没有复杂的PLC及电磁阀控制系统，只有一个吸附塔，虽然可能会增加氧气增压设备购置的费用，但是总体价格依然比PSA制氧设备的成本低20%，设备占地面积极小，可以集成安装在一个外壳里，几乎无安装成本，所以未来市场应该极具竞争力。 5.3.5进入门槛高，竞争对手少
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由于该项技术属新开发技术，制氧技术最为先进的美国对我进行技术封锁,所以目前在医用分子筛制氧设备领域还没有一家涉足VPSA领域，竞争对手几乎没有，如果把PSA制氧设备厂商以及其他液氧厂商列为竞争对手的话，由于以上方面的巨大优势，仍然可以稳操胜券，综上所述，新型的VPSA几乎集成了当今制氧设备的所有优点，无论对于军用和民用，都是一个绝对值得开发的新产品。
5.4 单塔VSA制氧设备基本组成
单塔制氧设备由可换向旋叶式罗茨鼓风机及后冷却器、一个吸附塔、一个产品罐、一个稳压阀,两个可精确调节压力的单向阀，6个主要零部件组成，（根据未来设计情况，可能会增加一个电动或气动两位四通球阀）
设备零部件数量少，运动部件只有一个（或2个），可靠性高。（见图）
罗茨鼓风机是VSA单塔系统的主要耗能部件，其主要功能是为VSA吸附制氧提供原料低压空气，同时通过换向对吸附塔抽真空解吸，由于排出的压缩空气为全无油，所以同PSA不同，后续管路不必装设除油过滤器，因此也就没有更换滤芯的维护成本。
吸附塔完成对原料低压空气中氮气和水分等成分的吸附，未被吸附的氧气和氩气等作为产品气输出
产品罐主要是储存产品氧气，并且与单向阀配合完成充压或吹扫等功能。 两个单向阀的功能是通过系统压力的变化来对吸附、解析、充压、吹扫等步骤进行控制，所以同双塔VSA,PVSA,PSA不同，在单塔VSA中，单向阀是一个比较重要的控制件和功能件。
稳压阀的主要功能是保证产品氧气出口压力的稳定。
另外该产品考虑到军队用氧条件和环境的复杂性，后续增设涡旋式增压泵， 可以达到任意需要的压力，具有灌瓶功能，为此配置了氧气压缩机与氧气灌充台、氧气瓶等。
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5.4单塔VPSA-O2制氧设备使用范围
该产品特点是具有高度的流动性，在军事上适合零散型的机动部署和后勤支援。是野战医院最先进的创新的供氧系统解决方案，不仅仅在临时战地医院，比如临时的抢险救灾医院、偏远地区的边防哨所医院、交通不便的山区医院等都能发挥巨大作用，该产品如果用在民用上，由于其同PSA制氧、液氧、氧气瓶相比，具有前述的巨大优势，因此完全可以替代医院现有的上述氧源，成为医院中心供氧的一种新型方式。
5.5单塔VPSA-O2制氧设备成本核算
5.5.1罗茨鼓风机
选择旋叶干式罗茨鼓风机，功率5.5KW,供气压力50KPa,流量：200m3/h,供选厂家有美国GD,德国凯撒，美国德雷塞、瑞典阿特拉斯、长沙鼓风机机厂、章丘鼓风机厂等，初步询价包含电机及联轴器价格在1万元以下 5.5.2后冷却器
采用铝翅片式后冷却器，有独立风机对其散热，可以与鼓风机共用一个双输出轴电机。 5.5.3 吸附塔
吸附剂选择法国CECAN51或G5000
吸附剂用量在60公斤以下，每公斤180元，再加上容器的成本，估价15000元。 5.5.4 两位四通换向阀
口径在DN50左右，电动或气动驱动，主要生产公司为美国PBM等，估价10000元。或者采用变频
器直接控制罗茨鼓风机正反转，实现吸附与解吸功能。
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也
的
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5.5.5产品罐
找国内有资质容器厂家加工，估价5000元。
5.5.6 其他阀门
包括可调节压力单向阀、减压阀等，备选厂家有世伟洛克等，估价5000元
5.5.7全无油涡旋氧气增压泵
氧压力达到100psi,氧流量0.12 m3/min,进口产品价格在3
万元以上，国产目前还很少，即使是进口厂家也普遍用与空气压缩，如果用于氧气压缩，还要进行相关改造。只有美国有两家有专业用于氧气的压缩机，但是
在中国国内还没有销售。国内有一家有制作涡旋氧气压缩机的经验，已与相关其联系订做事宜，价格肯定在1万元之内。另一个可选择的方案是选用活塞式增压泵，目前找到瑞士一家专业用于氧气增压，价格等待报价中，另一家是美国RIX的，报价是12.6万元，太高了，选择的可能性不大。 5.5.8高压氧气压缩机
要求灌瓶流量：60升/min,灌瓶压力：15MPa 高压氧气灌瓶机主要有电动和气动两种方式，气动需要有一定压力的气源提供。目前世界各个制氧厂家普遍使用的是美国RIX的电动灌瓶装置，但是价格很高,报价13万左右。还有一些其他的国际品牌正在联系报价中。目前也找到了能生产该设备的国产厂家，价格正在确定5.5.9碳纤维高压氧气瓶、附属汇流排
每个氧气瓶在2000元左右，4个8000元，加上其他附属设施，估价1万元 5.5.10控制系统
中
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