医用中心制氧站房的设计探讨

商艳霞 王文才

（中国机械第六设计研究院，河南郑州 450007）

1 引言

医用氧属于药品范畴，包括液态医用氧和气态医用氧，实行药品批准文号，主要用于缺氧疾病的预防和治疗。根据国家食品药品监督管理局【2004】514号文的要求自2007年1月1日起，所有医用氧生产企业必须在符合GMP的条件下进行生产，并取得《药品生产许可证》和《药品GMP证书》。医用供氧方式分为：氧气瓶组供氧、液氧供氧和液氧与气瓶组联合供氧及中心制氧站房供氧。

由于供应能力有限，操作工作量大，氧气瓶组供氧目前一般只在小规模医院或用量少的单体建筑中采用。液氧供氧调峰能力强，但对距离要求严格，且现行各规范之间有冲突。

为保证医疗供氧系统稳定、连续地供气，采用集中管理的中心制氧站房，通过管道连接医院每个气体终端。中心制氧站房的供氧区域为普通病房、手术室、1CU、NICU、抢救室、高压氧仓等医疗场所。整个中心供氧工程由供氧源、氧气输送管道、治疗带、终端设备以及其他附属设施组成。

2 系统流程简介

2.1 系统流程图

其工艺流程图见图1所示。中心制氧站房供氧系统由PSA制氧机、高效能空气压缩机、冷却干燥过滤系统及细菌过滤器、氧气浓度显示仪等组成。PSA制氧主机采用PSA（Pressure Swing Adsorption）先进技术，利用分子筛压力转换吸附方式，清除空气中的氮气和其它物质，以高纯度（93%±3）的氧气供医疗使用。

2.2 系统工艺流程简介

空气进入空压机，经过压缩后排气压力为0.75 MPa。空压机采用螺杆压缩机，可以配置一台变频螺杆压缩机来调节用气负荷的波动。压缩空气继续通过初级精密过滤器，用于除去液态水，过滤精度<3 μm。此时，压缩空气进入压力露点为2～10℃的冷冻式干燥机，排气温度<40℃。压缩空气冷却后首先进入中级精密过滤器，除去压缩空气中凝结的水分，接着进入精密除油过滤器，除掉压缩空气中未除净的微量油量和碳氢化合物，然后进入空气储气罐。空气储气罐的作用是存贮压缩空气，维持压缩空气的压力平衡，为制氧主机提供稳定的净化气源。

利用变压吸附原理的制氧主机内装可吸附氮气分子的专用碳分子筛双塔，和受控制的气体阀门组成。利用变压原理，自动地将压缩空气分离成纯净的氧气，即碳分子筛优先吸附空气中的的氮原子，未被吸附的氧原子穿过吸附床成为成品氧气。两个塔一个吸附制氧，一个解析再生，相互交替工作，连续生成氧气。生成的氧气输入氧气储气罐，然后通过高效消毒除菌过滤器和后级高效消毒除菌过滤器，然后供给氧气分气缸，再分别供给用氧区域。自动切换氧气汇流排作为备用。

中心制氧站房排出的0.8～1.0 MPa氧气经过二级减压后，以0.3～0.5 MPa（可调）送至各医疗用氧气终端。为满足不同压力、流量下的供氧需要，在每楼层供氧区的干管道上安装一台自带安全阀的稳压稳流可调保护装置，将压力减压至各个护理单元的氧气使用压力，手术室、抢救室等处的供氧压力不小于0.4 MPa，普通病房处的供氧压力不小于0.2MPa。

2.3 系统特点

（1）系统的设计和制造质量高，功能齐全，优选组件运行维护量少。系统通用性广、适应性好。

（2）自动化程度高，操作简便，连续运转。可将测量的指标如：压力、流量、纯度、温度等技术参数传输至计算机，分析、控制现场设备正常运行。

（3）设备制氧纯度高且稳定，气耗少，耗能低，结构简单，制氧机为一级变压吸附塔，出气速度快，耗电低，运行费用低。

3 工艺布置

图1 系统流程图

根据《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）（2005年版）、《氧气站设计规范》（GB50030-91）、《医用中心供氧系统通用技术条件》（YY/T0187-94）和《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》 （GB16912-2008）等规定，中心制氧站房火灾危险性类别为乙类，耐火等级为二级。中心制氧站房一般由生产间和辅助间组成。辅助间包括：值班室、修理兼贮藏间等。本工程设计为3套30Nm3/h的制氧机组。设备平面布置图如图2所示。

