臭氧发生器选用技术指南

臭氧发生器

选用技术指南第一部分臭氧基础知识第二部分臭氧的用途第三部分臭氧发生器系统第四部分臭氧发生器气源系统第五部分臭氧发生器数据采集和控制系统第六部分臭氧发生器冷却系统第七部分臭氧发生器投加系统第八部分臭氧发生器臭氧分解系统第九部分臭氧发生器系统的安装调试第一部分臭氧基础知识一、臭氧的简介臭氧的分子式为O,是氧气（O）的同素异性体。臭氧分子是由三个氧原子组成,32其中一个氧原子与另外两个氧原子以单键的形式相连接,这种单键不稳定,断裂后生成一个单原子氧和一个氧气分子,其中单原子氧具有极强的氧化能力,所以决定了臭氧的性质极为活跃、易分解、氧化能力强的特点。二、臭氧的物理性质臭氧是一种具有腥臭气味的不稳定气体,臭氧与氧气的主要物理性质对比见表1-1。表1-1氧气和臭氧的主要性质氧气臭氧分子式。2分子量3248一般情况下的形态气态气态气味无腥臭味气体颜色无色淡蓝色液体颜色淡蓝色暗蓝色1个大气压，O°c时的溶解度（mg/L）49.16401个大气压，0C时的密度（g/L）1.4292.144稳定性稳定易分解以空气为基准时的密度1.1031.658由上表不难看出,与氧气比较,臭氧比重大、有腥臭味、较氧气易溶于水。三、臭氧的化学性质臭氧的强氧化性使臭氧可迅速灭菌消毒,臭氧的强氧化性取决于臭氧有高的氧化还原电位,表1-2列出常见的消毒物质还原电位与臭氧的比较。表1-2氧化还原电位比较名称分子式氧化还原电位（mV）氟F22.87

臭氧。32.07过氧化氢h2o21.78高锰酸钾KMnO41.67二氧化氯ClO21.50氯气Cl21.361.臭氧的化学性质极不稳定，在空气和水中都会慢慢分解成氧气，其反应式为：2O3f3O2+285kJ由于分解时放出大量热量，故当其含量在25%以上时，如急剧压缩，容易爆炸。但一般臭氧化空气中臭氧的含量很难超过10%，在臭氧应用较长历史过程中，还没有一例臭氧爆炸的事例。含量为1%以下的臭氧，在常温常压的空气中分解半衰期为16h左右。随着温度的升高，分解速度加快，温度超过100°C时，分解非常剧烈，达到270°C高温时，可立即转化为氧气。臭氧在水中的分解速度比空气中快的多。在含有杂质的水溶液中臭氧迅速回复到形成它的氧气。如水中臭氧浓度为6.25x10-5mol/L(3mg/l)时，其半衰期为5〜30min，但在纯水中分解速度较慢，如在蒸馏水或自来水中的半衰期大约是20min(20C)，然而在二次蒸馏水中，经过85min后臭氧分解只有10%，若水温接近0C时，臭氧会变得更加稳定。臭氧在水中的分解速度随水温和PH值的提高而加快，图1-3为PH=7时，水温和分解速度的关系，下图为20C，PH和分解速度的关系。时间/min(7£<風疋解解时间/min(7£<風疋解解2-3水温和分解速度的关系2-3水温和分解速度的关系图2・4pH和分解速度的关系2•臭氧的氧化能力臭氧得氧化能力极强，其氧化还原电位仅次于f2,在其应用中主要用这一特性。从表1-3中看出。从表1-3可知，臭氧的标准电极电位除比氟低之外，比氧、氯、二氧化氯及高锰酸钾等氧化剂都高。说明臭氧是常用氧化剂中氧化能力最强的。同时，臭氧反应后的生成物是氧气，所以臭氧是高效的无二次污染的氧化剂。表1-3氧化还原电位比较名称分子式标准电极电位/mv名称分子式标准电极电位/mv氟F22.87二氧化氯ClO21.50臭氧O32.07氯Cl21.36过氧化氢H2O21.78氧O21.23高锰酸钾MnO4-1.673．臭氧的氧化反应a、与无机物的氧化反应⑴臭氧与亚铁的反应3Fe2++203一3Fe3++3O2⑵臭氧与Mn2+的反应Mn2Mn2++O3+H2O—MnO2+2H++O易）Mn2++O3+H2OfMnO4-+2H+（难）⑶臭氧与硫化物的反应SO2+H2O3H2S+4O3f3H2SO4⑷臭氧与硫氰化物的反应CNS-+2O32OH-fCN-+SO32-+2O2+H2OCN-+SO32-+2O3—CNO-+SO42-+2O2⑸臭氧与氰化物的反应CN-+O3fCNO-+O2CNO-+2H++H2O—CO2+NH4+NH4++CNO-fNH2CONH2NH2CONH2+O3^N2+CO2+2H2O总反应为：2CN-+2H++H2O+3O3^N2+2O2+2H2CO3

⑹臭氧与氯的反应3Cl2+6O3^2ClO2+2ClO7b、臭氧与有机物的反应臭氧在水溶液中与有机物的反应极其复杂，下面仅以大家公认的几种反应式列出以供参考。（1）臭氧与烯烃类化合物的反应：臭氧容易与具有双链的烯烃化合物发生反应反应历程描述如下：/OOH

r2c=cr2+O3——►r2c+r2c=o2、G式中G代表OH、OCH3、OCCH3等基。反应的最终产物可能是单体的、聚合的、或交错的臭氧化物的混合体。臭氧化物分解成醛和酸。（2）臭氧和芳香族化合物的反应：臭氧和芳香族化合物的反应较慢，在系列苯V萘V菲V嵌二萘V蔥中，其反应速度常数逐渐增大。其反应如下：OH+O3OHOOH+O3OHO3H2OOHOII厂c—OII厂c—OHO—OHXO—OH23.COOH+COOHOHH^^C—OOOHH^^C—OOOH*CHXOOHC==OHC==OC—OHC—OH丁醛）丁酸）丁醛）3）对核蛋白（氨基酸）系的反应R2R2S+O3*R2s—OOO(0O)3P+O3——k(Q.O)+P+O-(三苯磷酸盐)cR3N+O3R3H++O-OHR2N—CHR+O3―>R2N—CHR4）对有机氨的氧化R—N—OHR—N==OR—N—OH（羟氨）（硝基化合物）OHHR2NcH2—R+O3kR2Nc==O+RC—OHO（氨基醇）（氨基醛）（有机酸）臭氧在下列混合物的氧化顺序为：链烯烃＞胺＞酚〉多环芳香烃〉醇＞醛＞链烷烃C、臭氧的毒性和腐蚀性臭氧属于有害气体，对眼、鼻、喉有刺激的感觉，出现头疼及呼吸器官局部麻痹等症。其毒性与浓度和接触时间有关，例如长期接触4ppm以下的臭氧会引起永久性心脏障碍，但接触20ppm以下的臭氧不超过2h,对人体无永久性危害。因此，臭氧浓度的允许值定为O.lppm，接触时间小于8h。由于臭氧的臭味很浓，浓度为O.lppm时,人们就明显感觉到并及时采取措施。世界上使用臭氧已有一百多年的历史，至今也没有发现一例因臭氧中毒而导致死亡的报道，相对于氯气、甲醛、二氧化碳等气体，臭氧属于比较安全的气体。臭氧具有很强的氧化性，除了金和铂外，臭氧化空气几乎对所有的金属都有腐蚀作用。铝、锌、铅与臭氧接触会被强烈氧化，但含铬铁合金基本上不受臭氧腐蚀。基于这一点，生产上常使用含25%Cr的铬铁合金（不锈钢）来制造臭氧发生设备和加注设备中与臭氧直接接触的部件。

臭氧对非金属材料也有了强烈的腐蚀作用，即使在别处使用得相当稳定得聚氯乙烯塑料滤板等，在臭氧加注设备中使用不久便见疏松、开裂和穿孔。在臭氧发生设备和计量设备中，不能用普通橡胶作密封材料，必须采用耐腐蚀能力强的硅橡胶或耐酸橡胶等。第二部分臭氧的用途厂氧化1给水排水印染废水臭氧以其强氧化性，且在与氧气的转化过程中没有二次污染物产生，这是臭氧用于环保、食品加工、医疗等领域最大的优越性。随着近年来臭氧应用技术的不断发展其应用领域越来越广泛，在自来水处理、啤酒饮料用水杀菌、食品加工用水处理、化工废水处理、染料废水处理、回用水处理、精细化工、香料合成、空气杀菌除臭、医疗等领域已具有成熟的应用经验。给水排水印染废水精细化工纸浆漂白去除氨氮、COD自来水去铁香料生产臭氧：O3杀菌给水排水游泳池水族馆饮料用水污水处理厂畜牧养殖厂牲畜屠宰场厕所由三个氧原子组成仅次于氟的氧化性比氯还强的杀菌力无二次公害杀菌给水排水游泳池水族馆饮料用水污水处理厂畜牧养殖厂牲畜屠宰场厕所第三部分臭氧发生器系统目前，臭氧已在饮用水处理、污水处理、空气净化、化工氧化、纸浆漂白、食品加工、医疗与家庭等多个领域得到广泛应用，其应用规模、应用深度与产品规格都达到空前水平，我国近年臭氧应用发展较快的是自来水厂、制药工业和食品加工业。人工合成臭氧的装置统称为臭氧发生器，其设计与制造技术涉及国民经济多个技术行业，臭氧系统的可靠运行需要其它行业技术研发和技术进步给予支撑。