CN201746321U - 以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机，它包括发电装置，所述的发电装置输出端与制氧装置的用电端相连，所述的发电装置为太阳电池，所述的制氧装置与储氧容器相连。采用本装置可以保证连续稳定的氧气输出供给，随时随地制氧，不受环境限制。

Description

以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机

技术领域

本实用新型涉及一种有自发电装置制氧机，特别涉及以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机。

背景技术

青藏铁路的正式运营，使广大普通老百姓能够登上这美丽的高原旅游观光。然而，由于青藏高原海拔高、空气稀薄，因而形成了以低气压、缺氧等为显著特点的高原气候，超过了我们这些从低海拔地区来的游客机体自身调节的限度，引起一系列不适、疾病甚至危及生命。氧是人体维持正常的机能和代谢的最重要的元素。没有氧8～15秒人就会丧失知觉，8分钟左右就会造成脑死亡。其实，人体从每一个细胞到各个器官再到每一个系统都是片刻离不开氧的。缺氧严重时，组织细胞可能发生严重的缺氧性损伤，器官可发生功能障碍甚而功能衰竭。

以前，人们常提的是如何克服高原反应，使用什么药物可以降低高原反应的发生程度。实际上，一般人在几天之内适应高原缺氧是不可能的，尤其最初几天人体各系统对缺氧的代偿性反应很剧烈，一般需要静休几天。否则，缺氧对人体各个系统造成的危害是不可避免的。之所以有人高原反应较严重，有人较轻，也有人没反应，只是人们对缺氧的应激反应的灵敏度不同而已。所以现在提倡在缺氧的情况下补氧。如：进藏列车从格尔木到拉萨整天都运行在4500米以上，由于车上提供氧气，所以人们感觉还算舒适(就这样铁路部门还要求乘客填写《旅客健康登记卡》，以免承担责任)。驻藏部队也开始装备制氧机，新的巡逻车上也有制氧设备。由此可见，吸氧是解决高原缺氧的唯一有效的方法。

住青藏部队，是深受缺氧危害的另外一个大的群体。在部队医院，因缺氧引发的高原病发病率占到总发病率的10％以上，已经极大地危害着广大官兵的身体健康。

造成这一现象的直接原因，是由于在广大高原地区，电力供应十分紧张，即使有好的制氧机设备，也很难维持正常运转，保证日常的供氧需求。

发明内容

本实用新型的目的在于克服已有技术的不足，提供一种可以为无可靠供电地区配备可靠发电电源，保障设备正常运行，实现发电电源与制氧机一体化，解决了电源与设备的适配性的以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型的以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机，它包括发电装置，所述的发电装置输出端与制氧装置的用电端相连，所述的发电装置为太阳电池，所述的制氧装置与储氧容器相连。

本实用新型的优点在于：(1)可以保证连续稳定的氧气输出供给。原来依靠常规市电运行的制氧机，一旦市电供应出现故障，制氧机就会停止工作。在一些紧急场合，甚至会危及生命。采用本发明，即使长期无电力供应，也可以依靠太阳能发电、风力发电来实现系统稳定供电，保障设备运行，保障氧气供应。(2)随时随地制氧，不受环境限制。原来依靠常规市电运行的制氧机，基本要求必须在市电能够覆盖的区域使用。但在高原缺氧地区，往往是缺氧的地区也同时无市电，普通制氧机根本无法运行。而本发明具备一套完整可靠的自发电电源装置，可以在任何需要氧气供应的地方安装。

附图说明

图1是本实用新型以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机采用无逆变直流工作模式的系统结构框图；

图2是本实用新型以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机充放电控制器的原理图；

图3是本实用新型以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机采用交流逆变工作模式的第一种实施方式的系统结构框图；

图4是本实用新型以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机采用交流逆变工作模式的第二种实施方式的系统结构框图；

图5是本实用新型以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机采用交流逆变工作模式的第三种实施方式的系统结构框图；

图6是本实用新型以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机采用交流逆变工作模式的第四种实施方式的系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

本实用新型的以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机，它包括发电装置，所述的发电装置输出端与制氧装置的用电端相连，所述的发电装置为太阳电池，所述的制氧装置与储氧容器相连。所述的制氧装置还可以与氧浓度检测装置相连。

