臭氧发生器结构分析

2013年新入厂大学毕业见习生转正定级论文课题名称臭氧发生器系统分析姓 名 陈伟单 位 宇航环境2014年5月20日目录1、大功率臭氧发生器概述21.1大功率臭氧发生器研制背景21.2臭氧的应用及生产臭氧的方式31.3、臭氧发生器工作原理72、臭氧发生器结构组成92.1、气源处理系统92.2、臭氧发生器冷却系统113.3、臭氧发生器电源系统123.4、臭氧合成发生系统133、臭氧发生器核心技术143.1、介质层厚度和介质材料对发生管性能的影响143.2、电极形状和材料的选择153.3、冷却系统对臭氧合成的影响153.4、中高频型臭氧电源方案164、臭氧发生器发展前景174.1国内市场需求前景广阔174.2国产大型中频大功率臭氧放生器的研制取得可喜成果184.3大功率臭氧市场正迎来高增长期185、全文总结191、大功率臭氧发生器概述1.1大功率臭氧发生器研制背景国外大型臭氧发生器应用于工业生产当中已有上百年历史，单机臭氧产量目 前已有30kg/h、1000kg/h的超大型臭氧发生器的出现，广泛应用于水处理、化 工氧化、包装、造纸等行业，在国民经济的诸多领域发挥着举足轻重的作用。 在上百年的发展中，技术水平不断进步，在臭氧产生机理、发生器材料、结构、 系统、驱动电源、气源处理技术、检测，以及不同领域臭氧的应用等方面都建立 了完善的理论与规范。国产大型臭氧发生器的历史与现状我国臭氧技术起步较晚，上世纪七十年代中期才开始进行研究及开发应用， 并在八十年代能生产出单机产量为1kg/h的工频臭氧发生器。虽然当时的条件比 较艰苦，工业基础也相对落后，但这是我国在研制大型臭氧设备方面发展比较快 的一个历史时期。在其后的十多年中，随着我国在瓶装水及桶装水生产中强制使用臭氧消毒政 策的出台，以及一些家用臭氧空气消毒产品的推广应用，对整个臭氧行业的发展 起到了巨大的推动作用，一些生产臭氧发生器及相关产品的企业如雨后春笋般的 出现，中小型臭氧发生器及空气消毒产品在技术和性能上也日趋完善。尽管这段 时期臭氧及应用被越来越多的人所认识和了解，应用领域不断拓展，但是，国产 大型臭氧发生器在技术上却没有明显的进步，还是以工频放电为主，尤其在单机 产量上没有突破，直至目前，仍没有140kg/h以上的工频臭氧发生器在实际运行 当中，这与我国工业目前对大型臭氧设备的巨大需求甚不相符。国内目前运行的140kg/h以上大型臭氧设备，基本上依赖于进口，如昆明、上海、 常州、桐乡等地自来水厂，采用的臭氧设备是瑞士 OZONIA、德国VEDECO、法国 TRILIGAZ等国外几个知名厂家的设备，在性能和节能方面具有非常突出的优势， 使国内所生产的大型工频臭氧设备比较起来相形见拙。1.2臭氧的应用及生产臭氧的方式1.2.1臭氧的性质及应用臭氧是氧的同素异形体，由3个氧原子构成（化学表达式为：03），常温常 压下是一种不稳定的淡蓝色气体，很容易被分解为洋气，发现与1840年的臭氧 是一种基友极强氧化能力和杀菌性能的无毒强氧化剂，它的氧化能力仅次于氟， 除了不能与铂，金，钵和氟发生反应外，机会可以与元素周期表中的任何一种元 素发生作用。因此，臭氧能出去水中的Fe.Mn.Pb.Ag.Cd.Hg和Ni等重金属离子； 臭氧能氧化分解细菌的葡萄糖氧化酶和脱氢氧化酶，可直接与细菌发生作用，导 致细菌物质代谢的氧化还原过程的破坏，从而破坏细菌的生长和繁殖过程，造成 细菌死亡，且对细菌繁殖体，芽孢，病毒，真菌和原虫囊等具有杀灭作用，还可 破坏肉毒杆菌毒素，它在水中的杀菌速度是氟的600-3000倍；臭氧还可以降解 农药，化肥及其他有毒有害的有机物，因此，臭氧不仅能迅速和彻底地杀灭空气 中，水中和物体表面的有害细菌和微生物，而且还能实现脱色，除臭和保险等功 能。