臭氧发生器选用技术指南.doc

臭氧发生器选用技术指南目 录第一部分 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O3，是氧气（O2）的同素异性体。臭氧分子是由三个氧原子组成，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O2O3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，0时的溶解度（mg/L）49.16401个大气压，0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O32.07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： 2O33O2285kJ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时，分解非常剧烈，达到270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6.2510-5mol/L(3mg/l)时，其半衰期为530min，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（20），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0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20，PH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臭氧与亚铁的反应 3Fe2 2O3 3Fe3+ +3O2 臭氧与Mn2+的反应 Mn2+O3H2OMnO22HO2 （易） Mn2+O3H2OMnO4-2H（难）臭氧与硫化物的反应 H2SO3SO2H2O 3H2S4O33H2SO4臭氧与硫氰化物的反应 CNS2O32OHCNSO322O2H2O CNSO322O3CNOSO422O2臭氧与氰化物的反应 CNO3CNOO2 CNO2HH2OCO2NH4 NH4CNONH2CONH2 NH2CONH2+O3N2+CO2+2H2O总反应为： 2CN2HH2O+3O3N2+2O2+2H2CO3臭氧与氯的反应 3Cl2+6O32ClO2+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。 OOH R2C=CR2 + O3 R2C + R2C=O G （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：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，在系列苯萘菲嵌二萘蒽中，其反应速度常数逐渐增大。其反应如下：OH OH OH O3 + O3 OH OH OOO H2O COHC O OOH OOH OH COOH COOH COOH COOH O3 + + O3 CO H C H OOH OOH C=OH H C=O H （丁醛）COH O COH O （丁酸） （3）对核蛋白（氨基酸）系的反应R2S + O3 R2SO O O ( O )3P + O3 ( O ) + P+O （三苯磷酸盐） R2NCHR + O3 R2NCHR （氨基醇）R3N + O3 R3H+ + O-OH RNOH RN=O RNO （羟氨） （硝基化合物）O H OH HR2NCH2R + O3 R2 NC=O + RCOH O（氨基醇） （氨基醛） （有机酸） （4）对有机氨的氧化 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0.1ppm，接触时间小于8h。由于臭氧的臭味很浓，浓度为0.1ppm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 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。臭氧：O3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脱色给水排水印染废水杀菌给水排水游泳池水族馆饮料用水氧化精细化工纸浆漂白去除氨氮、COD自来水去铁香料生产除臭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：1.1 臭氧发生单元 ozone generation unit组成产生臭氧的最基本元件。1.2 臭氧发生装置 ozone generation device安装臭氧发生单元的装置，俗称“臭氧放电室”。1.3 臭氧电源装置 power supply unit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。1.4 臭氧发生器 ozone generator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。1.5 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。1.6 介质管（板） dielectric tube (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。1.7 介质强度 dielectric strength材料能承受而不致遭到破坏的最高电场强度。1.8 电晕放电 corona discharge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。1.9 辉光放电 glow discharge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2.1 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。2.1.2 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501000Hz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。2.2 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。2.3 *臭氧类型标记*实业有限责任公司/*臭氧装备有限公司企业标准Q/02 GLG0012006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3.1 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/02 GLG0012006臭氧发生器。3.2 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；3.2.2 *实业有限责任公司企业标准Q/02 GLG0012006臭氧发生器。注意：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；标准与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。4.1 温度臭氧发生器设计环境温度范围为040。4.2 湿度臭氧发生器设计相对湿度90%。4.3 冷却水臭氧发生装置以水为冷却剂，冷却水温度以15-20为宜，一般要求不高于28。冷却水温度32时，臭氧发生器能连续工作运行，但30冷却水的臭氧产量比15下的额定产量要低1020%。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，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。4.4 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，最好能低于-55；4.5.2 含油量：要求含油量低于0.01mg/m3(21)，最好能低于0.003mg/m3(21)；4.5.3 杂质颗粒度：要杂质颗粒小于1m，最好能小于0.01m；4.5.4 温度：一般要求温度不高于25；4.5.5 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。 4.6 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380V/3ph/50Hz臭氧浓度氧气源80 mg/L 120mg/L工作电压4.5kV空气源20 mg/L 35mg/L工作频率800 Hz 1500Hz进气流量氧气源10 Nm3/hkgO312Nm3/hkgO3气源露点-45空气源35 Nm3/hkgO350Nm3/hkgO3进气温度20左右功耗氧气源8 kW/kgO310kW/kgO3工作压力0.05MPa0.15MPa空气源14.5 kW/kgO 17kW/kgO3冷却水温度28以下冷却水流量氧气源1.7 T/hkgO32T/hkgO3冷却水温升34空气源3 T/hkgO34T/hkgO36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。