臭氧發生器

 

臭氧發生器是用于制取臭氧氣體(O3)的裝置。臭氧易于分解無法儲存,需現場制取、現場使用(特殊情況下可進行短時間的儲存),所以凡是能用到臭氧的場所均需使用臭氧發生器。臭氧發生器在飲用水,污水,工業氧化,食品加工和保鮮,醫藥合成,空間滅菌等領域廣泛應用。臭氧發生器產生的臭氧氣體可以直接利用,也可以通過混合裝置和液體混合參與反應。

 

原理

 

獲得方法

利用高壓電離(或化學、光化學反應),使空氣中的部分氧氣分解聚合為臭氧,是氧的同素異形轉變過程;亦可利用電解水法獲得。臭氧的不穩定性使其很難實現瓶裝貯存,一般只能利用臭氧發生器現場生產,隨產隨用。

 

臭氧發生器的分類

按臭氧產生的方式劃分,臭氧發生器主要有三種:

一是高壓放電式;

二是紫外線照射式;

三是電解式。

 

電路

臭氧發生器電路由三極管VT1、VT2與電感線圈L1-13、脈沖變壓器T、限流電阻器R1、充電電容器C3、雙向觸發二極管D5等組成推挽振蕩電路;濾波電感線圈L0,整流二極管VD1與濾波電容器C1、C2等組成半波整流濾波電路。 接通電源,交流220V電壓經LO濾波,VD1整流后,在C1兩端產生十280V左右的電壓,供給推挽振蕩電路。 在開機瞬間,VT1導通。由于C3的充電作用,雙向觸發二極管VD5截止。當C3兩端的充電電壓升至32V時,VD5被觸發而導通,使VT2導通。在VT2導通期間,C3逐漸放電,又使VT2截止。VTl導通后,在脈沖變壓器T的作用下,L1、L2上產生正反饋電壓,此電壓分別加至VTl和VT2的基極,使VTl和VT2交替導通與截止(即VTl導通時,VT2截止;VT2導通時,VTl截止),推挽振蕩電路振蕩工作。 推挽振蕩電路工作后,在脈沖變壓器T的二次側繞組L6上產生脈沖高壓,使臭氧發生片VG工作,產生臭氧。

 

同時,發光二極管VD7也點亮工作。元器件選擇VT1、VT2選用2SC2653或BU406型硅NPN高反壓三極管。要求電流放大系數β>100。(略)

 

發生器與放電管

臭氧系統的核心技術和設備是發生器中的放電管,直接影響設備的運行效率和可靠性。臭氧發生器采用微間隙介質阻擋放電設計,不僅大大提高了運行的效率,而且增加了系統連續運行的安全可靠性。設備的技術參數已經達到國際先進水平。

 

由于采用微間隙放電技術,使系統運行電壓降低為6~8KV,遠低于玻璃管絕緣介質的耐壓水平,有效地避免了介質擊穿短路故障的發生,提高了運行可靠性。

 

臭氧發生器放電單元所采用的??榛杓品椒?,使設備的安裝,檢修和維護工作更加容易。在保證進氣氣源質量的條件下,臭氧發生器放電單元連續運行的免維護時間可以長達5年。

 

高頻高壓電源

與傳統的臭氧中頻(<1KHz)電源不同,高頻高壓臭氧系統采用3~6KHz的高頻電源技術,結合微放電間隙設計可有有效提高臭氧生成的效率,減少發生器的體積和占地空間,從而減少土建設計及投資費用。逆變電源系統采用成熟的高頻電源技術,現場長期運行證明可以保證系統長期運行的穩定性。高頻輸出經升壓系統產生正弦波高電壓,經電纜與發生器相連,在高頻高壓的作用下,放電間隙產生冷態等離子體放電生成臭氧。

 

冷卻系統

雖然現代臭氧發生器的效率與傳統產品相比已經明顯提高,但有90%左右的電能不是用來生成臭氧而是轉變成熱量,如果這部分熱量得不到有效的散失,臭氧發生器放電間隙的溫度會持續升高甚至超過設計的運行溫度。高溫不利于臭氧的產生,但利于臭氧的分解,導致臭氧產量和濃度下降。我們設計的單循環冷卻水溫度超過系統設計溫度或水量不足時,系統會自動發出報警信號。