如图1所示的采用无逆变直流工作模式的本实用新型中的发电装置优选的通过充放电控制器与蓄电池相连，所述的充放电控制器供电输出端与所述的制氧装置的用电端相连。如图2所示的充放电控制器的工作原理为：由取样电路取得蓄电池的电压信号，送入运算放大器A1进行比较，当电压超过14.5V时，三极管导通，继电器J1吸合，断开常闭触点，充电电路开路，蓄电池过充保护。取样电路取得蓄电池的电压信号，送入运算放大器A2进行比较，当电压超过14.5V时，三极管导通，继电器J2吸合，断开常闭触点，放电电路开路，蓄电池过充保护。

如图3所示的为采用交流逆变工作模式的第一种实施方式，优选的本实用新型中的发电装置与逆变器相连，一个蓄电池与双向逆变器相连，所述的逆变器与双向逆变器共用交流母线，所述的逆变器和双向逆变器的供电输出端与所述的制氧装置的用电端相连。在本种工作模式下，发电装置可以通过逆变器直接给制氧装置供电，发电装置也可以通过逆变器和双向逆变器给蓄电池供能，蓄电池也可以通过双向逆变器直接给制氧装置供电。

如图4所示的为采用交流逆变工作模式的第二种实施方式，优选的本实用新型中的发电装置依次与蓄电池和逆变器相连，所述的逆变器的供电输出端与所述的制氧装置的用电端相连。

如图5所示的为采用交流逆变工作模式的第三种实施方式，优选的本实用新型中的发电装置依次与最大功率跟踪装置、蓄电池和逆变器相连，所述的逆变器的供电输出端与所述的制氧装置的用电端相连。

如图6所示的为采用交流逆变工作模式的第四种实施方式，优选的本实用新型中的发电装置与并网逆变器相连，一个蓄电池与双向逆变器相连，所述的并网逆变器与双向逆变器共用市电网交流母线，所述的并网逆变器和双向逆变器的供电输出端与所述的制氧装置的用电端相连。在该种工作模式下，当发电装置供电量超过制氧装置的用电量时可以并入市电网供电。

所述的发电装置在采用太阳电池的同时还可以采用风力发电装置、潮汐能发电装置、波浪能发电装置、柴油机发电装置或燃料电池中的至少一种联合供电。

所述的蓄电池可以为铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、锂离子蓄电池或磷酸铁锂蓄电池中的一种。

所述的太阳电池为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、非晶或微晶太阳电池、铜铟镓硒太阳电池、铜铟硫太阳电池、碲化镉太阳电池或染料敏化太阳电池中的一种。太阳电池从阵列种类上又可分为固定倾角太阳电池发电阵列、可变倾角太阳电池发电阵列、太阳跟踪光伏发电、跟踪聚光太阳电池发电、发电与发热一体化太阳电池阵列结构。太阳电池的支撑结构可以采用屋顶太阳能发电装置、地面水泥混凝土结构支撑系统、不锈钢支架结构、碳钢热镀锌支架结构、太阳电池组件幕墙结构。

本实用新型的制氧装置可以为目前各种空气分离制氧技术采用的制氧装置。目前，国内外采用的空气分离制氧技术主要有三种：低温精馏法、薄膜分离法、变压吸附分离法。

气体在膜中传质过程的研究推算起来实际已有100多年历史了，人们对单一的气体在聚合物及其膜中传送进行了大量的研究，从而在理论上得到了较好的发展。然而，膜在实际中的应用却是近几十年间的事，较突出的例子是核武器中同位素铀的分离。直到20世纪70年代末期，气体在聚合物膜中的渗透性和选择性已发展到具有工业化经济价值时，膜才像今天这样得到大规模应用。

一般说来，膜对所有气体都是可以渗透的，只不过渗透的程度不同而已。气体透过中空聚合物膜是一个复杂的过程，其透过机制一般是气体分子首先被吸附到膜的表面溶解，然后在膜中扩散，最后从膜的另一侧解吸出来，膜分离技术依靠不同气体在膜中溶解和扩散系数的差异来实现气体的分离。当混合气体在一定的驱动力(膜两侧的压力差或压力比)作用下，渗透速率相当快的气体如水汽、氧气、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透速率相对慢的气体如氮气、氩气、甲烷和一氧化碳等被滞留在膜的滞留侧被富集从而达到混合气体分离的目的。

根据分离条件中压力不同，通常将膜制氧分成两种不同的工艺流程。

1、高压流程膜制氧

压缩空气经预处理系统除去油、尘埃等固体杂质及大部分的气态水，预热后进入膜分离器，渗透速率相当快的气体如水汽、氧气、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透速率相对慢的气体如氮气、氩气、甲烷和一氧化碳等被滞留在膜的滞留侧被富集；系统在PLC或DCS系统的控制下可实现连续稳定的输出氧气。

