大型臭氧发生器的研制开发-【中科三氧】

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大型臭氧发生器的研制开发


  目前,我国大型臭氧发生器以管式为主,介质材料主要为玻璃和搪瓷,采用中频或高频电源,具有应用实例的国产臭氧发生器最大单机产量为80k留h,臭氧浓度为150mkg/h随着我国近年来在大型水处理、烟气脱硝等领域对100kg/h级大型臭氧发生器需求的出现,研制100kg/h级大型臭氧发生器,对满足我国市场需求、缩小与国际领先水平的差距,具有重要的现实意义和经济效益。
  
  1.研制目标
  
  120kg/h臭氧发生器的主要研制目标为:研究应用于饮用水处理、污水处理、烟气脱硝、化工氧化工程中的大型臭氧发生器核心器件及关键技术,通过技术创新和自主研发提高设备各项性能参数,使单机臭氧产量达到120k留h,性能指标达到国际领先水平;同时具有实现产业化生产的基础,以满足国内饮用水等行业对臭氧设备日益增长的需求,提高国家饮用水领域臭氧设备的国产化配套率,为国家饮用水安全提供设备保障。
  
  1.1技术指标
  
  I氧气源,额定臭氧产量120kg/h,额定臭氧浓度150mg/L,臭氧电耗<8kw.h/kg;
  
  II氧气源,臭氧产量90kg/h,臭氧浓度180mg/L,臭氧电耗<10kw.h/kg;
  
  III其它性能满足行业标准CJ/T 322-2010《水处理用臭氧发生器》的要求。
  
  1.2核心技术研制
  
  (1)开发高效臭氧发生单元,提高单位面积的臭氧产率;研究具有良好散热性能的大型臭氧发生室结构,有效控制臭氧发生单元的工作温度,提高臭氧浓度和产量;
  
  (2)研制高效的臭氧发生器专用大功率中频逆变电源,包括主电路、电源控制与监测单元和高压变压器,满足大型(120kg/h>臭氧发生器的电源容量要求,降低臭氧单位电耗,保障电源稳定性。
  
  (3)研究大型臭氧发生器全运行过程的自动检测和控制技术,实现大型臭氧发生器系统在线检测和智能控制。
  
  2.研制开发主要路线
  
  臭氧发生器主要包括臭氧发生室、臭氧电源系统和控制系统,其中发生室上集成了管路、仪表和阀门,为发生室提供气源和冷却水;电源系统主要作用为把常用工频380V电源转化为臭氧放电所需的中频高压电源;控制系统一般集成于电源柜内,主要实现对整个臭氧发生器的集成控制和调节。
  
  臭氧发生室的设计应首先核算出项目所需的总放电面积、气量和冷却水量;臭氧专用电源应首先确定电源容量、电路结构形式及控制形式;臭氧发生器控制系统应首先确定检测参数和控制点。确定完以上方案才能进行具体的设计。
  
  3、臭氧发生室设计
  
  3.1臭氧发生单元及放电面积设计
  
  臭氧发生室设计的核心工作为臭氧发生单元的设计及放电面积的确定。
  
  针对指标要求,需研制新型高效臭氧发生单元,该臭氧发生单元包括高压电极、接地电极和介质管,介质管插在接地电极中并形成第一放电气隙,高压电极插在介质管中并形成第二放电气隙,高压电极上设置有高精度支撑装置,高压电极通过高精度支撑装置装配于介质管中。该臭氧发生单元己研制期间申请发明专利。
  
  经过对上述臭氧发生单元多次试验,在水温25℃条件下,在臭氧浓度达到150mg/l时和180mg1L时且稳定工作2小时后,每间隔20min测试出臭氧产量、电耗等数据,通过多次实验数据计算出每平方米放电面积臭氧产出率,以此计算出120kg/h臭氧产量所需的理论放电面积。根据理论放电面积和安全系数,设计了120kg/h臭氧所需的放电面积。
  
  3.2冷却水参数设计
  
  (1)冷却水温度的确定
  
  通常情况下,在介质阻挡放电过程中,约90%的电晕能量最终是以热的形式释放出来,积累在放电空间内,通过外侧的冷却水带走。散热对臭氧产量的影响非常大,冷却水温度与单位臭氧产生能耗或臭氧产生量降低之间存在确定的相对关系,典型的相对关系如下图所示,冷却水温超过30℃后即引起臭氧产量快速降低。
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