1．基础介绍臭氧发生器主要由两个部分组成：一部分是一个包含有放电体的容器，通常被称为臭氧放电室；另一部分是一套为臭氧放电室提供高压电源的电源系统，通常被称为臭氧电源或供电单元（PSU）。构成臭氧发生器的基本部分的定义如下：臭氧发生单元ozonegenerationunit组成产生臭氧的最基本元件。臭氧发生装置ozonegenerationdevice安装臭氧发生单元的装置，俗称“臭氧放电室”。臭氧电源装置powersupplyunit将输入电源转化为中频高压电源或高频高压电源的装置，也称为“供电单元”，使臭氧发生装置内形成高压电场。臭氧发生器ozonegenerator产生臭氧所必需的全部装置，包括臭氧发生装置和臭氧电源装置两大部分。电极electrode与具有不同电导率的媒质形成导电交接面的导电部分；在臭氧发生单元中系指分布高压电场的导电体。介质管（板）dielectrictube（plate）其由基本电磁场性能是受电场作用而极化的物质所构成的零、部件；在臭氧发生单元中系指位于两电极间，造成稳定的辉光放电的绝缘体。介质强度dielectricstrength材料能承受而不致遭到破坏的最高电场强度。电晕放电coronadischarge

气体击穿后，出现极间电压减小的现象，并同时在电极周围出现昏暗辉光，称为电晕放电。辉光放电glowdischarge当电场强度超过某值时，以发光表现出来的气体中电传导现象，此时辉光扩展到两电极之间的整个放电空间，没有大的嘶声或噪声，也没有显著的发热或电极的蒸发。2．分类及****臭氧类型标记分类2.1.1臭氧发生器按其基本臭氧发生单元的安装方式可分为：a）臭氧发生单元水平安置为卧式。b）臭氧发生单元竖直安置为立式。臭氧发生器按其工作频率可分为：a）工作频率在50Hz之间的称为工频臭氧发生器b）工作频率在50〜1000Hz之间的（一般从400Hz开始，含1000Hz）称为中频臭氧发生器c）工作频率在1000Hz以上的称为高频臭氧发生器。臭氧发生器规格系列的划分可采用单位时间内臭氧的生产能力来表示，基本单位为g/h,大型机单位为kg/h。****臭氧类型标记CF-G—□-□□□****实业有限责任公司/****臭氧装备有限公司企业标准q/02GLGOO1—2006《臭氧发生器》规定臭氧发生器型号标记主要按单位时间内臭氧的生产能力来表示，具体规定如下：CF-G—□-□□□臭氧产量单位，g表示克/小时，Kg表示千克/小时臭氧产量数值2表示中频，3表示高频管式臭氧发生器示例：每小时产生500g臭氧的中频管式臭氧发生器标记为：CF-G-2-500g。3．臭氧发生器设计、制造和检验标准臭氧发生器设计、制造标准臭氧发生器严格按照以下标准设计制造：3.1.1中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T3028.1-1994《臭氧发生器》，臭氧发生器达到优级品；3.1.2国家环境保护总局中国环境保护产品认定技术条件HJ/T264-2006《臭氧发生器》；3.1.3****实业有限责任公司企业标准Q/02GLG001—2006《臭氧发生器》臭氧发生器检验标准3.2.1中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T3028.2-1994《臭氧发生器臭氧浓度、产量、电耗的测量》；****实业有限责任公司企业标准Q/02GLG001—2006《臭氧发生器》我国有关臭氧发生器的标准目前有四个：建设部CJ/T3028.1/2-94臭氧发生器/臭氧发生器臭氧浓度、产量、电耗的测量；环保总局HJ/T264-2006臭氧发生器；原医药管理局YY0215.2-95臭氧消毒柜安全、消毒效果通用技术条件；中国轻工总会QB/T2233-96家用食具消毒柜（臭氧型为其中一部分）。其中，标准①起草时间较早，其适用范围、产品分类、技术要求与臭氧浓度测定、产量计算等方面内容都难于适用于当前技术产品；标准②是修改替代原HCRJ058-1999标准，原标准起草时是从照顾新发展的多种类型发生器出发，靠近建设部CJ/T3028标准为原则制定的，现标准改动不大，反而增加以冷却方式作为产品等级评价标准，有失标准的公正性，似有商业色彩；标准③与④为专用臭氧设备的标准，本资料不涉及。4．臭氧发生器设计运行条件臭氧发生器按室内安装要求设计，使用方应确保设备在设计条件范围内运行。温度臭氧发生器设计环境温度范围为0—40°C。湿度臭氧发生器设计相对湿度V90%。冷却水臭氧发生装置以水为冷却剂，冷却水温度以15-20C为宜，一般要求不高于28C。冷却水温度W32C时，臭氧发生器能连续工作运行，但30C冷却水的臭氧产量比15C下的额定产量要低10~20%。冷却水须保证较高的水质，一般要求浑浊度不超过10度（NTU）,硬度不大于450mg/L氯化物不大于150mg/LCOD不大于100mg/L，悬浮物不大于10mg/L并不能在容器内造成沉积，这对臭氧发生器长期连续运行有好处。根据现场条件，臭氧发生器的冷却水因地制宜采用开路或闭路循环，或回流到水处理系统工艺中的方式；根据水质特点，采取适当的防结垢、防有机物沉积等措施。大气压臭氧发生器按标准大气压设计，即大气压为101.3KPa，大气压的变化对臭氧发生器正常工作基本无影响，但高海拔地区使用臭氧发生器时应注意大气压变化对臭氧浓度检测带来的影响进行压力修正，空气压缩机选型时应考虑大气压变化对实际排气量的影响。4.5气源用于臭氧产生的气体必须是氧气或含有氧气的气体，气体中应该尽可能不含有水分、灰尘、油、碳氢化合物(烃)和氢之类的杂质。所有这些杂质都会对臭氧形成过程产生不良影响，并可能对设备产生严重的损坏。供给臭氧发生器的原料气体品质指标要达到如下要求：4.5.1含水量：要求气源露点低于-45°C，最好能低于-55°C；4.5.2含油量：要求含油量低于0.01mg/m3(21°C),最好能低于0.003mg/m3(21°C)；4.5.3杂质颗粒度：要杂质颗粒小于lym，最好能小于0.01pm；4.5.4温度：一般要求温度不高于25C；4.5.5压力：要求有一定的压力，一般要求O.1MPa以上，以保证臭氧发生器稳定工作并满足后级臭氧气体输送及投加的需要。电源条件臭氧发生器使用380V/3ph/50Hz电源，允许电压波动范围为±5%。5．臭氧发生器技术参数臭氧发生器技术参数见下表：项目指标项目分类指标输入电源38OV/3ph/5OHz臭氧浓度氧气源80mg/L〜120mg/L工作电压4.5kV空气源20mg/L~35mg/L工作频率800Hz〜1500Hz进气流量氧气源10Nm3/h・kgO3〜12Nm3/h・kgO3气源露点<-45C空气源35Nm3/h・kgO3〜50Nm3/h・kgO3进气温度20C左右功耗氧气源8kW/kgO3〜10kW/kgO3工作压力0.05MPa~0.15MPa空气源14.5kW/kgO〜17kW/kgO3冷却水温度28C以下冷却水流量氧气源1.7T/h・kgO3〜2T/h・kgO3冷却水温升3°C〜4°C空气源3T/h・kgO3〜4T/h・kgO36．臭氧发生器性能指标试验臭氧浓度、产量、电耗的测量详见CJ/T3028.2-1994《臭氧发生器臭氧浓度、产量、电耗的测量》，本章节仅做一下简要介绍，并就一些问题提请操作者注意和探讨。臭氧浓度臭氧浓度可用国标碘量化学法，也可使用紫外吸收仪器法。碘量化学法臭氧O作为氧化剂通过与KI反应生成游离I显色，再用硫代硫酸钠NaSO标准32223液滴定产生反应至无色，符合ImolO:2molNaSO的定量关系。其计算公式为：3223C=o3(AXBX24000)/Vo(mg/L)Na式中C—O3—臭氧浓度mg/LA—NaNaSO标准液用量223mLB—NaSO标准液浓度223molVo——臭氧气体采样体积mL操作方法详见CJ/T3028.2-1994。说明：NaSO标准液浓度在测定标准型发生器时(C±10mg/L)—般用O.lOmol。