2、负压流程制氧

经鼓风机后的原料空气，净化除去粉尘再进入膜分离器，渗透速率相对慢的气体，如氮气、氩气、甲烷和一氧化碳等被滞留在膜的滞留侧富集后作为废气排出，以真空泵抽真空将渗透侧的富氧空气收集作为产品气。系统在PLC或DCS系统的控制下可连续获得稳定纯度的氧气。

变压吸附空分制氧工艺技术是20世纪60年代末才开发出来的一种新型的空气制氧方法，使用的吸附剂一般都是分子筛，特别是5A沸石分子筛，分离机理属于平衡分离型，主要是利用N₂、O₂分子的偶极距不同(N₂的偶极距为0.31cm，O₂的偶极距为0.1cm)，分子筛中的阳离子与N₂偶极距的作用力大于O₂，使得N₂在分子筛上的平衡吸附容量高于O₂。因此在中、低压(如0.5MPa)下分子筛优先吸附氮气，达到分离氮、氧的目的。而且分子筛具有吸附容量随吸附压力变化的特性，在较高压力下，吸附的氮气容量大，在较低压力下，吸附氮气的容量小，于是可以通过降压将吸附的氮气从吸附剂中解吸出来，吸附剂就得到了再生，便可循环利用。

变压吸附空分制氧包括以下几步：吸附、均压、放空、冲洗与充压。

1.吸附：原料气经过滤系统后进入压缩机，升压后的空气进入冷却器器冷却，冷却后的压缩空气由电磁阀控制分配进入吸附塔，在一定压力下进行吸附，产品氧气从出口端输出到产品缓冲罐。

2.均压：完成吸附的塔与完成冲洗的塔进行均压，主要目的是回收一部分氧气和机械能，并且对氧气浓度的提升起到一定作用。

3.放空：完成吸附的塔与其它塔均压后进一步降压，大部分被吸附的氮气解吸出来，使吸附剂得到充分解吸。

4.冲洗：用一部分产品氧气逆向冲洗床层，使吸附床层得到彻底再生。

5.充压：与完成吸附的塔进行均压后，用产品气提高床层压力，将压力充至吸附压力，为下一次吸附做准备。

Claims (9)

1.以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机，它包括发电装置，其特征在于：所述的发电装置输出端与制氧装置的用电端相连，所述的发电装置为太阳电池，所述的制氧装置与储氧容器相连。

2.根据权利要求1所述的以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机，其特征在于：所述的发电装置通过充放电控制器与蓄电池相连，所述的充放电控制器供电输出端与所述的制氧装置的用电端相连。

3.根据权利要求1所述的以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机，其特征在于：所述的发电装置与逆变器相连，一个蓄电池与双向逆变器相连，所述的逆变器与双向逆变器共用交流母线，所述的逆变器和双向逆变器的供电输出端与所述的制氧装置的用电端相连。

4.根据权利要求1所述的以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机，其特征在于：所述的发电装置依次与蓄电池和逆变器相连，所述的逆变器的供电输出端与所述的制氧装置的用电端相连。

5.根据权利要求1所述的以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机，其特征在于：所述的发电装置依次与最大功率跟踪装置、蓄电池和逆变器相连，所述的逆变器的供电输出端与所述的制氧装置的用电端相连。

6.根据权利要求1所述的以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机，其特征在于：所述的发电装置与并网逆变器相连，一个蓄电池与双向逆变器相连，所述的并网逆变器与双向逆变器共用市电网交流母线，所述的并网逆变器和双向逆变器的供电输出端与所述的制氧装置的用电端相连。

7.根据权利要求1所述的以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机，其特征在于：所述的发电装置在采用太阳电池的同时还采用风力发电装置、潮汐能发电装置、波浪能发电装置、柴油机发电装置或燃料电池中的至少一种。

8.根据权利要求2-6中之一的所述的以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机，其特征在于：所述的蓄电池为铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、锂离子蓄电池或磷酸铁锂蓄电池中的一种共同作为发电装置。

9.根据权利要求1所述的以太阳电池发电为主的有自发电装置制氧机，其特征在于：所述的太阳电池为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、非晶或微晶太阳电池、铜铟镓硒太阳电池、铜铟硫太阳电池、碲化镉太阳电池或染料敏化太阳电池中的一种。

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