臭氧系统结构组成
大型臭氧发生系统一般由气源,臭氧发生器, 电源系统,冷却水系统,PLC控制系统,臭氧投加及尾
气破坏系统组成,此外,还有大量的辅助设备如测量系统,阀门及管道等,如下图所示:

- 高效免维护放电室
臭氧系统的核心技术和设备是发生器中的放电室,直接影响设备的运行效率和可靠性。宜清源QY系列臭氧发生系统采用多项具有自主知识产权的模块化板式微间隙陶瓷介质阻挡放电设计,不仅使运行的效率大大提高,而且增加了系统连续运行的安全可靠性。臭氧系统的技术参数,如最高臭氧浓度是300mg/l, 额定臭氧浓度160mg/l, 单位臭氧耗电量是7.1kwh,已经达到国际同类产品的先进水平。
由于采用微间隙放电技术, 使系统运行电压降低为2-4 kV, 远低于陶瓷板绝缘介质的耐压水平,有效地避免了介质击穿短路故障的发生, 提高了运行可靠性。此外, 由于采用高频放电技术,提高了臭氧发生器的工作效率并且使发生器的尺寸显著减小。
臭氧发生器放电单元所采用的模块化设计方法, 使设备的安装, 检修和维护工作更加容易; 设备全部采用高质量的耐臭氧材料如航空级铝合金,不锈钢SS316L, 聚四氟乙烯(PTFE) 制造, 保证系统长期运行的可靠性。由于放电工作面采用特殊的纳米材料处理,无腐蚀和污染之虞,终身免维护。
- 高频高压电源
与传统的臭氧发生器中频 (<1kHz) 电源不同,宜清源臭氧系统采用高频(8-10KHz)电源技术。结合微放电间隙设计,可以有效提高臭氧生成效率, 减小发生器的体积和占地空间。系统采用高效逆变电源, 保证臭氧系统长期运行的可靠性。高频逆变电源输出经升压系统输出正弦波高压, 经高压电缆与发生器放电室相连。在高频高压的作用下,放电间隙产生冷态等离子体放电生成臭氧。
PLC控制系统
臭氧系统的控制可以通过PLC控制柜上的人机界面手动实现, 也可以通过以太网与工厂的控制中心联网实施远程监控。手动模式下,根据运行要求输入臭氧产量,系统会自动调整运行参数如气体流量,气体压力和功率使系统输出的臭氧产量和浓度达到设定要求;系统也可以设定为完全自动控制的运行模式, 即根据水厂处理水量、水中臭氧浓度或尾气臭氧浓度, 在保证发生器出口臭氧浓度不变的条件下自动调整臭氧产量来满足臭氧添加量的要求。系统主要运行参数可以在人机界面或控制中心实时读取。此外, 控制系统会监控异常的运行状态, 适时发出报警信号或紧急停机。
臭氧投加与尾气破坏系统
臭氧生成后通过不锈钢管道传输到接触池底部的陶瓷或钛板微孔曝气器,释放后形成微小气泡,与自来水或污水充分混合达到深度氧化效果。95%以上的臭氧会在接触池中被吸收利用, 少量剩余臭氧则通过尾气破坏系统分解成氧气排入环境大气中。破坏器一般采用高温加热(380℃)或加热催化(40℃)的方式分解臭氧。高温加热方式电能消耗量大,但运行可靠。加热催化方式具有较好的经济性,使用前应考虑尾气中是否含有使催化剂中毒的成分如氯、硫。采用加热催化方式的破坏器一般包括除雾器,加热器,催化剂床,风机和独立的电源控制柜。催化剂的质量决定了破坏器的性能和寿命。宜清源臭氧尾气破坏器采用优质进口臭氧催化剂,正常使用寿命可以达到5到10年, 分解后的臭氧浓度低于0.15ppm, 达到环境排放的标准要求。如果条件允许,臭氧尾气也可以不经过破坏器,直接利用以节约投资和运行费用。
- 配套设备与管道
宜清源臭氧系统一般选用国际或国内一流品牌的配套设备如臭氧仪表、流量计、换热器、阀门、传感器、水泵等来保证系统运行参数的可靠性。每一种辅助设备在出厂前都要经过严格测试以确保质量,辅助设备设有统一的编号,方便查询,登记, 安装及维护工作。与臭氧接触的管道及设备全部采用优质不锈钢SS316L材质,可以有效预防由于腐蚀造成的臭氧损失和管道泄露, 臭氧管道中的接口全部采用焊接或法兰连接, 密封材料采用聚四氟乙烯 (PTFE), 可以保证臭氧系统零泄露长期可靠运行。冷却水系统一般采用PE、不锈钢SS304L或SS316L管道连接。
气源的选择
臭氧系统可以根据用户的使用条件选用空气或氧气作为气源, 无论采用哪一种气源,使用者都应保证进入臭氧发生器的气体质量:露点一般小于零下60度,气体无尘无油。氧气源则有三种方式,分别是现场制氧(PSA或者VPSA)、液氧和管道氧气。用户可以根据工程的实际情况选用合适的气源。臭氧设备的投资和运行费用会因气源的不同有较大差别;此外,现场制氧设备的噪音问题也应给予充分考虑。
运行费用
臭氧系统的运行费用主要包括气源和臭氧发生器用电的费用,如果冷却水不能再利用,也要考虑在内。采用不同气源的臭氧发生器运行费用会有较大差别,下表列出了10KG/小时的臭氧应用系统在采用液氧、PSA和VPSA制氧机作为气源时,系统运行费用比较。 表中计算运行费用时采用的参数:液氧价格是1.2元/千克, 电费是0.9元/kwh。
液氧气源与制氧机在10Kg/h臭氧系统年运行维护费用比较
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分类
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液氧气源
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PSA制氧机
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VPSA制氧机
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系统总耗电量/小时
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75 KWh
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200KWh
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120 KWh
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氧气消耗量/小时
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64 NM
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0
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0
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年运行电费(万元)
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59.1
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157.7
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94.6
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年运行氧气费用(万元)
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95.5
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0
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0
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年维护费用(万元)
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2
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8
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10
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合计
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156.6
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165.7
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104.6
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臭氧添加量
合理的臭氧添加量可以根据使用条件和预期处理效果通过小试或中试确定,臭氧添加量过低会达不到处理效果; 过高不仅会造成投资的浪费,还有可能产生有毒的副产物如溴酸盐超标,对于不同的臭氧应用领域, 臭氧的添加量范围和反应时间有较大区别, 在下表中列出仅供参考: