一种车载VPSA制氧系统的除湿方法与流程

本发明涉及制氧，特别是一种车载vpsa制氧系统的除湿方法。

背景技术：

1、变压吸附（vpsa）制氧技术因其操作简便、能耗相对较低且能在常温下实现氧氮分离，已成为中小型制氧设备的主流技术路线，其核心在于利用分子筛对氧气和氮气的选择性吸附特性，在加压时吸附氮气、富集氧气，在减压时解吸氮气、使分子筛再生，在这一循环过程中，分子筛的吸附容量和分离效率直接决定了整机的制氧浓度、产氧量及长期运行稳定性。

2、然而，分子筛材料对水分极其敏感，水分子会与氮气竞争分子筛表面的活性吸附位点，导致分子筛“中毒”失效，轻则降低制氧浓度，重则造成分子筛不可逆的粉化，大幅缩短设备使用寿命。

3、公开号为cn103130187a的专利申请公开了一种“氮气反冲洗技术”，该方案在传统双塔vpsa制氧结构基础上进行了改进，其具体技术路线为：室外空气首先经活性氧化铝进气滤清器进行初步过滤，随后进入压缩机加压，加压后的高温高湿气体经过水汽分离器进行一次冷凝除水，再通过压缩机供氧主管道送入反冲洗供气换向阀，该换向阀由线路板程序控制，可在甲方向和乙方向之间循环切换供气路径，当系统沿甲方向供气时，压缩空气进入对应的分子筛塔进行氧氮分离，富氧气体经管道收集至储氧罐，而分离出的高浓度氮气则经由排氮器排出，同时利用该氮气流对另一侧分子筛塔进行反向吹扫，将上次制氧循环中残留于分子筛及活性氧化铝层内部的水汽和杂质颗粒携带排出，更为关键的是，线路板具备方向记忆功能，每次开机时自动切换上一次的供气方向（如本次为甲方向，下次开机自动转为乙方向），以此实现“交替反冲、双向清洁”的效果，此外，该技术在分子筛塔的两端均装填有活性氧化铝层，并配合进气水汽分离器，力求从进气源头和塔内吸附两个层面削减水汽影响，以期延长分子筛的使用寿命。

4、然而，在上述技术中，其气源取自室外空气，外部空气受天气、季节及地理环境影响，相对湿度波动极大，尤其在雨季、沿海或高湿地区，室外空气的绝对含湿量极高，虽然该方案设置了活性氧化铝进气滤清器和水汽分离器，但这两种元件均为被动式除湿元件，其干燥容量有限，高湿环境会迅速使前置活性氧化铝层吸附饱和而失效，一旦饱和，大量未被充分干燥的水汽便会直接涌入分子筛塔，导致内部活性氧化铝层和分子筛床层长时间处于高湿负荷状态，这种先污染后治理的模式，使得位于塔内的活性氧化铝除湿层快速耗尽吸附容量，需频繁更换，大大增加了维护成本。

5、其次，上述技术虽采用氮气反冲洗和交替方向开机策略，但其排氮和再生过程本质上依赖于制氧循环末端的压力释放和常压或微正压吹扫，这种吹扫方式对于分子筛表面游离的残余水分有一定清除作用，但对于已深入分子筛微孔内部、通过氢键吸附的强结合水，仅靠简单的气流切换和常温吹扫无法提供足够的脱附驱动力，水汽在分子筛孔道内长期累积，会逐步占据有效吸附位点，导致即便定期反冲，分子筛的吸附容量依然呈不可逆的衰减趋势，其使用寿命的提升幅度远未达到理论预期。

6、综上，现有公开的氮气反冲洗技术虽然从结构控制和交替清洁思路上做出了一定改进，但其从根本上仍依赖于“外部空气被动除湿+末端简易吹扫”的模式，未能解决高湿环境下分子筛因水分累积导致的性能劣化问题，尤其对于长期在户外、车载或高湿气候区域运行的制氧设备，其分子筛的实际使用寿命仍存在极大的提升空间。

7、因此，开发一种能够提高分子筛的实际使用寿命的vpsa制氧系统的除湿方法。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种车载vpsa制氧系统的除湿方法，以提高分子筛的实际使用寿命。