另外臭氧可用作选择氧化和定量氧化剂，它的氧化温度低，能与常温常压下 发生强氧化，且氧化后的残留臭氧可在极短时间内自行分解为氧气或氧原子，而 不产生二次污染，属于一种无公害，无污染，无残留的氧化和消毒剂，因此臭氧 被大量用于有机合成，无机化工，冶金，造纸，食品保鲜，医疗器具及餐具消毒 等领域，涉及到人们生活中的各个方面，并被广泛用于自来水净化，以及工业和 生活污废水的处理。虽然，我国已经意识到臭氧在环境治理和其他领域应用中的重要性和迫切性， 但与发达国家相比，我国的臭氧生产技术和应用层次还处在停留在一个较低的水 平上。以臭氧在水处理中的应用为例，欧美国家中已有数千家采用臭氧进行处理 的水厂，且在欧洲已达普及的程度，其中法国己立法：“所有自来水厂都必须采 用臭氧消毒、杀菌”；美国、加拿大、德国和日本等国也在大力发展臭氧处理自 来水工程和臭氧处理污水工程.但是，我国目前绝大多数的臭氧制造企业都生产 民用小家电企业，产品功能单一、单机臭氧设备容量小并且技术相对落后，难以 生产出满足工业水处理所需的每小时生产几公斤甚至几十公斤的臭氧设备，严重 地制约了臭氧技术在我国的应用。因此发展大容量、高可靠性、高性价比的臭氧制造设备成为臭氧应用在我国广泛应用的关键。1.2.2目前国内外臭氧制备方法臭氧由于其具有极强的氧化性等优点，不仅在杀菌消毒方面得到广泛应用， 而且日益成为工业合成的重要原料之一，如何产生臭氧和提高臭氧的产生效率和 产量将成为广大科研人员研究的重点。通常臭氧产生的机理如图1 1所示，在 氧分子0 2上施加能量，使氧分子分解成氧原子0，氧原子再与其它氧分子结合 生成臭氧0 3。目前国内外制备臭氧常用的方法主要有电解法、紫外线照射法和 高压放电法。，能量G tj氧分子/ OO氧原子O01I卞只臭氧分于图1臭产生过程Fig. 1-1 Ozone prodiiciion process1、紫外线式法该类臭氧发生器是使用特定波长(185mm)的紫外线照射氧分子，使氧分子分 解而产生臭氧。由于紫外线灯管体积大、臭氧产量低、使用寿命短，所以这种发 生器使用范围较窄，常见于消毒碗柜上使用。2、电解式法该类臭氧发生器通常是通过电解纯净水而产生臭氧。这种发生器能制取高浓 度的臭氧水，制造成本低，使用和维修简单。但由于有臭氧产量无法做大、电极 使用寿命短、臭氧不容易收集等方面的缺点，其用途范围受到限制。目前这种发 生器只是在一些特定的小型设备上或某些特定场所内使用，不具备取代高压放电 式发生器的条件。臭氧发生器概述臭氧发生器概述臭氧发生器是用于制取臭氧的设备装置。臭氧易于分解无法 储存需现场制取现场使用（但是在特殊的情况下是可以进行短暂时间的储存）， 凡是能用到臭氧的场所均需使用臭氧发生器。臭氧发生器在自来水，污水，工业 氧化，空间灭菌等领域广泛应用。臭氧是世界公认的广谱高效杀菌消毒剂。采用空气或氧气为原料利用高频高 压放电产生臭氧。臭氧比氧分子多了一活泼的氧原子臭氧，化学性质特别活泼， 是一种强氧化剂，在一定浓度下可迅速杀灭空气中的细菌。没有任何有毒残留， 不会形成二次污染，被誉为“最清洁的氧化剂和消毒剂”。