223o3在用于测定低浓度臭氧时(CWlmg/L),应选用O.Olmol,否则滴定量太少，降低测定o3精度。臭氧气体采样体积Vo是一个重要参量。国内采用的湿式流量计(煤气表)由于腐蚀增加转轮摩擦阻力，显示数值会比实际气量小，计算的C偏高。当使用转子o3流量计(包括大气采样器)计量Vo时会由于其精度低而失准。这个问题出现的很多。臭氧协会推荐使用皂膜流量计计量Vo或用皂膜流量计校准湿式流量计和转子流量计。作为标准型发生器测定臭氧浓度时要换算到标准状况(STP)。在高浓度(三10mg/L)时应应用两个采样瓶串联，以保证测定精确。紫外吸收仪器测定入为253.7nm的紫外光对臭氧具有最大吸收值并符合比尔一朗伯定律，利用其特性原理研制的紫外吸收臭氧浓度分析仪具有很高的精度和稳定性，其数字显示并可记录数据，使用方便。美国环保局(EPA)和德国标准(DIN19627-1993)都认定其符合臭氧浓度检测要求的仪器。北京生产的国产臭氧检测仪已生产使用多年，该仪器有不同的浓度量程规格供使用选择。值得提醒的是，紫外吸收检测仪也是由碘量化学法作标定校准的。利用紫外仪器作臭氧设备鉴定检测时，应预先进行校准检验。臭氧产量方法原理概要：臭氧浓度数值与进入臭氧发生器总气体量数值的乘积即为产量。气体转子流量计工业级气体流量的修正计算：流量计使用时被测气体的温度、压力，往往与流量计分度标定时有所不同。因此，使用时读数的流量显示值，常常不是流经流量计气体的真实反映，必须予以修正。其公式如下：Qn=(PsTn/PnTs)1/2•Qs(m3/h或L/h)式中：Qn标准状态下，气体实际流量，m3/h或L/h；Qs测量（试验）状态下，气体在仪表中的显示流量，m3/h或L/h；Ps——测量（试验）状态下，气体的压力，Pa；Tn——仪表标定时的绝对温度，（273.15+20）K；Ts――测量（试验）状态下，气体的温度K；Pn——仪表标定状态时的绝对压力（一个标准大气压1.01325X105Pa）。臭氧产量的计算D=C•Qn（g或mg）O3O3式中D——臭氧产量，g或mg。O3值得注意的是，作为CJ/T3028.2-1994的碘量化学法，目前还没有加入温度修正和压力修正，一些相关的专家已经提出，浓度检测中应该将不同温度与气压值下的计算值进行修正；考虑到引起气压变化的主要因素是海拔高程，可以用海拔高程作为修正参照，并提出了供参考的修正值：不同温度下的修正值如下（假定气压为标准大气压）：温度（C）010203040修正量（%）0+3.66+7.32+10.98+14.64不同海拔下的修正值如下（假定气温为0°C）：海拔（m）-1500200500100020003000气压（105Pa）1.031431.013250.989010.952650.892050.770850.64964修正量（%）-1.740+2.41+6.28+13.41+31.03+55.24还有紫外吸收仪器法，高端的仪器有温度补偿和压力补偿，普通的仪器同样也应进行温度修正和压力修正。产量与电耗的关系臭氧发生器的发生量为其每小时产生的额定臭氧量（g/h或kg/h）。同一台臭氧发生器，只改变气源，其额定发生浓度和发生量都要改变。一般关系空气源的臭氧浓度为氧气源的1/3,臭氧产量为1/2。发生器的额定发生量是在冷却水温15C条件下以额定功率运行，产生额定臭氧浓度时的臭氧产量，这时的电耗是额定电耗kWh/kgO3。臭氧发生器的技术指标即为此三项数值，三项指标同时限定了供气的标准状态气量Nm3/h。臭氧浓度与发生量及电耗为反向相关，即同一台发生器在额定功率下运行，臭氧浓度越高，臭氧产量越小，电耗越大。以国外某型号产品为例，其名义发生量空气源为16kg/h，氧气源为30kg/h。按氧气源7wt%浓度时电耗为8kWh/kgO3计算，在额定输入功率240kW下运行，以额定臭氧浓度为变量则各项额定技术性能指标变化如下表：气源空气氧气浓度wt%-mg/L2.3—303.8—507—10210—14812—179发生量kg/h1612302420电耗kWh/kgO3152081012气量Nm3/h5332402941621127．臭氧发生器技术要求臭氧发生装置的技术要求7.1.1臭氧发生装置设计应按GB5083《生产设备安全卫生设计总则》进行。7.1.2臭氧发生装置容纳臭氧发生单元的外壳设计及制造应符合JB741《钢制焊接压力容器技术条件》的要求，所使用的钢板应优先选用按GB6654《压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板》的技术条件所制造的钢板或按JB1150《压力容器用钢板超声探伤》进行检验，制成的臭氧发生装置外壳应按JB1152《压力容器对接焊缝超声探伤》进行检验。7.1.3臭氧发生装置外壳宜采用JB1153《压力容器公称直径》和JB1154《椭圆形封头型式与尺寸》的数值制造。7.1.4臭氧发生装置外壳所用法兰应按JB1157-1164《压力容器法兰》的标准制造。臭氧发生装置外壳应设置观察窗；大型臭氧发生装置外壳宜设置检修孔，其应按JB2555《碳素钢、低合金钢人、手孔分类与技术条件》的标准制造。臭氧发生装置应设置水、气排空装置和水、气安全阀或水、气安全减（泄）压装置。当受到条件限制时，水、气安全阀或水、气安全减（泄）压装置可设置在与臭氧发生装置连接管道上，作用与在臭氧发生装置等同处。臭氧发生装置应设置水、气压力及温度显示仪表或显示仪表的安装接口；受到条件限制时，可在与臭氧发生装置连接管道上，作用与在臭氧发生装置等同处设置水、气压力及温度显示仪表或显示仪表的安装接口。臭氧发生装置水、气进口或出口应设置流量显示或流量计量仪表，也可设置流量显示或流量计量仪表的接口。臭氧发生装置与水、气管道连接的接口宜选用法兰盘连接；选用的法兰盘应按GB2555《一般用途管法兰连接尺寸》和GB2556《一般用途管法兰密封面形状和尺寸》制造。臭氧发生单元中的电极材料应使用的辉光放电条件下、臭氧氧化环境中可长期稳定工作的导电材料制成。

7.1.11臭氧发生单元中的电极材料应各自满足不同类型的臭氧发生器，在不同的使用条件（环境）中，对电极材料所要求应具备的物理（机械）化学的性能要求。7.1.12臭氧发生单元中，直接处于辉光放电界面的电极表面光洁度，不得低于各臭氧发生器在工作条件范围内保持正常稳定辉光放电的技术要求。7.2臭氧电源装置的技术要求7.2.1臭氧电源装置的设计应按GB4064《电气设备安全设计导则》进行。7.2.2臭氧电源装置主要包括主供电变压器（如有需要）、变流器、电抗器、升压变压器、控制系统及显示仪表等。7.2.3根据供电电网及要求的不同配置主供电变压器或进线电抗器，向变流器提供合适匹配的电源。7.2.4常见的变流器有整流（或斩波）电路、逆变电路等，应根据臭氧发生量的范围及具体特点配置，将供电电源转换成辉光放电所要求的中、高频中压交流电源传输给升压变压器。变流器应优先使用IGBT组件，以提高电源的功率因数，减少谐波。7.2.5经过高压变压器升压后将高压电源输送到臭氧发生装置。7.2.6电源控制系统尽可能采用数字控制方式代替模拟控制方式，按设定程序启动及关断。7.2.7大型臭氧电源装置应根据需要设计用于整机保护的保护电路或安全回路，控制及操作系统可根据需要用自动化控制仪表及触屏等，实现设备的自动化控制，并预留于符合相关要求的通讯接口。7.2.8过载能力臭氧电源装置在输入功率为1.2倍额定功率下间歇工作15个周期后，总装配不得变形，接头和连接件不能有松动现象，仍能正常工作。7.2.9功率偏差在额定电压和正常工作温度下，其输入功率的偏差应不超过标称值的±5%。7.2.10防触电保护臭氧发生器的结构应能防止使用者与带电部件发生意外接触。8.****臭氧发生器特点典型臭氧发生器如右图所示，设备框架式一体化设计，相关控制阀门、仪表等安装完毕，自动控制、自动保护停机、紧急停机，设备供货时包含一体化安装管道及管道安装支架。自动化控制机型随机配备PLC和一套自动化检测仪表和阀门，用于监控臭氧发生器工作并可与总