本工程设计中心制氧站房设置于门诊病房楼的顶层，根据《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB50333-2002）对病房区域噪声的规定，管道与设备的连接均采用柔性接头，设备基础采用减震基础，以减少设备、管道的震动影响。站房内采用附有吸声材料的地板、墙体和隔声门窗。

3.1 GMP要求

工程设计是推进GMP的重要环节，因此，硬件方面在设计中应该满足：

（1）机房应按医用氧气生产工艺流程要求进行合理布局，生产区、值班室应合理配置，并应通风、照明、防火、防爆、防静电、防雷措施。

（2）医用氧生产设备包括：工艺设备、公用设备（水、电等）、仪表及检验仪器的设计、选型和安装须符合医用氧GMP的要求。

3.2 工艺平面布置设计要求

（1）设备平面的布置。中心制氧站房内氧气压缩机台数超过2台时，宜布置在单独的房间内，并不宜与其他房间相通。机器检修通道的宽度应根据设备操作、检修拆装和运输的需要确定。设备布置时，除保证检修时能抽出气缸中的活塞部件、冷却器中的芯子和电动机的转子外，并宜留有不小于0.5m的余量。空气压缩机、制氧主机检修场地宜利用设备通道面积，在机旁就地进行。

图2 设备平面布置图

（2）管道平面的布置。站内管道包括：吸气管道、排气管道、放散管道、排污管道、冷却水管道、接至压力调节器的导压管等。吸气管道是常压带气流脉动的管道，其与大气相通的一端是压缩机噪声向外传播的窗口，吸气口宜装在室外，并高出屋檐，管道在穿墙处应设置在防震套管内。放散管上宜装设消声器或将放散口引至高出屋檐或引至附近的热力地沟或地沟内，以防止噪声和油污染环境。连接各设备的排污支管需装切断阀门，空气储气罐和氧气储气罐的排污可采用电动式自动排水器，防锈及防止污水干后产生的异物损害效果更好。导压管宜设一个切断阀和一个压力表，一般随排气管道敷设。在闭式循环冷却水系统中，各排水管上应装设水流观察器，各机组的总进出水管应装设切断阀门。

3.3 对有关专业的设计要求

中心制氧站房的门窗应向外开启，应采用耐火极限不低于1.5 h的非燃烧体隔墙和丙级防火门。值班室的窗玻璃，宜采用涂白漆等措施，观察窗窗台标高不宜超过0.8 m，装设固定防爆玻璃。氧压机、氧气储气罐、氧气管道和阀门、与氧接触的仪表等严禁被油脂污染。厂房应通风良好，氧气浓度控制23%以下，采用氧气浓度报警装置与排风装置连锁控制。氧气设备、管道、阀门上的法兰连接和螺纹连接处，应采用金属导线跨接，其跨接接地电阻应小于0.03 Ω。制氧站房电缆接头及电缆沟内的非阻燃电缆应涂阻燃涂料。

4 节能措施

（1）中心制氧站房和每个护理单元均应设置氧气流量计，以便加强用气部门的用气意识。

（2）采用摩擦阻力系数和粗糙度更小，及防腐蚀性能更好的工作钢管，以减少漏损，节约能源。

5 结束语

研究和工程实例表明：该医用中心制氧站房供气稳定，运行良好。当前，正值我国医院建设的高峰时期，但某些规范对医院设计并不完全适用，各规范之间也存在有矛盾的地方，这在某种程度上造成了中心供氧系统的设计、施工验收等方面与欧美国家还有一定差距，这就需要同行们不断的总结设计经验，经常交流设计心得，在此也诚恳的希望得到同行们的批评和指教。

[1] YY/T 0186-94《医用中心吸引系统通用技术条件》.

[2] YY/T 0187-94《医用中心供氧系统通用技术条件》.

[3] GB50333-2002《医院洁净手术部建筑技术规范》.

[4] 黄建彬, 等. 工业气体手册[M]. 北京: 化学工业出版社, 2001.

[5] YY/T0298-1998《医用分子筛制氧设备通用技术规范》.