通电其反应的化学方程式为3O2 = 2O3 臭氧浓度与作用臭氧为混合气体其浓度通常按质量比和体积比来表示。质量比是指单位体积 内混合气体中含有多少质量的臭氧，常用单位mg/L或g/m3等表示。体积比是指 单位体积内臭氧所占的体积含量或百分比含量，使用百分比表示如2%、5%、12% 等。卫生行业常用ppm表示臭氧浓度，即每立方臭氧混合气体中臭氧占该体积的 百万分之一为1ppm。臭氧浓度是衡量臭氧发生器技术含量和性能的重要指标。 同等的工况条件下臭氧输出浓度越高其品质度就越高。影响臭氧浓度的主要因素 有1、臭氧发生器的结构和加工精度；2、冷却方式和条件；3、驱动电压和驱动 频率；4、介电体材料；5、原料气体中氧的含量及结净和干燥度。臭氧产量是指 臭氧发生器单位时间内臭氧的产出量；臭氧浓度数值与进入臭氧发生器总气量数 值的乘积即为臭氧产量；通常使用mg/h,g/h,kg/h这些单位表示。臭氧发生器标 准中规定臭氧发生器规格型号使用臭氧产量表示和区分。小型臭氧发生器使用 g/h为单位，大型臭氧发生器使用kg/h为单位区分规格的大小。3 高压放电法高压放电法，又称介质阻挡放电法（简称DBD）。该方法是使用一定频率 的高压电产生高压电晕电场，电场中的自由高能电子使处于电场中的氧分子电离 分解成氧原子，经碰撞与氧分子聚合为臭氧分子。由于介质阻挡放电法具有相对 耗能低、产量大、浓度高、易操控等优点成为工业生产臭氧的主要方法。3.1介质阻挡放电法工作原理目前国内外文献广泛采用如图1 2所示板式结构臭氧发生器，发生器单元 主要由高压电极、覆盖在电极上的绝缘介质层、气隙和地极构成。当电极上通有 高压交流电时，电场中的气体就会被强电场击穿，在气隙间形成微放电，电离氧 气，产生臭氧。绝缘介质层的作用是增加微放电的面积和均匀性，有效地抑制放 电电流因不均匀而产生火花放电或孤光放电，使间隙内形成均匀而稳定的放电电 流。同时也减小了对放电室器件的损坏。I高匮电极阻挡介质层A 7气隙高压交流电、，.图12 DBD型臭氧发生器堵构 Fig. 1-2 Tlie stmt lure of DBD -lyp 以。ne gefierdtur MM UMM lb li a I IB II M Mii ii3.2介质阻挡放电法制备臭氧现状国外对臭氧技术的研究起步早，制备臭氧技术已趋成熟。臭氧发生器设计者 们在设计或改进介质阻挡放电臭氧发生器方面做出了许多研究，使臭氧的产生效 率和浓度成倍提高，臭氧发生器体积也大大减小。1 9 8 7年，日本的增田闪一 教授发明了 “高频陶瓷沿面放电臭氧技术”，使臭氧发生器的体积大大减少，冷 却也变得非常简单易行，臭氧的分解率也降低了，从而显著地提高臭氧生产率。 近年来，德国WEDECO、法圈TRILIGAZ、瑞士OZONIA、日本 富士和日本三菱等公司在臭氧发生器研究方面发展很快。对臭氧发生器作了大量 的改进，从电极结构和材料的选取、冷却方式的选取到供气源的选取，尤其是放 电电源部分，利用开关逆变技术将传统的工频高压（50Hz，1 0 0 0 02 0 0 0 0 V ）改为中高频中压（ 80020KHz,30006000V）, 降低了电压幅度，提高了臭氧产量，并节省了升压变压器体积和重量，总体上降 低了臭氧发生器运行成本。目前国外ITT WEDEC0公司己经生产出单机 容量为6 0 0 Kg / hO3的臭氧发生装置应用于巴西。我国臭氧生产技术起步较晚，上世纪7 0年代中期才开始进行研究及开发应 用，并在8 0年代能生产出单机产量为IKg/h的工频臭氧发生器。