控PLC通讯。详细控制检测点及工作原理详见其他章节内容。**市臭氧应用工程技术研究中心对技术资料按设备类型、安装及用途类型、单位时间内臭氧的生产能力来表示臭氧发生器，具体规定如下：口□□—口口前面四个格表示基本类型标记，具体规定如下：口□—□□—□□［工*交氧产量单位，G表示克/小时，K表示千克/小时——臭氧产量数值，指以设备类型规定气源时的额定臭氧产量数值►设备类型后缀，用于区分设备安装或用途类型：D表示臭氧放电室和臭氧电源分体组装，分体式底座机P表示臭氧放电室和臭氧电源安装在一个机柜内（柜式机）F表示臭氧放电室和臭氧电源分体组装，一体式底座机A表示内置吸附干燥的柜机O表示内置富氧机组的柜机C表示含空气压缩机的柜机H表示湿空气放电型的柜机（一般含风机，用于空气杀菌）V表示负压放电型机的柜机（一般含风机，常用于泳池杀菌）►设备类型，按进入臭氧放电室的气源区分：0，OXYGEN表示氧气（富氧气）源型，A，AIR表示空气源型最后面的格表示辅助标记，可用于表示系列、设计序号、专用等，具体规定待编。标记示例：以空气为气源，每小时产生200g臭氧，内置吸附干燥机组的柜式一体机臭氧发生器标记为AA-200G；以氧气为气源，每小时产生6kg臭氧，臭氧放电室和臭氧电源式分体组装臭氧发生器标记为0D-6K；8.1臭氧放电室臭氧放电室是臭氧产生的关健部分，****臭氧发生器放电室为不锈钢材质外表面采用喷砂防腐处理，采用DTA非玻璃放电体。臭氧放电室由放电室罐体、放电体、高压熔断器等部件组成，是由一个或多个放电单元并联组成的结构大型臭氧放电室是我公司的专利技术（专利号：ZL01269045.7）,结构如右图所示。咼压冷却小型机放电室外型如下图所示：

咼压冷却8.1.1放电室罐体（水套）：放电室罐体实际上是一个列管式的换热容器，由筒体、封头、法兰、端板、外电极管、视镜、接管等组成，根据设计及工程需要选用304或316L等材质。放电室外电极管按照极精密的标准制成，在内部呈蜂窝状排布。整个罐体焊接而成，通过法兰连接完成装配。8.1.2介电体：****臭氧放电室采用专利DTA可连接式非玻璃放电体（专利号:ZL01268920.3）。专利DTA放电体臭氧产量大，臭氧浓度高，能最大程度的发挥电源系统和冷却系统的功能，是大产量高浓度臭氧发生器的关键，适用频率400-3000Hz电压3.7-4.5kV介电常数£=6.19,击穿强度大于9kV，产品如右图所示。8.1.3高压熔断器安装在每一组放电单元上，在放电单元出现故障时快速熔断而使改组放电单元停止工作，保证臭氧发生器整体稳定、可靠工作。高压熔断器必须具有耐高压、抗一定的过载能力和快速熔断等特点，满足臭氧发生器负载的特性和电源特性，产品如右图所示。8.2臭氧电源****臭氧电源采用中、高频放电技术，变流装置为可控硅或IGBT，高压变压器为干式变压器，效率高；主电路还设有安全回路，确保主电路在意外工况下不会受到损坏。电源柜体采用高档组合式机柜，电源装置所有组成部件均装配在机柜内部；高档机型电源装置为封闭式内冷却，进一步增强对恶劣环境的适用性。电源控制装置采用CPU全数字控制方式，可靠性高，控制系统设置多重保护回路,能及时显示异常工作状况并输出报警信号。电源控制系统还具有在线升级功能，能根据微电子技术的发展和集成电路技术的发展，最大限度地优化电源系统。目前****臭氧技术几经成功解决了搪瓷介电材料的喷涂、烧结工艺与发生单元的结构这两大技术难点；大功率臭氧专用电源这个技术关键；以及大功率容性负载升压变压器设计制造技术。在搪瓷材料的电气性能、静电喷涂工艺、介质层均匀性、发生单元加工精度、安装定位精度、电源效率等几方面，距离国际领先技术还是有一些差距的，以上每个问题解决都会对提高浓度，降低电耗起到很大作用，****公司相关技术人员正在有针对性、有根据性的展开深度的研发工作，使****臭氧继续走在国内臭氧行业的前沿，并努力赶超国际领先技术。另外根据多年的运行经验，****公司选择中高档配置的配套设备及仪表配件，保证长时间连续运行的可靠性，降低系统故障率，加大同国外产品竞争的砝码。第四部分臭氧发生器气源系统一、总述用于臭氧产生的气体必须是氧气或含有氧气的气体，气体中应该尽可能不含有水分、灰尘、油、碳氢化合物（烃）和氢之类的杂质。所有这些杂质都会对臭氧形成过程产生不良影响，并可能对设备产生严重的损坏。供给臭氧发生器的原料气体品质指标要达到如下要求：含水量：要求气源露点低于-45°C,最好能低于-55°C；含油量：要求含油量低于0.01mg/m3（21C）,最好能低于0.003mg/nH21C）；杂质颗粒度：要杂质颗粒小于l^m,最好能小于0.01口m；温度：一般要求温度不咼于25C；压力：要求有一定的压力，一般要求0.1MPa以上，以保证臭氧发生器稳定工作并满足后级臭氧气体输送及投加的需要。获取原料气体最直接的来源就是空气,但由于空气并不完全具有上述要求,因此为获取达到上述要求的空气,必须对空气经过一定形式的处理。处理空气有以下两种方式：按一定的工艺要求处理空气，使之达到上述要求；从空气中分离出氧气，使用纯氧作为气源。根据这两种方式形成了空气源系统和氧气源系统。二、气源系统特点及设备构成介绍（一）空气源系统空气源系统是指一套产生符合臭氧产生要求的原料空气的设备，包括空气压缩机、后冷却器、储气罐、冷冻式干燥机、吸附式干燥机、空气过滤器、热交换器等的部分或全部，将空气经过多道处理工艺后送入臭氧发生器产生臭氧。空气源系统工艺流程如下所示：空压机一后冷却器一►贮气罐—除油水过滤*冷冻干燥■►除油过滤_►吸附干燥—►除尘过滤—1.空气压缩机空气压缩机是一种将环境中的空气通过某种方式加压的设备，常用的空压机基本上都是容积式的，分为往复式和回转式两大类，往复式又分为活塞式和膜片式；回转式又分为滑片式和螺杆式。根据密封及润滑方式，分为油润滑和无油润滑两大类。根据冷却方式分为水冷式和风冷式，水冷式应使用软化水。用于臭氧气源的空压机一般选用螺杆式或活塞式的，应尽可能选择无油润滑型的，如选型微油润滑型的，必须在后级进行严格的无油化处理。空压机的最高排气压力通常有l.OMPa、O.7MPa、0.4MPa等几种，为保证后级干燥净化的工作需要并达到良好效果，用作气源设备的空压机宜选用最高排气压力0.7MPa的。环境中的空气经过空压机压缩后会有一定量的水排出，空压机上一般有排水装置。螺杆式空压机一般内置后冷却器，小型风冷活塞式空压机一般与储气罐一体化设计。2．后冷却器后冷却器是将空压机排出的带有一定压力的含有饱和水蒸气的压缩空气，通过外冷媒冷却，并将冷凝液排放，达到一定的除油水效果。后冷却器根据冷媒不同分为水冷式和风冷式。后冷却器一般根据空压机的排气量来选型，其额定处理能力应大于空压机的排气能力。3．贮气罐贮气罐是压缩空气储存缓冲装置，属于一类压力容器，一般根据空压机的排气量来选型，因臭氧发生器耗气量稳定，一般要求容积能储存1-2分钟的气体即可，其设计压力应该高于空压机的最高排气压力。贮气罐属于一类压力容器，其附件应包括安全阀、压力表组件、排污/放空阀等。4．冷冻式干燥机冷冻式干燥机是将在饱和状况下的压缩空气降温冷凝除水的设备，正常工作条件下可去除压缩空气中约80%的水分，除水量大；除水后的低温气体在排出设备之前通过热交换器和进入设备的气体进行热交换，对气体进行预冷，因此能耗低。因为水的冰点为0°C,为防止冰塞，冷干机内部制冷系统蒸发器设置温度都在0°C以上，因此冷干机在额定压力下仅能获得大约常压下-20C左右的露点，属于浅度除水。冷干机处理气量一般以工作压力0.7MPa、进气温度42C、环境温度38C为额定工况，选型设计时应根据不同工况条件下的修正系数进行修正。同一台冷干机，工作压力越高，进气温度越低，环境温度越低，气源处理质量越好。在低工作压力、高进气温度和高工作环境温度的工况时必须对冷干机处理量进行修正。选型时，冷干机实际处理量一般应稍大于空压机的排气量。根据冷却方式不同，冷干机分为风冷型和水冷型两类，一般小型的设备永丰棱形，大型的设备有风冷型和水冷型区分。不同的冷干机在不同工况条件下的修正系数略有不同，应根据具体设备选型样本，或在选型设备时留够足量余量。