 

參數

 

臭氧濃度

臭氧為混合氣體其濃度通常按質量比和體積比來表示。質量比是指單位體積內混合氣體中含油多少質量的臭氧,常用單位mg/L、mg/m3或g/m3等表示。體積比是指單位體積內臭氧所占的體積含量或百分比含量,使用百分比表示如2%、5%、12%等。衛生行業常用ppm表示臭氧濃度,即每立方臭氧混合氣體中臭氧占該體積的百萬份之一為1ppm(英文parts permillion)。臭氧濃度是橫梁臭氧發生器技術含量和性能的重要指標。同等的工況條件下臭氧輸出濃度越高其品質就越高。

 

影響臭氧濃度的主要因素有:

1、臭氧發生器的結構和加工精度;

2、冷卻方式和條件;

3、驅動電壓和驅動頻率;

4、介電體材料;

5、原料氣體中氧的含量及潔凈度和干燥度;

6、發生器電源系統的效率(功率高,熱量轉化少)。

 

臭氧是一種氧化性極強的不穩定氣體,臭氧輸出濃度受多種因素的影響,其中腔體溫度是極重要的因素之一;臭氧在30度左右時,會在1分鐘內衰減一半。在40~50℃時衰減達到80%。超過60℃臭氧會馬上分解。

 

臭氧產量是指臭氧發生器單位時間內臭氧的產出量;臭氧濃度數值與進入臭氧發生器總氣量數值的乘積即為臭氧產量;通常使用mg/h;g/h;kg/h這些單位表示。臭氧發生器標準中規定臭氧發生器規格型號使用臭氧產量表示和區分。小型臭氧發生器使用g/h為單位,大型臭氧發生器使用kg/h為單位區分規格的大小。

 

2011年國家出臺了最新的國家標準,第一次規范了臭氧在不同用途中的濃度。

 

選型

臭氧發生器選型非常重要,應從以下幾個方面進行選型:

 

確定型號 

采購臭氧發生器時首先要確定其用途,是用于空氣滅菌除味還用于水處理。

 

用于空氣處理時,可選擇低濃度經濟型的開放式臭氧發生器,它包括有氣源開放式和無氣源開放式兩種最好選有氣源機型。該類臭氧發生器結構簡單價格低廉,但工作時溫度和濕度影響臭氧發生量。上述開放式臭氧發生器屬最簡單的臭氧裝置,對于要求高的場所空氣處理也應旋轉高濃度臭氧發生器??掌硎卑?0~50mg/m標準投放,食品藥品行業選高值??篩菘占浯棟』凰慵吹貿齔粞醯淖苡昧浚闖粞醴⑸韃浚?;

 

用于水處理時,不須選購高濃度臭氧發生器(臭氧濃度大于12mg/L),低濃度臭氧處理水是無效的。高濃度臭氧發生器為標準配置含氣源及氣源處理裝置和臭氧發生裝置。小型的可設計呈一體式機型產量在5~200g/h間,大中型臭氧發生器基本以機組形式存在。

 

鑒別品質

 

臭氧發生器品質的優劣可從制造材料、系統配置、冷卻方式、工作頻率、控制方式、臭氧濃度、氣源和電能消耗指標等多方面鑒別。優質的臭氧發生器應是高介電材料制造、標準配置(含氣源和凈化裝置)、雙電極冷卻、高頻驅動、智能控制、高臭氧濃度輸出、低電耗和低氣源消耗。

 

性價比

 

優質的臭氧發生器從設計到配制及制造材料均按期標準進行,成本遠高于抵擋發生器和低配置發生器。但優質臭氧發生器性能非常穩定,臭氧濃度和產量不受環境因素影響。而低配置臭氧發生器工作時受環境影響較大,溫度和濕度的增加可使臭氧產量和濃度下降,影響處理效果。選購時應對其售價和性能進行綜合比評。

 

防止誤區

 

備用機

對于連續工作不許?;某∷?,選購臭氧發生器時應有備用機。按兩用一備、一用一備的原則購置。備用機組主要在設備維護或修理過程中交替使用,避免?;び跋煺I?。

 