随后10年 间，随着臭氧应用的扩大和国家的支持，臭氧制备技术有了很大的发展。但是， 国产大型臭氧发生器在技术上却没有明显的进步，还是以工频放电为主，尤其在 单机产量上没有突破，直至2 0 0 0年，我国仍只能生产出单机产量为2kg/ h的工频臭氧发生器。其存在的问题（1）工频电源体积大，耗能大，效率低； （2）臭氧浓度低、气体流量大；（3）放电介质已损坏，不易维护；（4）产品 规格小，设备体积大而笨重；（5）自动化程度低。近年来，许多科研单位和学 者对中频臭氧发生器进行研究，并吸取国外先进的技术和经验，在研制中频臭氧 发生器方面取得了可喜的成果。2 0 0 0年后，由青岛国林公司相继研制成功了 3kg/h、10kg/h、20kg/h、50kg/h大型中频臭氧发生器， 为我图在大容量臭氧发生器领域填补了空缺。但由于大容量臭氧技术还不够成熟， 还不能在国民经济中得到广泛应用。臭氧具有高效杀菌、消毒和污水处理等能力，在环境治理、医疗卫生等各方 面得到应用。然而我国对臭氧的应用还处于有限的领域，其原因在于我国在臭氧 制备技术方面发展比较晚，同时受到了材料，机械加工以及变频技术的限制16 J，严重制约了臭氧制备的发展和应用。因此设计大产量、低耗能、高可靠性的 臭氧发生器成为我国广泛应用臭氧的关键。13、臭氧发生器工作原理当含氧气的气体通过两个电极间的放电间隙时，部分氧气分子（02）会被转 化为臭氧（03）从而实现臭氧制备（见图1）。当高压电极上带有变化的高电压 时，电极之间的放电间隙处会产生微放电，氧气分子被分解为自由态的氧原子0, 部分自由态的氧原子与未分解的氧气分子重新结合生成臭氧（03 ）即0+02 = 03， 被称为“电晕放电”或“无声放电”。净切 4.U1J.JPSU f工，事实上施加在电极上的电能只有一部分用于制备臭氧，制备过程中同时还会产生 热量，需要通过冷却水来有效冷却臭氧发生模块。臭氧制备过程受原料气的质量 和冷却水的温度影响比较显著，温度越低，臭氧制备效率越高。2、臭氧发生器结构组成现行臭氧发生器主要运用介质阻挡放电法，其系统组成可分为四部分：空气处理系统、冷却系统、电源系统、臭氧合成系统。每个分系统在臭氧制造过程中都起着相当重要的作用，其工艺流程图大致如下：配电柜堂溢查勘皆高（5黄压牌2.1、气源处理系统I、空气源系统空气源臭氧发生器系统是指以空气为原料，经过简单的工艺（空压机）干燥 处理后送入臭氧合成系统产生臭氧的装置。技术指标：空气露点-45 C 粉尘0.01ppmII、臭氧发生器富氧源系统氧气源系统是指空气经过压缩干燥等多道工序处理后，以高纯氧气的形态送入臭氧合成系统的装置。压缩机一冷凝器一贮气罐一水过滤器一油过滤器一冷干机一油过滤 器一干燥机一粉尘过滤器一换热器一减压阀一流量计一臭氧合成 技术指标：气源露点V -50 C氧气纯度60%-90%粉尘0.01ppm 氧气源系统构成图III、臭氧发生器纯氧源系统：纯氧源系统是指用制做好的液态氧经汽化器汽化或纯氧（存储在氧气灌中）、 气源处理系统处理后，送入臭氧合成系统的装置。液氧贮罐一汽化器一减压阀一过滤器一流量计一臭氧合成上述设备的设计和选型应根据臭氧系统产量和臭氧浓度指标及系统运行条件来 细心选型确定。纯氧气源系统构成图2.2、臭氧发生器冷却系统臭氧合成过程中大约90%电功率被转换成热能，具有稳定高效的冷却系统 是发生器长期运行的根本保障。