下面是DH公司冷干机修正系数：工作压力修正系数进气压力Mpa0.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2修正系数©0.690.790.880.951.01.051.091.121.151.18进气温度修正系数进气温度C3035404245505560修正系数©1.481.291.0810.900.750.630.52环境温度修正系数（风冷型）环境温度C2025303538404550修正系数©1.161.121.081.0310.9850.800.525．吸附式干燥机吸附式干燥机是应用变压吸附原理和无热再生或微加热再生方法，对压缩空气进行吸附干燥的一种除湿净化装置。设备采用双塔结构，一塔在一定压力下吸附空气中的水分，另一塔用稍高于大气压的一小部分干燥空气使吸附塔中的干燥剂再生，经过一定时间，两塔切换，保证干燥压缩空气的连续供应。在正常的操作条件下，应确保进入干燥机的饱和空气在一定的流速下与吸附剂床层有足够长的接触时间，经处理后的空气露点（压力下）可降至45°C以下，最低可达-70°C，属于深度干燥。吸附式干燥机额定处理流量即额定进口空气流量，是指换算到绝对压力latm，温度20C，相对湿度为0时，进入到干燥机的空气容积流量；工况条件对吸附式干燥机处理效果有很大影响：进气温度：进入干燥机的压缩空气一般都在饱和状态，在相同压力下不同温度下，所含水份有很大的差别，温度升高，饱和含湿量随之增加，干燥机负荷亦增加。进气压力：饱和压缩空气的含湿量和压力成反比，当工作压力越低，水份含量越高，需要的再生气量也就越大，同时因压力降低，亦会造成塔内空气流速加快，而加速吸附剂磨损；进气压力变化时，其最大进口流量=额定处理量X进气压力修正系数。修正系数©可由下表查得：进气压力修正系数表进气压力MPa0.450.500.550.600.650.700.750.800.850.900.951.0修正系数©0.690.750.810.870.941.001.061.131.191.251.311.38③油雾污染：吸附剂对油雾污染非常敏感，当油雾和吸附剂接触后覆盖其表面将致使吸附剂的性能迅速下降，不仅引起露点升高，还会缩短吸附剂的使用寿命。吸干机前应安装前置过滤器，以除去压缩空气中可能存在的液态水、固体粒子和油雾（特别是有油润滑式空压机），保证干燥机的运行条件与吸附剂的使用寿命。吸附式干燥机根据再生方式分为无热再生式和微热再生时，后者用一小部分加热了的干燥空气对吸附剂进行再生，平均再生气流率（亦称再生气耗比）从15%左右降到了5%左右，再生气量的大小也在一定条件下影响着空气处理效果。6．空气过滤器空气过滤一般采用分级的方式，包括主管道过滤、除油过滤、除尘过滤等。空气过滤器一般按一下规则安装：空气压缩机后安装主管道过滤器，过滤孔径为3-5Um；吸附式干燥机前面安装除油过滤器，过滤器过滤孔径至少为0.01Um（最好一级0.01Um加一级0.001Um）,—般应在0.01Um过滤器前加装lum过滤器；吸附式干燥机后面安装除尘过滤器，过滤器过滤孔径至少为1Um（最好一级1Um加一级0.01Um）。空气过滤器的流量均指标准工况0.7MPa工作压力下的流量，在其他压力下的流量，应对其进行压力修正。工作压力修正系数一般如下表，不同生产商会略有不同：进气压力MPa0.200.300.400.500.600.700.800.901.001.101.201.30修正系数©0.530.650.760.850.931.001.071.131.191.251.311.36一般可用下面公式计算：修正系数©=（实际工作压力/标准工作压力"2随着空气处理设备技术的不断发展和改进，以上设备已有一定程度的集成，比如空压机自带有储气罐，或者空压机自带有后冷却器，或者空压机自带有后冷却、过滤器甚至冷冻式干燥机。（二）氧气源系统氧气源系统是指一套提供符合臭氧产生要求的原料氧气的设备，将一定纯度的氧气送入臭氧发生器产生臭氧，一般有现场制氧和液态氧两种方式。1．现场制氧：现场制氧即变压吸附制氧设备，是以空气为原料，以沸石分子筛为吸附剂，利用变压吸附原理，即加压吸附，常压（PSA）或真空（VSA或VPSA）解吸两种方式制取氧气的设备。在一定的压力下，利用空气中氧、氮在沸石分子筛表面的吸附量的差异，即沸石分子筛对氮的扩散吸附远大于氧，在一定时间内氮在吸附相富集，氧在气体相富集，从而实现氧氮分离。常压解吸制氧机系统工艺流程示意图一般如下：空压机一冷凝器—贮气罐一除油过滤—干燥机一PSA制氧机—►氧气缓冲罐—►除尘过滤一►合格原料氧气大型制氧机系统一般使用真空解吸，系统工艺流程示意图一般如下：罗茨风机冷凝器贮气罐VSA制氧机氧气缓冲罐一氧压机除尘过滤合格氧气罗茨真空泵目前一般变压吸附制氧设备采用双塔吸附，通过控制气动管道阀的启闭，达到A、B两塔交替循环吸附、解吸，从而得到连续的高纯度氧气。由于变压吸附制氧机理论上获得的氧气纯度大约有95%左右，通常为90%，产品气体是富氧气而并不是纯氧，因此变压吸附制氧机通常也叫做富氧机。制氧机系统的沸石分子筛对水非常敏感，大量吸附水分以后极容易造成分子筛的粉化，因此分子筛前级的空气干燥处理显得非常重要。由于分子筛制氧时温度高一点更适宜一些，因此PSA制氧机前级的空气干燥处理设备，使用吸附式干燥机要比使用冷冻式干燥机要更好一些。变压吸附制氧机每产出lNm3/h氧气，大约需要12-15Nm3/h的空气，耗气量取决于分子筛的制氧效率、分子筛吸附床结构、供气压力以及管道阀门逻辑切换流程。小型制氧机一般直接使用排气压力0.4-0.7MPa的空压机，该气源兼做原料气体及仪表风气体；稍大的PSA制氧机可选用排气压力在0.3-0.4MPa的空压机以节约能耗，仪表风气体另选择一台小型空压机；VSA制氧机选择的罗茨风机和罗茨真空泵可以是独立的设备，也可以根据情况共用电动机，大型VSA制氧机还应考虑有备用的罗茨风机和罗茨真空泵，制氧系统必须选择独立的仪表风空压机。2．液态氧系统液态氧系统是随着制氧技术的不断提高以及氧气作为工业产品被大规模使用，经低温深冷空分装置分离出的液态氧被作为商品直接从生产厂家购入，使用厂家将液氧汽化处理后送入臭氧发生器的装置，包括液氧储槽、汽化器、减压装置、热交换器等装置。液态氧系统工艺流程如下所示：液氧贮罐—汽化器一减压装置—热交换器—合格原料氧气其中，热交换器是根据情况的可选设备。由于直接使用商品氧而没有制氧设备，设备的故障率以及降低企业的维修费用大大降低，但受工厂地理位置及交通运输的影响较大，直接影响用氧费用（或运行费用）。液态氧系统设计配置时，为了提高臭氧发生器的运行效率，以及一些安全因素，一般应随之配套设计氮气添加系统，向气源中添加5%左右的氮气。氮气添加可以使用纯氮（液氮气化或气氮），也可以使用干燥空气，添加气体品质应符合本资料开始要求的气源品质指标。三、选型指导气源处理系统设备的总体设计和选型应根据臭氧投加工艺、臭氧系统产量和臭氧浓度指标及系统运行条件来综合确定，而不是仅仅追求单一的指标。系统设计应在确定了臭氧投加工艺后，根据对臭氧发生器产量（QZ）、臭氧浓度（C）要求来确定对供气量（空气QA，氧气Q。）的要求，各工艺设备的参数一般可以按反推的方式确定，得出结果后可以再经过正推，验证一下。假定臭氧投加工艺和系统运行条件都满足，现有臭氧发生器臭氧浓度，空气源为25-35mg/L，氧气源为80-100mg/L，现以一套臭氧产量10kg/h的臭氧发生器为例，介绍一下气源选型。（一）空气源系统1．确定臭氧发生器所需要的气量：由臭氧产量QZ=10kg/h，臭氧浓度C=25-35mg/L，供气空气为QA为QAmin=QZ/C=10000/35=285.7Nm3/hQAmax=QZ/C=10000/25=400.0Nm3/h气源设备提供的的气量一般应能满足臭氧发生器所需要最大气量要求，这里暂选400.0Nm3/h；2．