混合方式 

從世界的臭氧技術產業來看,以水處理的殺菌凈化為主要市場,而水凈化臭氧裝置包括臭氧源與氣水混合裝置兩部分。臭氧發生器應提供足夠濃度與產量的臭氧,混合裝置以高效率使臭氧溶解在水中,即達到一定的臭氧溶解度。因此,一臺好的臭氧發生器必須要有優良的氣水混合裝置,使臭氧能高效地和水混合,使水中的臭氧溶解度能滿足完全殺菌。

 

幾種常見的混合裝置比較

 

一、傳統混合裝置

運行方式——氣水順流、逆流或多級串聯交迭逆順流,連續運行或間斷批量運行。

優點:能耗較低。缺點:噴頭堵塞時布氣不均勻,混合差,需要大型空壓機和氧化反應塔。

 

二、著名的文丘里射流混合法——安全、高效的混合方法;

 

運行方式——氣水強制混合。優點投資少,混合好,接觸時間短,經射流混合器后臭氧在水中的臭氧濃度可為曝氣法的數倍。

 

三、氣液強力混合腔——安全、節能、效率極高的混合方法,是在文丘里射流混合器基礎上改進的升級產品。

 

運行方式——充分利用水的紊流產生較大的負壓,將臭氧吸入,在混合腔內產生渦流、旋轉并相互碰撞。經實際使用證明,一級臭氧吸收率達90%以上,在相同臭氧發生系統的情況下,水中的臭氧溶解度為文丘里射流混合器的兩倍左右。氣液強力混合腔外體采用304不銹鋼制作,內腔采用316不銹鋼和部分耐臭氧ABS材料制作,產品堅固耐用,無機械故障免維修,運行安裝方便,為目前投資最少,混合效果最好的設備。

 

四、氣液混合泵——安全、效率極高的混合方法

 

氣液混合泵的吸入口可以利用負壓作用吸入氣體,高速旋轉的泵葉輪將液體與氣體混合攪拌,由于泵內的加壓混合,氣體與液體充分溶解,溶解效率高。一臺氣液混合泵即可進行氣液吸引、混合、溶解并直接將高度溶解液送至使用點。

 

分類 

臭氧發生器工作原理:按臭氧產生的方式劃分,臭氧發生器主要有三種:高壓放電式、紫外線照射式、電解式。

 

1、按發生器的高壓電頻率劃分,有工頻(50~60Hz)、中頻(400~1000Hz)和高頻(>1000Hz)三種。工頻發生器由于體積大、功耗高等缺點,已基本退出市場。中、高瓶發生器具有體積小、功耗低、臭氧產量大等優點,是現在最常用的產品。

 

2、按使用的氣體原料劃分,有氧氣型和空氣型兩種。氧氣型通常是由氧氣瓶或制氧機供應氧氣??掌屯ǔJ鞘褂媒嗑桓稍锏難顧蹩掌魑?。由于臭氧是靠氧氣來產生的,而空氣中氧氣的含量只有21%,所以空氣型發生器產生的臭氧濃度相對較低,而瓶裝或制氧機的氧氣純度都在90%以上,所以氧氣型發生器的臭氧濃度較高。

 

3、按冷卻方式劃分,有水冷型和風冷型。臭氧發生器工作時會產生大量的熱能,需要冷卻,否則臭氧會因高溫而邊產生邊分解。水冷型發生器冷卻效果好,工作穩定,臭氧無衰減,并能長時間連續工作,但結構復雜,成本稍高。風冷型冷卻效果不夠理想,臭氧衰減明顯。總體性能穩定的高性能臭氧發生器通常都是水冷式的。風冷一般只用于臭氧產量較小的中低檔臭氧發生器。在選用發生器時,應盡量選用水冷型的。

 

4、按介電材料劃分,常見的有石英管(玻璃的一種)、陶瓷板、陶瓷管、玻璃管和陶瓷管等幾種類型。使用各類介電材料制造的臭氧發生器均有銷售,其性能各有不同,玻璃介電體成本低性能穩是人工制造臭氧使用最早的材料之一,但機械強督查。陶瓷和玻璃類似但陶瓷不易加工特別在大型臭氧機中使用受到限制。陶瓷是一種新型介電材料,介質和電極于一體機械強度高、可精密加工精度較高,在大中型臭氧發生器中廣泛使用,但制造成本較高。

 