冷却系统主要对放电单元外电极进行冷却和对进 入放电单元的气体进行调节以保证臭氧产量的稳定。冷却系统通用分为开路循 环和闭路循环两种，通常情况下大型臭氧系统采用闭路循环冷却，中小型臭氧系 统采用开路循环冷却。1、开路循环是指冷却剂经放电室进入交换器直接排放（如下图）。2、闭路循环是指冷却剂经循环泵加压后通过放电室交换器闭路循环的系统（如下图）。水尊闭路循环rfl. pta芝口外空放电室块交换器冷却水出r调节水箱3.3、臭氧发生器电源系统电源系统是臭氧合成过程中最关健的部分，电源系统不仅与臭氧系统稳定可 靠工作有关，而且与臭氧合成效率运行成本有关。臭氧电源目前运行的有：工频 电源、中频电源、高频电源三种。1.工频电源系统 市电一控制柜一电压调器一高压变压器一高压2. 中频电源系统 市电一控制柜一整流器一变频器一电抗器一高压变压器一高压 中频电源频率般在400800Hz之间，分固定中频和可调中频两种。大功率器件为可控硅IGBT。3. 高频电源系统 市电一控制柜一整流器一变频器一电抗器一高压变压器一高压 高频电源一般指频率在1000Hz以上，分固定中频和可调中频两种，大功率器 件为可控硅 IGBT 。4. 控制系统 臭氧电源控制是一项较为复杂、技术含量很高系统它既能保电源主电路能够在任 何情况下恒流恒压运行又能实现系列化的在线检测控制具体特点如下a. 可实现远近程控制b. 可实现臭氧气体浓度的在线检测和控制c. 可实现水溶度在线检测和控制d. 可实现气体流量压力自动检测和调节e. 可实现进气出气进水出水温度在线检测和报警3.4、臭氧合成发生系统放电室是臭氧产生的关健部分采用不同的介质，放电室结构有所不同。这里 只对气隙放电产生臭氧的放电室做一介绍。1.放电室结构是由一个或多个放电单元并联组成的，结构如下图：放电室由放电室桶体、进、出水口、进、出气口、视镜、蜂窝端板、外电 极、放电体、介质、连接件、高压保险高压接线柱组成。2.高压保险（如下图）:3.介质（如下图）:3、臭氧发生器核心技术3.1、介质层厚度和介质材料对发生管性能的影响从臭氧发生器的组成结构可知，单根发生器管的结构和材质，特别是介质层 厚度和阻挡介质材料，对整个臭氧发生器系统性能有很大的影响。文献和文献在 假设介质材料和气隙中的气体都是均匀的前提下推导出了阻挡介质和放电气隙 中的电强强度E E g和放电空间平均电流密度，的表达式为：E =, E =dd l E +1 E g l 8 +1 8d g g dd g g d.2e2n2e2n uEJ = e E = edm v g m v(l 8 +1 8 )ee d g g d式中，u为外加电压，8巴和8 d分别为气体介电常数和阻挡介质层的介电常 数；1和1分别为气隙距离和阻挡介质层厚度；e为电子量；n为电子质量；vg de为电子的有效碰撞频率。由上式可以看出，u. 1 . 8 . 1 一定时，j随8增大而增大；当u. 1 . 8 . 8g g ddg g d保持不变时，j随l增大而减少，通过这一关系可以得出，对不同材料而言，保 d持气体间隙和外加电压不变时，放电强度随阻挡介质介电常数的增大而增大；对 于相同材料，当外加电压不变时，放电强度随阻挡介质层的厚度的增加而减小， 因此为了获得高产量的臭氧发生管，应选用介电常数较大、且较薄的材料。但必 须指出的一点是，如果介质阻挡层的厚度太薄，臭氧发生管容易被击穿，不利于 整个发生器系统的正常工作。