6.1 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。6.1.1 碘量化学法臭氧O3作为氧化剂通过与KI反应生成游离I2显色，再用硫代硫酸钠Na2S2O3标准液滴定产生反应至无色，符合1molO3:2molNa2S2O3的定量关系。其计算公式为：Co3（ANaB24000）/Vo （mg/L）式中 CO3臭氧浓度 mg/L ANaNa2S2O3标准液用量 mL B Na2S2O3标准液浓度 mol Vo臭氧气体采样体积 mL操作方法详见CJ/T3028.2-1994。说明 ：（1）Na2S2O3标准液浓度在测定标准型发生器时（Co310mg/L）一般用0.10mol。在用于测定低浓度臭氧时（Co31mg/L），应选用0.01mol，否则滴定量太少，降低测定精度。（2）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Co3偏高。当使用转子流量计（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。（3）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（10mg/L）时应应用两个采样瓶串联，以保证测定精确。6.1.2 紫外吸收仪器测定为253.7nm的紫外光对臭氧具有最大吸收值并符合比尔朗伯定律，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。6.2 臭氧产量 6.2.1 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。 6.2.2 气体转子流量计 工业级 6.2.3 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1.01325105Pa）。 6.2.4 臭氧产量的计算 DO3 =CO3 Qn (g或mg) 式中 DO3臭氧产量，g或mg。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()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）：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。6.3 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15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/L2.3303.8507 10210 14812179发生量kg/h1612302420电耗kWh/kgO3152081012气量Nm3/h5332402941621127臭氧发生器技术要求7.1 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。7.1.5 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。7.1.6 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。7.1.7 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。7.1.8 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。7.1.9 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。7.1.10 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： 前面四个格表示基本类型标记，具体规定如下： 臭氧产量单位，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：O，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；O2O3冷却水高压电极冷却水以氧气为气源，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OD-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：ZL 01 2 69045.7）， 结构如右图所示。小型机放电室外型如下图所示：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：ZL 01 2 68920.3）。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：a含水量：要求气源露点低于-45，最好能低于-55；b含油量：要求含油量低于0.01mg/m3(21)，最好能低于0.003mg/m3(21)；c杂质颗粒度：要杂质颗粒小于1m，最好能小于0.01m；d温度：一般要求温度不高于25；e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：a按一定的工艺要求处理空气，使之达到上述要求；b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 后冷却器 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1.0MPa、0.7MPa、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，为防止冰塞，冷干机内部制冷系统蒸发器设置温度都在0以上，因此冷干机在额定压力下仅能获得大约常压下-20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42、环境温度38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3035404245505560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2025303538404550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以下，最低可达-70，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1atm，温度20，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0.690.750.810.870.941.001.061.131.191.251.311.38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3-5m；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0.01m（最好一级0.01m加一级0.001m），一般应在0.01m过滤器前加装1m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1m（最好一级1m加一级0.01m）。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)1/2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 冷凝器 贮气罐 除油过滤 干燥机 PSA制氧机氧气缓冲罐 除尘过滤 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 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1Nm3/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 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QO）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=7.85 Nm3/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=9.24 Nm3/min；空气压缩机的排气量应为9.24 Nm3/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，环境温度（风冷型）40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