一、项目简介

该项目属于高海拔制氧及其应用。

(一)主要内容

1.研究适合高海拔地区以及高原隧道的制氧技术。

2.研究高海拔地区变压吸附制氧理论。

3.研究高原隧道供氧的新方法。

4.研制和建设风火山隧道制氧供氧系统。

(二)技术性能指标

1.首次开发了有压吸附、低压解吸的变压吸附制氧工艺，并且成功应用于高海拔地区制氧系统。

2.揭示了不同海拔地区氧浓度与产氧量的关系，首次取得了变压吸附制氧装置的高原效率曲线和气源容量匹配曲线，为高海拔地区变压吸附制氧提供了设计依据。

3.为解决隧道掌子面氧气含量低的问题，采用弥散式装置将氧气喷入掌子面作业区，形成氧气雾，有效提高了氧气含量，氧分压比洞外提高2~3kPa。

4.为保证工作人员施工间隙有良好的休息环境，提出了氧吧车供氧的新方法，氧吧车移动方便灵活，可随掌子面的延伸不断跟进，在氧吧车内配置12个供氧装置，可满足12人同时吸氧，保障了施工人员的身体健康，提高了工作效率。

5.研制建成了世界上海拔最高的风火山隧道制氧站，氧气产量为20m3/h以上，所产氧气技术指标符合医用氧标准，氧气浓度达到92%以上，为参建人员的身体健康和隧道工程的安全、优质、高效地建成提供了有力的保证。

该项目研究成果应用于青藏铁路风火山隧道施工，创造了高海拔隧道单口成洞110.14m的施工记录和隧道施工人员无一人死亡、无一等级事故、高原病征象发生率最低的世界记录，确保了风火山隧道工程安全、优质、高效地建成，并在青藏铁路全线推广使用，覆盖人群达2万余人。实践证明，该成果的成功应用，在“生命禁区”创造了安全施工记录，创造了施工佳绩，取得了可观的经济、社会效益。

该项目所取得的变压吸附制氧装置的高原效率曲线和气源、容量匹配曲线，为高原制氧提供了合理的设计依据。制氧、供氧系统的成功研制，可以广泛推广应用于高海拔地区的工程建设。

二、技术创新点

风火山地区基于青藏高原特殊环境条件，通过上述理论研究及现场试验取得了以下创新成果：

1.首次开发了有压吸附、低压解吸的变压吸附制氧工艺，并成功应用于高海拔地区制氧系统。

2.揭示了不同海拔地区氧浓度与产气量的关系，首次得到了变压吸附制氧装置的高原效率曲线，首次得到了高原变压吸附制氧气源容量匹配曲线。

3.创新性提出了隧道掌子面弥散式供氧和隧道氧吧车供氧的新方法。

4.研制建成了世界海拔最高的风火山隧道制氧站，氧气产量大于20m3/h，氧气浓度达到92%以上，填补了世界高海拔制氧技术的空白。

5.风火山隧道制氧供氧系统投入使用后，隧道施工日掘进速度由原来的2~3m提高到5~8m，进出口成洞双双突破100m大关，隧道提前贯通，创造了高海拔冻土隧道施工的新记录。

三、应用情况

现场使用表明：制氧供氧设备运行平稳、安全可靠，自动化程度高、操作简便易行，劳动强度小；制氧站出氧率高、耗能低，所生产氧气各项技术指标符合医用氧标准要求，氧气浓度达到92%以上。隧道供氧方案具有创新性，供氧方法使用方便、快捷、安全，能保证24小时不间断供氧，从根本上解决风火山隧道施工洞内的供氧难题。

风火山隧道投入使用后，提高了劳动效率，加快了施工进度。隧道内氧分压达到13.1~14.0kPa，比洞外高2~3kPa。因此，劳动效率大大提高，进度加快，使用前需要四个班次完成的工作量，使用后两个班次即可完成，原来隧道掘进每天2~3m，供氧后达到每天5~8m，隧道进出口月成洞双双突破100m大关。更为可喜的是，整个隧道较计划提前8个月贯通，创造了高海拔冻土隧道施工的新纪录。风火山隧道制氧供氧系统的使用加强了医疗保障，确保了施工人员以及所有参建人员的氧气供应，在高原生命禁区为参建人员的健康保障和生命安全提供了保证。参建人员门诊人次由供氧前的每天59人次下降到每天33人次，高原病征象发生率由24例/1000人下降到10例/4189人。贯通风火山隧道无一人死亡，无一等级事故，在青藏铁路全线最差的施工地段，创造了高原病发病率最低的好成绩。据记载修建青藏公路时每公里死亡一人，修建海拔3698m的关角隧道时牺牲了数十人，由此说明了风火山隧道制氧供氧系统的作用。该技术在青藏铁路全线推广，覆盖人群2万余人。

风火山隧道制氧供氧系统投入使用后，中国铁道建筑总公司于2002年1月下文在全线推广应用，要求青藏铁路施工单位采用隧道内弥散供氧，隧道内氧吧供氧，工后每人最少吸氧两小时。自那时起风火山隧道制氧供氧成果迅速推广应用于中铁一局、中铁三局、中铁四局、中铁十六局和中铁十八局。先后在北麓河、沱沱河、雁石坪、唐古拉山和安多等地建立了制氧站。供养距离几乎涉及青藏铁路全线，覆盖人群2万余人。