3.2、电极形状和材料的选择除了介质层的厚度和材料对臭氧合成有重要影响外，电极的形状和材料对臭 氧的产量和合成效率也有较大的影响，为验证电极形状和电极材料对臭氧产量和 合成效率的影响，人们不仅试验了传统的的简单板状电极、圆筒/圆柱状电极还 试验了新颖的丝状电极、网状电极、弹簧电极、空心电极甚至水做的电极。在研 究和试验过程中发现，这些新颖的电极不仅能降低放电维持电压，而且可以提高 臭氧合成的效率，但这些技术目前还不达不到工业的要求。直到目前为止，人们 还很难对电极的形状和材料的设计给出适合的标准，因此设计合理的电极形状和 选择适合的电极材质将成为设计高效臭氧发生管的重要方向之一。3.3、冷却系统对臭氧合成的影响从热化学理论计算得到得臭氧合成得能量利用效率理论值是12009 / kWh，但 实际中却远远达不到该数值，实验表明输入臭氧发生器中能量只有412%用于 臭氧合成，其余绝大多数的能量都转换成了热量，而氧气合成臭氧为一可逆过程， 发生器内的温度和输入发生器中的气体稳定越高，臭氧越容易分解，造成臭氧产 量的减少，文献给出了某一特定条件下，发生器进气温度和冷却水温度与产量的 关系曲线图，并由此得出了，发生器进气温度每降低5C，臭氧产量大约可以提 高8%；冷却水温度每降低5C，臭氧产量可以提高9%的重要结论。从这一结论 中，可以看出冷却系统对臭氧发生器系统的重要性。为设计合理得冷却系统，人们试验了单水冷、双水冷或双液冷（外电极采用 水冷、内电极采用油冷），在这些冷却系统中以双液冷的效果最好，但价格也最 昂贵，除了设计不同类型的冷却系统外，人们还提出了改善现有冷却系统的两个 措施，一是降低冷却介质的初始温度、降低工作气体的温度和增加冷却介质的流 量；二是强化冷却介质的扰动效果，增加发生器侧的传热系数。3.4、中高频型臭氧电源方案中高频型臭氧电源方案是将市电或动力电源经过“交一直一交”变频电路 得到的交流电源，再经升压变压器给发生器供电。目前主要通过负载谐振的方式 获得中高频率电源。由于电路工作频率的提高，变压器和发生器的体积将极大地 减小，大大提高了电源的功率密度；变压器的副边补偿电感的串接可使电路工作 在准谐振状态提高了电源的功率因数和效率；先进的控制方案，可使电路对臭氧 的产量进行方便调节。与工频臭氧电源相比，中高频臭氧电源具有结构紧凑、生成的臭氧浓度高以 及能耗低等优点，因此将逐步取代工频臭氧电源。然而中高频臭氧电源容量的提 高主要取决于逆变回路开关管的类型和容量、变压器和谐振电抗器等磁性元器件 的性能、发生器承受的电压和电流以及电路各部份的散热冷却情况等。虽然微电子与电力电子技术的迅猛发展，使得设计人员可选择容量越来越大 和耐压越来越高的开关管，以绝缘栅双极型晶体管 IGBT f Insulated Grid BipolarTransistor）为例，目前容量为1S00V/ 800A的IGBT频率已经达到10KHz， 而600V / IOOA的硬开关工作频率可达150kHz。但中高频电路工作会产生大量的热 能，限制了工作频率的进一步提高。另外随着发生器容量的提高，发生器内部所 用的发生管数目增多，发生器的等效电容增大；要维持和提高大功率臭氧电源的 频率就必须减小电路的补偿电感数值，而大功率谐振补偿电感和高漏抗变压器的 设计和制造一直是一个难题。因此在这些因素制约下的大功率臭氧电源频率不可 能做到很高，按照目前商业化水平，容量为公斤级以上的臭氧电源的频率低于 2KHz甚至工作在几百赫兹，属于中频电源的范畴。