5、按臭氧發生器結構劃分,介質阻擋放電式(DBD)和開放式兩種。

 

6、按臭氧發生器放電式結構劃分,管式和板式兩種。

 

要點


氣源 

臭氧發生器中廣泛使用,但制造成本較高。按臭氧發生器結構劃分,有間隙放電式(DBD)和開放式兩種。間隙放電式的結構特點是臭氧在內外電極區間的間隙內產生臭氧,臭氧能夠集中收集輸出使用其濃度較高,如用于水處理??攀椒⑸韉牡緙鍬懵對誑掌械?,所產生的臭氧直接擴散到空氣中,因臭氧濃度較低通常只用于較小空間的空氣滅菌或某些小型物品表面消毒。間隙放電式發生器可代替開放式發生器使用。但間隙放電式臭氧發生器成本遠高于開放式。

 

該類臭氧發生器是使用特定波長(185mm)的紫外線照射氧分子,使氧分子分解而產生臭氧。由于紫外線燈管體積大、臭氧產量低、使用壽命短,所以這種發生器使用范圍較窄,常見于消毒碗柜上使用。

 

臭氧發生器其特性是采用新型PEM膜低壓直流導通固態膜電極的正負兩級電解去離子水,水在特殊的陽極溶液介面上以質子交換的形式被分離為氫氧分子,氫從陰極溶液界面上直接被排放,氧分子在陽極介面上因高密度電流產生的電子激發而獲得能量,并聚合成臭氧分子。


比較常規電暈法發生器的制取方式,有以下優點 

1、所產生的臭氧氣體濃度高,重量比數倍于電暈

2、所產生的臭氧氣體中,不含氮氧化合物(NOx),無致癌物質。

3、工作時抗環境濕度影響高達85%,即使在潮濕的環境下工作,也能穩定地保持臭氧產量。

4、由于使用直流低電壓電解方式,工作是不會產生電磁波和噪音,與其它精密儀器共同工作是,不會造成干擾。

5、因所產生的臭氧濃度高,投入水中同等值的臭氧量,用本方式可達到較高的水中剩余臭氧濃度,即可對飲用水進行徹底滅菌與消毒,并可制出高濃度的臭氧水(消毒劑);

6、擁有超強的使用壽命,數倍于電暈法臭氧發生量,膜電極使用壽命超強。

 

·臭氧水機降解廣泛存在于蔬菜、瓜果、魚、肉等食物中的農藥、化肥殘留。

·高效殺菌消毒,可快速殺滅水中繁殖的大量細菌和病毒,又能使富含氧的活性水對人體有益。

·預防疾??;自來水經臭氧凈水后可高效殺滅餐具上的病毒,防止疾病通過餐具在公眾和家庭成員中傳播。高效殺滅生活用品上的各種病毒,有效防止交叉感染。

·健康皮膚、用于洗澡、洗臉可徹底清除毛孔中的污漬,活化表皮細胞,促進皮膚新陳代謝。

·護發美發、足浴保健。用臭氧水洗頭能去屑、止癢,泡腳可治腳氣。

·經濟實惠、本系列產品使您享受安全,方便、高品質的健康生活。

 

適用范圍

 

食品加工行業:生產用水、生產車間、包裝間、更衣室、無菌間、生產設備工具的消毒;

 

飲料加工行業:純凈水、礦泉水、各種飲料的生產用水、生產車間、包裝間、更衣室、無菌間、生產設備工具的消毒;

 

果蔬加工行業:果蔬儲存、保鮮、加工生產用水、生產車間、包裝間、更衣室、無菌間、生產設備工具的消毒;

 

冷庫保鮮:果蔬、糧食、禽蛋、肉類、水產品等防腐保鮮、延長儲存;

 

制藥行業:生產用水、中央空調系統、車間、更衣室、無菌室等消毒;

 

醫藥行業:制藥廠、醫院病房、病床、被服、手術室、醫療器械、無菌室等;

 

養殖種植業:養雞、養魚、蔬菜大棚等殺菌、消毒、除臭、凈化空氣等;

 

飲用水:深井水、市政供水、二次加壓供水、農村飲用水等。

 

公共場所:賓館、飯店、學校、網吧、候車大廳等凈化空氣、預防交叉感染等。

 