确定气源系统设备的型号：因无热再生吸干机的再生耗气量为15%左右，如选无热再生吸干机，吸干机在工作压力0.7MPa时的处理能力应为400/0.85/60=7.85Nm3/min；考虑空气压缩机效率、管路损漏系数、备用系数等总共0.85，空气压缩机的排气量应为7.85/0.85=9.24Nm3/min；空气压缩机的排气量应为9.24Nm3/min以上，可选10Nm3/min左右，最高排气压力0.7MPa的空气压缩机；考虑空压机加载/卸载或启跳/停机的压差以及管路上的压力损失，系统最低压力有时可能为0.55MPa,则吸干机的压力修正系数为0.81,因此在0.55MPa工况下，吸干机额定处理能力至少应为7.85/0.81=9.69Nm3/min吸干机应选额定处理能力9.69Nm3/min以上，甚至更大一些的；按某厂家样本或选型手册选型冷干机，按系统最低工作压力0.55MPa，进气温度45°C,环境温度（风冷型）40°C进行修正：9.69/0.9/0.985=10.93Nm3/min冷干机应选额定处理能力大于10.93Nm3/min的；按某厂家样本或选型手册选型空气过滤器，按系统最低工作压力0.55MPa进行修正：9.69/（0.55/0.7）1/2=10.93Nm3/min空气过滤器应选额定处理能力大于10.93Nm3/min的；分别按照过滤精度级别选择空气过滤器；储气罐选型按气体方程计算一下即可，不同容积的罐体适应一定排气量的空压机，可查表对应，计算如下：10*2/（7+1）=2.5m3储气罐的最高工作压力应大于空压机的最高排气压力。如空气压缩机的排气温度太高（如达到50-60°C）,已在空压机和冷干机之间加一级冷却器，将气温降到冷干机处理比较经济的温度。管路及阀门选型请参照机械工业出版社《机械设计手册》（第二版）第30篇管道与管道附件相关章节内容，下同。（二）氧气源系统1．确定臭氧发生器所需要的气量：由臭氧产量QZ=10kg/h，臭氧浓度C=80-100mg/L，供气氧气为Q。为QOmin=QZ/C=10000/80=125Nm3/hQOmax=QZ/C=10000/100=100Nm3/h气源设备提供的的气量一般应能满足臭氧发生器所需要最大气量要求，这里暂选125Nm3/h；确定气源系统设备的型号：2.1现场制氧（本选型仅以PSA型为例）：所需要的制氧机的产氧量为125Nm3/h,因变压吸附制氧机每产出1Nm3/h氧气，大约需要12-15Nm3/h的空气，所需要的空气量应为125*12/60=25Nm3/min；前级空气干燥选择设备选型方法同空气源系统，后级氧气除尘过滤器按125Nm3/h，PSA型制氧机出气压力一般根据前级的气源处理设备而异。因本套系统空压机排气量较大，为降低能耗，应尽可能选择最高排气压力在0.3-0.4MPa左右的，而另选择一台仪表风空压机并配套后处理系统。仪表风空压机选型计算方法可参照本文选型指导-空气原系统和机械工业出版社《机械设计手册》（第二版）第42篇选型空压机相关章节内容。2液态氧系统所需要的液氧储槽一般要求能储存7-10天左右所需要的气量，125Nm3/h的氧气耗量，需要的液氧储槽至少为125*1.429（氧气密度）*24*7=30吨30/1.143（液氧密度）=26.3m3应选择30吨左右或25-30m3储量的液氧储槽；空温式汽化器，正常工作时的气量应为其汽化量的1/3-1/2左右，因此至少应选择汽化量为250m3/h的空温式汽化器；氮气添加系统：向气源中添加2-5%左右的氮气。使用液氮添加时，其选型可参考液氧配置方法选型；使用干燥空气添加时，其选型可参考空气源配置方法选型。（三）气源类型选型依据参照如不考虑氧气制备的费用，和使用空气作为气源相比，使用氧气作为气源确实具有以下的优点：a臭氧发生器能耗降为空气源的二分之一左右；b可以实现更高的臭氧浓度；c同等产量的臭氧发生器设备体积和装机容量更小，投资更低；d由于供气量低，臭氧输送管道及投加装置随之减小规格，进一步降低投资；e如采用液氧源，不需要配套采购气源设备，投资还要低；f进一步降低臭氧投加装置投资，投加效率更高。g使用液氧的臭氧系统的自动化、智能化控制、检测、监测、保护等设计，因为不用集成气源设备，降低了投资同时也简化了管理。因此，所需要的臭氧量越大，越应该采用氧气作为气源；然而针对PSA制氧、VSA制氧和液氧各自的特点，大规模使用氧气作为原料气体也具有相当大的局限性：a使用液态氧的费用太高，液态氧一般每吨1000元以上，远离中心城市或远离氧源厂的地区更高，有的地方液氧甚至超过1400元/吨。每吨液氧可以汽化出大约700Nm3的氧气（标况下氧气的密度为1.429kg/m3），按照液氧1200元/吨计算，lNm3氧气合人民币1.71元；b使用现场制氧的能耗也非常高，PSA型制氧机，如使用0.7MPa排气压力的空压机，产生1Nm3氧气大约需要电能1.4kWh；使用O.3-0.4MPa排气压力的空压机，产生1Nm3氧气大约需要电能1.0kWh，虽然VSA型制氧机理论上产生1Nm3氧气大约需要电能0.7kWh,但并不是所有气源配置都能接近理论值，而且常压的氧气作为臭氧气源还需要进行干燥以及加压、过滤，还要另外配置仪表风空压机系统，能耗另计；c作为现场制氧的分子筛制氧机，无论是PSA型还是VSA型，除体积庞大（其占地面积比与之配套使用的臭氧发生器大得多）外，设备的价格也比较高（不包括空压机及干燥净化处理装置，PSA型设备到达终端用户的价格一般至少为1万元/Nm3h），另外作为吸附剂的沸石分子筛比较娇气，在前级气源处理不理想时，很容易出现分子筛中毒或粉化的现象；d每次在臭氧发生器运行前，尤其是臭氧发生器经过长时间停机后再开机时，必须对臭氧发生器吹扫，流量至少应为额定气量的20%，第一次开机用干燥空气吹扫至少12小时，有的甚至要求24小时，以后操作时吹扫时间视停机时间长短而定，虽然不用达到每停机一天吹扫一小时的程度，但开机之前吹扫几个小时是很正常的操作要求，甚至是必需的操作要求。在使用液氧气源时，如用氧气进行吹扫无疑是更浪费，因此最好还是另外给氧气源的臭氧发生器配备一套专门用于开机前和关机后吹扫的空气源系统。在80年代以前，绝大多数臭氧发生器都使用空气作为气源，现在随着制氧技术的不断提高，氧气开始作为臭氧发生器的原料气体大规模使用。我国自来水厂几乎全部采用国外进口的大型臭氧设备，都以液氧经汽化后为主要气源，并掺有2%-5%的少量氮气。以氧气为气源的臭氧设备，所产生的臭氧浓度高，一般要求大于100mg/L；因气源洁净，露点低，保证了设备长期运行的稳定性。国外进口臭氧设备之所以要求以氧气为气源，而不用压缩的干燥空气为气源，除上述原因外，更主要是减少其设备的故障率，降低企业的维修费用。追求高浓度，是因为使用氧气的费用太高，只有提高臭氧浓度来减少氧气用量，降低自来水厂的生产成本，但是又间接提高了臭氧发生器的设备费用。实际上自来水处理根本不需要那么高的臭氧浓度，我国臭氧行业对于用于水处理的臭氧发生器出气浓度仅要求为三8mg/L，一般的以空气为气源的标准型臭氧设备，都能达到以上指标，甚至可以达到35mg/L以上。水处理臭氧设备选型及运行的过程中，不要仅限于氧气源和高浓度，应考虑臭氧设备的产量、浓度、气量及功耗之间的综合经济指标。使用氧气源时，氧气综合利用显得非常必要，至少不应该在接触池后面进行尾气臭氧破坏后排掉。由于水源质量问题，即使是自来水厂的水处理都有包含生化曝气的预处理工艺，至少应将高浓度的氧气通过加压导入曝气系统，或者直接通过提高臭氧发生器运行压力将尾气导入曝气系统。更大规模的臭氧系统，应考虑将氧气干燥净化后循环使用，仅补充10%左右的新氧气。然而根据目前多方面的实验数据，在自来水厂适应的某些产量段的臭氧发生器，以氧气为气源的运行费用并不比以空气为气源时低，至少臭氧发生器本身运行时如此现举例计算不包含设备折旧、维护及管理费用的设备运行费用：a假定空气源臭氧发生器电耗16kWh,臭氧浓度25-30mg/L，kg/hO3气源功耗5.5kWh（此数据相当宽松）；b假定氧气源臭氧发生器电耗8kWh，臭氧浓度80-100mg/L；电耗10kWh，臭氧浓度145mg/L（1Owt%）；液氧价格1000元/吨（此数据相当宽松）；c假定PSA型制氧机产生lNm3氧气需要电能1.4kWh（O.7MPa排气压力的空压机）；d假定VSA型制氧机产生lNm3氧气需要电能0.7kWh（不含氧压机）；假设臭氧产量为Akg/h，电价为B元/kWh，根据假定条件核算直接运行费用（不包含设备折旧、维护及管理费用）：1.