然而，由于DBD型负载的特殊 型，人们对中频电源供电的DBD型负载的研究历史还不是很久，并且存在一些技 术难点，这些技术难点体现在以IIIF方面：(1) 由于负载放电后电容突增，即电路中的容抗的突然减小，这难以得到供 电电源与负载的最优匹配条件。(2) 电路工作时，电路的参数会随之产生波动，如何抑制参数波动的影响也 是供电电源的研究中的难点之一。(2) 大容量磁性元件的材料和制造工艺的限制，难以设计和制造出满足与中 频供电要求的中、高频变压器。(3) 同时，由于发生器具有放电现象，会对其他工作设备产生严重的电磁干 扰，如何准确的检测电路中的电气参量，使电路获得可靠的过压、过流等故障保 护也是设计需要特别注意的问题。4、臭氧发生器发展前景4.1国内市场需求前景广阔随着我国经济的高速发展、环保意识的增强和人们对臭氧认识水平的提高， 不同行业对工业用大型臭氧发生器的需求将逐步增加。目前国内企业所面临的问题不是工业用大型臭氧发生器有没有市场，而是有 没有能力生产更大规格臭氧设备，性能和技术指标能不能满足用户的需要。以自 来水行业为例，目前在国内使用的进口臭氧放生器单机产量都在10kg/h以上， 正在筹建之中的广州南州水厂、深圳毕架山水厂，臭氧的需求量分别为140kg/h 和90kg/h，要求单机产量都在30kg/h以上，这使我们国内的生产企业望尘莫及。 由此可以看出，我国自来水行业不仅对臭氧的需求量的大，而且应用臭氧也仅仅 是个开端，随着国家对自来水水质的要求越来越严格和人们健康意识的逐步提高， 先进的臭氧+生物活性炭工艺必将代替传统的水处理工艺，不同规格的大型臭氧 放生器都将面临巨大的市场需求，希望各生产企业能加快科研的步伐，把握住市 场机遇。另外，国内的污水处理、中水回用、香料合成及化工氧化等领域，对大型臭 氧放生器的需求量也与日俱增，一般规格在1-10kg/h，国内生产企业应以次为 台阶，在三两年内生产出更大产量的臭氧放生器(10-30kg/h)，才能与进口设 备相抗衡。4.2国产大型中频大功率臭氧放生器的研制取得可喜成果国外大型臭氧放生器的放电频率一般采用中频，臭氧产量大，浓度高，耗电 省，而我国在过去的二十多年中一直沿袭生产工频臭氧放生器，因为各种技术问 题，单机臭氧产量只能在1kg/h左右。近几年，一些新兴的臭氧生产企业加大了 对中频臭氧放生器的研究，并取得了突破性进展。由青岛市臭氧应用工程技术研 究中心与青岛国林臭氧应用研究所、青岛国林实业有限责任公司联合开发，汲取 了国内外先进的技术和经验，成功研制了大功率可控硅中频电源、中频高压变压 器、可连接式搪瓷涂层高压电极及高压熔断器等一系列产品，解决了生产大型中 频臭氧放生器的关键性技术难题。2001年底，空气源1kg/h中频臭氧放生器调试成功，各项指标达到设计要 求；2002年11月，两台空气源3kg/h中频臭氧放生器在杭州香料香精有限公司 调试成功并投入使用，现已稳定运行一年多的时间；2003年6月，氧气源6kg/h 中频臭氧放生器也已调试成功，臭氧浓度可达6% 8%。2004年2月，研制的 10kg/h臭氧系统采用液氧为气源，电源采用数字控制技术，为适应自来水的需 要，设计臭氧浓度为5-10%，运行压力为0.05-0.15Mpa。经过近三个月的厂内运 行试验，进一步验证了该设备臭氧产量、浓度、可靠性、稳定性的有效性，运行 参数达到了预期的设计要求。2012年。青岛国林成功研制出的120Kg/h产量的 大功率臭氧发生器，它的成功研制，将大大提高我国现有臭氧技术产品制造水平， 是替代进口设备的理想产品。