2、本发明为解决问题所采用的技术方案是：一种车载vpsa制氧系统的除湿方法，所述制氧系统包括进气滤清器、压缩机、换向阀、第一分子筛塔和第二分子筛塔，所述第一分子筛塔和第二分子筛塔均具有正向端和反向端，所述压缩机具有正压输出端和负压抽吸端，所述正压输出端通过第一管路与所述换向阀连接，所述第一管路上设置有第一分路，所述第一分路上设置有泄压阀；所述负压抽吸端通过第二管路与所述换向阀连通；所述第一分子筛塔和第二分子筛塔的反向端连接有第三管路，所述第三管路上设置有取气阀和除水装置，所述取气阀用于从驾驶舱内引入吹扫气体，所述除水装置用于对引入的吹扫气体进行干燥处理；所述制氧系统包括除湿模式，所述除湿模式的除湿步骤包括：

3、s1、当满足预设的除湿触发条件时，所述制氧系统切换至除湿模式。

4、s2、所述换向阀切换至使所述负压抽吸端与待除湿的分子筛塔连通的状态，并打开所述泄压阀以泄放所述正压输出端的压力。

5、s4、打开所述取气阀，从驾驶舱内引入吹扫气体，所述吹扫气体经所述除水装置干燥后，经所述待除湿的分子筛塔的反向端流入，并在所述负压抽吸端的抽吸作用下穿过所述分子筛塔后排出系统外。

6、作为上述技术方案的进一步改进，所述预设的除湿触发条件为检测到分子筛塔的湿度超过设定阈值或系统累计运行时间达到设定阈值。

7、作为上述技术方案的进一步改进，所述分子筛塔上安装有传感器，所述传感器的功能包括检测所述分子筛塔的湿度，所述除湿触发条件为检测到分子筛塔的湿度超过设定阈值。

8、作为上述技术方案的进一步改进，所述传感器为温湿度传感器，所述传感器的功能还包括检测所述分子筛塔的温度，所述分子筛塔上设有加热装置，所述除湿步骤还包括：s3、所述加热装置将所述待除湿的分子筛塔的温度升高至70-80℃。

9、作为上述技术方案的进一步改进，所述第三管路上还设置有二氧化碳过滤装置，所述二氧化碳过滤装置用于过滤吹扫气体中的二氧化碳。

10、作为上述技术方案的进一步改进，所述制氧系统包括制氧模式，所述制氧模式的制氧步骤包括：通过所述换向阀的切换，使所述压缩机的正压输出端交替向所述第一分子筛塔和所述第二分子筛塔供气，进行加压吸附制氧，未参与制氧的另一分子筛塔通过所述压缩机的负压抽吸端进行抽真空解吸再生，以此循环工作。

11、作为上述技术方案的进一步改进，所述第一分子筛塔和第二分子筛塔的反向端还连接有第四管路，所述第四管路上设置有压力传感器、储氧罐、流量传感器、浓度传感器、细菌过滤器和节流阀，所述储氧罐上设置有流量调节阀；所述第一分子筛塔和第二分子筛塔的反向端设置有相互连通的第一连通管路和第二连通管路，所述第一连通管路上设置有反吹阀，所述第二连通管路与所述第四管路连通。

12、作为上述技术方案的进一步改进，还包括电源和控制板，所述电源用于为所述压缩机和控制板供电，所述控制板用于与所述泄压阀、换向阀、反吹阀、压力传感器、流量传感器、浓度传感器和流量调节阀通讯连接。

13、作为上述技术方案的进一步改进，所述第二管路上还设置有单向阀和消音器，所述第二管路的出口端为排氮口。

14、本发明的有益效果是：本发明通过采用驾驶舱内经进气滤清器及空调处理后的低湿度气体作为反向吹扫气源，并结合压缩机负压抽吸端提供的主动抽吸动力，实现低湿气体反向吹扫和负压强制抽排的协同深度除湿，相比现有技术的常压被动吹扫方式，能够主动清除分子筛微孔内累积的结合水，显著提高分子筛在高湿环境下的活性恢复效果和使用寿命。