空气源臭氧发生器为：16AB+5.5AB=21.5AB2•液氧源臭氧发生器，100mg/L为：8AB+1.429*1000A/100=8AB+14.29A145mg/L为：1OAB+1.429*1000A/145=10AB+9.855APSA制氧源臭氧发生器，100mg/L为：8AB+1.4*1000A/100=8AB+14A145mg/L为：1OAB+1.4*1000A/145=10AB+9.655AVSA制氧源臭氧发生器，100mg/L为：8AB+0.7*1000A/100=8AB+7A145mg/L为：10AB+0.7*1000A/145=10AB+4.828A通过以上公式对比很容易得知，在假定条件下，当气源为氧气时，无论是高浓度运行还是低浓度运行，液氧最高，PSA制氧次之，VSA制氧最低。液氧、PSA制氧及VSA制氧运行费用，高浓度运行时比低浓度运行时低的条件分别是电价为BV2.2175元、BV2.1725元和BV1.086元，条件很容易成立。当21.5ABV10AB+9.855A时，即当BvO.857时，臭氧发生器的运行费用，用空气源运行比用液氧源高浓度运行时更低，条件也很容易成立；当21.5ABV10AB+9.655A时，即当Bv0.840时，臭氧发生器的运行费用，用空气源运行比用PSA制氧源高浓度运行时更低，条件也很容易成立；当21.5ABV10AB+4.828A时，即当Bv0.420时，臭氧发生器的运行费用，用空气源运行比用VSA制氧源高浓度运行时更低，条件实现有一定限制。用哪一种气源运行更经济，以上的对比结论已经显而易见。尽管现在几乎全部采用臭氧—活性炭工艺的自来水厂采用氧气源，而且大多数采用液氧源，但是我们也欣喜地看到也有许多水厂的臭氧发生器气源经技术经济比较后，采用VSA现场制氧，氧气纯度为90%,有的厂家也为二期建设预留位置考虑有条件时上变压吸附现场制氧。我们相信，不远的将来，在多年运行经验的基础上，必将有许多自来水厂选择臭氧发生器时使用干燥空气作为气源。臭氧接触槽配电柜整流变频器高压变压器臭氧接触槽配电柜整流变频器高压变压器第五部分臭氧发生器数据采集和控制系统一、概述由于过量发生的臭氧不能贮存，而且过量发生的臭氧又额外浪费电能；同时由于臭氧属于有毒物质，为了安全和健康的原因，接触器尾气中的剩余臭氧必须在排放到环境之前予以分解，这也需要电能。此外当水质下降时，在原来臭氧发生量的前提条件下，某些存在于液体中的有机污染物在臭氧氧化处理过程中会部分被氧化成毒性更大的中间产物，需要立即增加臭氧来将其氧化处理掉，因此需要在工艺环节上检测监测系统运行数据，并对臭氧系统进行调节处理。大型臭氧设备及其气源、投加装置、检测控制装置非常庞大复杂，为保证总体功能的实现，系统自动化、智能化控制、检测、监测、保护等自动化水平要求极高，自来水厂用臭氧系统更是保证千家万户饮用水安全问题的大事，对系统参数检测监测及数据处理提出了更高的要求，全部臭氧化水处理装置达到高度自动化，保证了出水质量，同时也降低了管理成本。随着各种信号数据检测及处理装置以及逻辑程序控制装置、智能操作装置等在我国的广泛应用，国内臭氧设备在自动控制方面已接近发达国家水平，青岛****公司的臭氧产品的控制技术更适应中国国情。本资料主要以水处理为目标讲述系统中的检测数据采集及处理。二、检测数据臭氧系统中需要检测的数据及处理主要有：1、对水处理（或其他臭氧处理）系统总体运行指标进行在线检测、监测；2、对检测到的数据进行远传和异地控制，各技术参数可进行在线或异地显示、调节；3、对各工艺设备包括气源处理设备、臭氧发生设备、投加装置、水泵、安全设备等运行数据进行检测，自动及远程开关机、保护和报警；4、当处理水量和水质发生波动而影响水溶臭氧浓度时（或其他臭氧氧化装置所需臭氧量发生变化时），可通过某种方式，智能化调整设备，保证处理水质指标（或其他氧化要求）在设定的范围内；5、当有臭氧泄露超过安全容许值或氧气泄漏超过容许值或尾气分解后的臭氧含量超过容许值时，输出报警或保护动作；水处理（或其他臭氧处理）系统的控制核心是对臭氧系统的控制，即采用何种方式控制臭氧发生器的臭氧发生量及臭氧的投加。通常用臭氧处理后水中剩余臭氧浓度或其他相应的水质指标、臭氧产品气体浓度和接触池尾气臭氧浓度的一个指标或几个指标的组合来控制系统所需投加的臭氧量。不管采用何种控制方法，最终控制臭氧产量的方法是改变电源的电压或频率，或者改变进入臭氧发生器气体的流量和压力，或者改变臭氧发生器运行的台数。在全自动化控制的系统中，以上多项系统参数的调节是连续实现并在线监测的，并且系统用一台预先设计编好程序的控制器同时调节以上参数的一个或多个，而且程序使系统控制在最佳效率下运行，包括故障识别及最佳能量平衡。为了对运转参数进行监控及对臭氧产生过程进行自动调节，需要采用各种不同的电测仪表和工艺控制仪器。臭氧水处理过程需监控工艺参数主要有：（1）气源处理系统各设备点的压力和温度；（2）气源处理系统各调节阀门装置出口处的温度和压力；（3）进入臭氧发生器的气源的含湿量，即露点；（4）臭氧发生器冷却水及气源处理系统中设备换热用水的流量、压力和温度；（5）供电网的电压；（6）每台臭氧发生器的功率及效率；（7）气源发生器出口的流量、压力和温度；（8）臭氧发生器产品气体的臭氧浓度；（9）各工艺流程被处理水的流量、压力、温度及水质指标；（10）臭氧接触池中各监测点水的水溶臭氧浓度；（11）臭氧接触池尾气臭氧浓度；（12）尾气臭氧分解器臭氧浓度；（13）臭氧发生器间泄露臭氧浓度；（14）臭氧发生器间泄露氧气浓度（气源为氧气时）；完成以上检测所需的仪器仪表主要有：气体臭氧浓度仪、水溶臭氧浓度仪、泄露臭氧浓度仪、电子流量计（质量/涡街流量计）、压力变送器、温度变送器、露点仪/变送器、电动/气动调节阀门、PLC、智能操作面板、手动工艺阀门、现场压力表、温度表等，以及各种用于检测水质的仪表，用于现场检测、显示各种数据及远传，并可以同自控系统联机工作。以上仪器仪表可以部分的包含在臭氧发生器或气源处理装置中，由设备生产厂家一起提供。三、系统设备&仪表控制及运行参数监控处理系统设备&仪表控制包括：对臭氧发生器的控制，对气源处理设备的控制，对臭氧投加装置的控制，控制尾气臭氧破坏器对多余的臭氧进行处理，对其他水处理工艺设备控制等，由发生器的PLC控制系统、臭氧车间PLC控制系统、整个水处理工艺PLC控制系统、全厂DCS系统等组成。臭氧车间PLC控制系统采用人机对话界面，显示所有操作、故障和主要状态，启动/停止发生器、按要求自动调节臭氧生产和投加，控制尾气臭氧破坏器对多余的臭氧进行分解处理，还包括气源系统和冷却水系统进行控制以及对配套检测仪器仪表的控制等。臭氧车间PLC控制系统在主控制柜触摸屏上完成操作，可通过相关协议与整个水处理工艺PLC自控系统乃至全厂DCS系统连接，可以分单步、一步化、全自动三种操作方式运行，进行臭氧浓度、臭氧投加量、放电电流等运行参数的设定、修改，并可观察实际运行的测定参数。自控系统还应完善摄像系统，采用电源避雷、网络避雷，保证自控系统正常、安全运行。信号的采集与显示：所有的模拟量信号都应通过PLC的模数转换模块，将模拟量信号转换为数字量信号送至PLC主机，进行系统控制与调节、数据显示及故障报警；所有的开关量信号直接送入PLC数字量端子或数字量模块，再通过单台设备的PLC进入总控PLC(或DCS)。作为高度集成与自动化的水处理用臭氧发生处理系统，总PLC应对所有数据进行调整、显示与监控。