行业内有关资深专家进行了现场考察及检测，予以 了高度评价，并对国内能生产大型中频臭氧放生器而感到由衷的欣慰。4.3大功率臭氧市场正迎来高增长期随着今年国内不同地区爆发的一系列的饮用水危机，城市自来水厂的传统处 理工艺面对日益恶劣的水源水正遭受前所未有的质疑。事实上，除了今年一些极 其特殊的自然因素外，我国自来水的工艺多年来已经承受着越来越沉晕的压力， 小规模的水质事故年年都有发生，只是今年的情况让地方政府和自来水厂有些措 手不及。同时，今年正值我国新的饮用水水质标准开始实施。旧的水质标准的达 到尚无法保证，新的标准就更足让我们的饮用水安全成为社会关注的焦点。党和 政府对此十分重视，国务院召开专门的工作会议讨论饮用水的保障问题，这也是 前所未有的。在水源持续恶化，新标准兀始执行的双重压迫下，我国的自来水厂 将不可避免地面临工艺改造的不二选择。臭氧活性碳工艺在经过了多年的倡导、 实验、检验和规模化运行的基础上已经成为了自来水厂工艺改造的可靠保证。尤 其在一些经济发达，水源状况恶化的地区，臭氧将在未来的5年内成为自来水质 量保证的有利工具，其市场的规模将不容质疑。尽管到目前为止，自来水厂的臭氧设备选择的主要目标依然是几家大的围外 厂商，但国内的一些企业凭借一定的技术储备，良好的沟通，相对低廉的价格和 周到的服务，正在一步步接近主流市场，相信在很短时间内，国内厂商提供的大 型臭氧发生系统将成为一些中小自来水厂的有力竞争者。为了规范市场，公平竞 争，也为了保护国内企业的合法权益。臭氧专业委员会与水深度处理研究会在建 设部城建司的指导下，正在抓紧调研和编写生活饮用水净化III臭氧设备系统选 购指南，相信这一指南的推出将很大程度上对臭氧设备市场的规范起到积极的 推进作用。5、全文总结本文以大功率臭氧发生器为研究对象，在比较全面地综述了国内外臭氧发生 技术的成果和现状得基础上，同时也着重介绍了现如今最为先进的介质阻挡放电 法臭氧发生器，进一步研究了整个经济市场对于大功率臭氧发生器的需求性。取 得成果如下：(1)通过结合查找国内外大功率臭氧发生器资料，我们不难发现，由于国内臭 氧技术起步慢等原因，国外的臭氧技术已相当成熟，特别是在水处理等行业，而 国内的设备却很难能符合实际工程实施中的要求，因此，加快进度设计出与国外 技术相差不远的大功率臭氧器肯定能在国内有一定市场，同时能避免我们被国外 的高新技术垄断的现状。(2) 通过介绍了目前最为先进的借助阻挡放电法臭氧系统，我们发现其最为 关键的两个核心技术就是供电电源和臭氧发生室，国内大部分使用的放电介质为 搪瓷或者玻璃，而国外在其中加入了各自独有的技术，增加了单位时间的臭氧释 放量和臭氧浓度，同时，研制出更为高效的电源也是大功率臭氧发生器的一项至 关紧要的技术。(3) 目前国内所运用大功率臭氧发生器消毒的工程案例并不是很多，究其原 因，主要是因为国内技术的不完善，引进技术需要花费巨大成本，且维修较为麻 烦，因此，一套完善的大功率臭氧发生器应用系统在国内的出现肯定能填补全国 在水处理臭氧消毒等领域的空缺。综上所述，大功率臭氧发生器在国内拥有非常好的市场前景，受制于技术上 的不完善，所以现在并没有达到其预期的鼎盛状态，对于研制更为高效节能的大 功率臭氧发生器，国内许多厂商都在做出自己的努力，例如青岛国林，新大陆等 等。因此，整个设备体系完整的臭氧消毒系统的成功研制在国内肯定能占有其一 席之地。