控制系统的基本功能描述：臭氧发生器开关机实现就地和远程控制；在线仪表实现信号远传和就地显示；臭氧发生器工作压力和供气流量全自动调节，按系统设定进行保护；冷却水实现在线温度、压力、流量检测及自动调节，按系统设定进行保护；通过设置在氧化池中的在线臭氧浓度仪检测出水臭氧浓度，根据出水臭氧浓度控制臭氧发生器的产量，使出水臭氧浓度保持在设定范围内；在线检测环境泄漏臭氧浓度和泄漏氧气泄漏浓度，并将检测信号远传和就地显示，在超标时控制声、光报警，启动送、排风装置，延时之后仍然报警则启动臭氧发生器停机程序；能调节每台臭氧发生器的功率和供气量以达到调节臭氧产量要求；能对发生器系统故障迅速作出反应；能根据要求控制气源系统设备，压力或流量低于设定值时，对发生器采取保护措施，并报警；（10）每台发生器出气浓度异常时，对发生器采取保护措施，并报警；（11）处理后尾气排放浓度高于额定值时，对发生器采取保护措施，并报警；（12）各处理工艺的水质指标的检测及报警；四、针对臭氧系统的详细要求1．臭氧发生器1.1臭氧发生量：三XXkg/h（每台）；O浓度：±120mg/L；冷却水入口温度330°C；臭氧总投加量：三XX克/立方米；臭氧发生器的发生量调节范围从10%到100%，并且入口气量可调，便于降低气耗量以降低运行成本；臭氧发生浓度在6%到10%之间可调；1.4臭氧发生器的耗电量在10.0Kwh/KgO左右（O浓度：三，冷却水入口温度3330C）。1.5每台发生器的臭氧放电室包括高性能的放电管，罐体是304/316L不锈钢或更好的不锈钢，符合有关消防、压力容器规定；每台臭氧发生器主电源的功率因数在正常工况下不低于0.92；1.7电源供应单元PSU提供升压变频装置保证发生器安全运行。高压变压器为干式变压器，有20%超负荷能力；1.7.2电源在PSU的控制屏上连续显示；PSU应装有滤波及防雷装置，防止谐波对电网干扰；1.7.4每套PSU系统功率可在10—100%额定功率之间连续可调；1.7.5控制屏包括在每套PSU系统中，与所有仪表预先布线，采用人机对话界面,显示所有操作、故障和主要状态，具有控制开机、关机、调节发生量、故障联锁、与中心控制柜通信功能；每台臭氧发生器有单独的功率计量；操作屏上要有以下操作功能：本地/远程；开/关；故障报警等；臭氧发生器运行前吹扫及关机后续吹设定功能（详情参考其他章节内容）；2．冷却水系统臭氧发生器若采用闭路循环冷却水系统组成如下：热交换器、水泵、水罐及相关仪表阀门。若设备不采用闭路循环冷却水系统，则必须保证冷却水须保证较高的水质，一般要求浑浊度不超过10度（NTU）,硬度不大于450mg/L，氯化物不大于150mg/L，COD不大于100mg/L，悬浮物不大于10mg/L并不能在容器内造成沉积，最好使用去离子水；保证臭氧发生器壳体和发生器冷却水接触的管道、仪表、阀门、接口及其它元器件的最少使用寿命为10年（每天按24小时运行设计）；保证不因冷却水中Cl-引起

的腐蚀造成发生器其它元器件的损坏。3．仪表及在线检测系统3.1露点仪1台及配件或露点变送器1台测量范围-80—+20°C精度1.5%输出信号4-20mA电源220V±50Hz（露点变送器为24VDC）报警输出（露点变送器为控制PLC上设定）气态臭氧浓度仪1台（含配件），为紫外吸收分光光度计测量范围0-200mg/L精度1.5%带数字显示仪表输出信号4-20mA电源220V±50Hz温度自动补偿自动调零水中臭氧浓度仪1台（含取样泵、玻璃流量计、过滤器、调节阀等）为紫外吸收分光光度计或电流法测量范围0-2mg/L精度1.5%带数字显示仪表输出信号4-20mA输出信号4-20mA温度自动补偿电源220V±50Hz自动调零3.4尾气臭氧浓度仪3.4尾气臭氧浓度仪1台含取样泵、玻璃流量计、过滤器、调节阀等），为低浓度紫外吸收分光光度计为低浓度紫外吸收分光光度计测量范围0-20g/Nm3带数字显示仪表输出信号4-20mA温度自动补偿臭氧泄漏报警仪测量范围0-1ppm带数字显示仪表输出信号4-20mA温度自动补偿报警开关2个,分别设定氧气泄漏报警仪精度1.5%输出信号4-20mA温度自动补偿报警开关精度1.5%电源220V±50Hz自动调零精度1.5%电源220V±50Hz自动调零开关1=0.1ppm开关2=0.2ppm带数字显示仪表电源220V±50Hz自动调零臭氧流量计（质量或标准立方米）材质外壳：SS304/316L传感器：SS304/316L传感器密封件：氟橡胶，PTFE,Kalrez带数字显示、有瞬间流量和累计流量电连接：电磁兼容性（EMC）：IEC801部件3：E=10V/m（30MHz・・・lGHz）电源：220V±50Hz输出信号：4-20mA压力传感器，多只测量范围：0-0.25MPa，0-0.6MPa，输出信号：4-20mA精度1.5%温度传感器，多只测量范围：o-ioo°c输出信号：4-20mA精度1.5%尾气破坏系统尾气破坏器，数量：1-2台，处理接触池产生的尾气。种类：热催化媒方式或电加热处理量：XX立方米/小时（每台）额定处理尾气浓度0.5%；出气口臭氧浓度：小于.lppm接触池中的尾气被分解后由风扇抽出；应配带1套尾气破坏控制箱应配带1套烟雾消除器（不锈钢材质；）臭氧接触系统臭氧接触系统按预先设计的臭氧平均投加量并值，可根据实际水质情况进行调配水厂的后臭氧投加一般采用接触池，扩散装置一般采用陶瓷微孔布气帽，接触池一般采用两到三级布气，每级气量依次递减，接触混合时间15-5分钟左右不等，详细数据请参考其他章节内容。预臭氧投加也可以接触池中采用陶瓷微孔布气帽，也可采用射流的方式进行投加。采用射流的方式需配备水射器，压力水采用专用水泵提供，每台水射器配一台水泵。

主要包括的部件如下：细孔布气盘（或管）、不锈钢连接管道及支架。5.1布气装置须布气量可调，并且要求布气均匀，在有效水深6m时保证最少90%O吸收效率。35.2布气系统由独立的布气盘（或管）及支架组成，不允许使用能被含6mg/1臭氧水溶解和腐蚀的材料，布气盘（或管）防止板结等损坏等等。5.3其他材料要求316L不锈钢，密封材料要求防臭氧腐蚀。臭氧接触池还应包括：1-2个双向透气安全阀；1套流量平衡控制导管；1套分支管道臭氧流量检测控制装置，手动调节阀气体流量计止回阀；射流系统还应包括：水射器、加压泵、调节阀、防倒流装置等。五、典型工艺流程示意图尾气中臭氧浓度检测图例泵A—大小头P——压力r1球阀（气动）尾气中臭氧浓度检测图例泵A—大小头P——压力r1球阀（气动）□-单向阀I显示T――温度1气动阀/机械阀11-球阀C——控制F流量㊀PLC主要控制点针阀A——报警Q――测量点■S1—臭氧分解破坏器11除雾器H.L温度匸1一调压阀一安全阀S――开关口一过滤器嘗魚青岛国林实业有限责任公IQINGDAOGUOLININDUSTRYC0；IZ-g-臭氧系统图hrji.rc.AAC\1A4O:*rI:;一打SccJa1ch.:4i.g”匚颠■JflFt'asi第六部分臭氧发生器冷却系统一、总述理论上臭氧的生成热为0.835kW・h/kgO3[12OOg/（kW・h）]。假设用氧气制造7%（质量，约合计102g/Nm3）臭氧的电耗是8kW・h/kgO，那么只有供给电晕电能的10%3被用来生产臭氧，而90%最终从发生器内以热的形式排出被浪费，对于使用空气气源制造2%（质量，约合计30g/Nm3）16kW・h/kg的电耗来说，电晕功率的95%必须以热予以排出。臭氧发生器的冷却系统对于臭氧产量及其能否长期稳定运行非常重要，在臭氧发生器与系统设计时，基本上把供给电晕能量全部作为废热来处理，才能确保发生器的正常有效的运行使用。由于空气及其他类似气体是不良热导体，电晕放电的热量如果不及时带走，电极会持续上升到上百度甚至更高的温度，使臭氧的热分解变得十分显著，从而降低臭氧产量。为此，在臭氧发生器构造设计时，必须把有利于电晕散热作为设计其结构的先决条件。正因为散热对臭氧产量的影响非常大，发生器的臭氧产量都对所有冷却水温度的变化敏感。由于热量最终消散到水中，随着冷却水温的升高，相对臭氧产率明显下降。因此，一般臭氧发生器所用的冷却水温均控制在15—25°C之间，液氧为气源的臭氧设备冷却水可达30C。除冷却水温度外，冷却水的流量往往也是重要的。提高冷却剂流量有助于补充因高功率密