另外可應用于中水、污水、廢水、廢氣中,及游泳池、游泳館的水質凈化、空氣凈化等場所。

 

安裝

1)、臭氧發生器必須安裝在制水車間和灌裝車間之外(尤其嚴禁安裝在狹小、潮濕的制水或灌裝車間),保持發生器工作環境通風及空氣干燥,該空間必須安裝排風扇;

2)、臭氧發生器安裝位置應高于地面1.2m以上,有條件時可高于貯水罐1~2m。臭氧輸送管路和單向閥必須高于貯水罐1~2m。

3)、具體產品的施工安裝要點需致電本公司;

 

注意事項 

1、將設備安裝在干燥寬敞的地方,以便于散熱和維護;

2、確保電、氣、水進出氣管線連接正確;

3、使用的線路的容量是符合要求的,以確保消除火災隱患;

4、高壓危險,不要用水沖洗設備;

5、不能置于變電所附近;

6、遠離高壓線;

7、地面不宜潮濕;

8、設備距四周應有一定的空間(≥300mm)

有個國家標準:中華人民共和國環境?;ば幸當曜糎J/T264臭氧發生器可以參考;

 

使用說明

1、臭氧發生器安裝人員必須要經過技術才能開機維修;

2、使用臭氧機殺菌時,嚴禁工作人員在濃度較高的臭氧環境中上班和工作;

3、切記設備保養或維修時,處理電源斷掉和把臭氧泄氣的狀態下進行,能夠很好的確保人員安全維修;

4、如有異常,請立即斷電或者通知專業的人員進行檢修;

5、合格的專用接地線,安全可靠的接地,禁止安裝在氨氣易泄漏或有發生爆炸危險的危險區;

6、對工藝流程臭氧發生器的應用方法操作人員應知曉,并且能熟練的操作此消毒設備;

7、如發生臭氧泄漏的情況需要第一時間關閉臭氧發生器,并開啟通風設備進行通風處理后,即時退出臭氧發生器使用空間,等空間殘余臭氧降至安全范圍再進入;

 

注意問題

臭氧發生器應用于水處理工程等場合時,有很多因素可能影響發生器的效率及其可靠性,因此在設計臭氧發生器應用系統時必須注意下列問題: 

(1)發生器原料氣體絕對不得含烴類、腐蝕性氣體和任何其他能在氧/臭氧/電暈環境內發生反應,從而對設備安全造成危害或損壞的物質。

 

眾所周知,爆炸的要素是燃料、氧化劑和火種,而臭氧發生器的電暈環境中已存在兩項,即氧化劑和火種。因此必須防止在原理氣體中含油烴類燃料物質,如果有可能存在烴類物質,必須安裝烴類分析儀,以便當烴類濃度接近爆炸下限(LEI)的25%時切斷電源。

 

碳氟化合物,如特氟隆或冷卻劑都可在電暈中分解形成氟,后者能侵蝕玻璃介電材料,可加速介電體損壞。圍繞在電暈室外面的循環冷卻流體有可能通過密封泄露并進入電暈空間,結果在介電體表面形成一層漆類,涂層。當發生這種情況時,由于這種涂層降低臭氧生產的效率,介電體必須定期予以清洗。

 

另外,原料氣還應濾除5μm左右的顆粒,以防止小的干燥劑粉末或其他微粒進入發生器電暈區。以免影響電暈效率。

 

(2)供氣壓力不能無控制地改變,由于氣壓影響電暈功率誘導和跨越介電體所加電壓,大范圍壓力變化會使發生器運行不可靠。超出電暈功率范圍可造成熔斷器或自動斷電斷開,超出外加電壓峰值還能造成介電體過早失效。

 

(3)臭氧發生器系統設計時,必須能防止大量水進入到發生器內。

 

水封供氣壓縮機的浮閥或空氣干燥器上的凝結水閥阻塞卡住,都會造成發生器電暈室內灌水。電暈室內大量進水可導致電暈集中、高電流密度和局部電介體發熱,造成介電體過早失效。即使檢測裝置在水進入電暈室之前切斷電暈電源,水中所含雜質也會沉淀在元件表面上,這些雜質必須在繼續運行之前予以清除。運行故障或操作錯誤都能迫使處理出水從臭氧接觸池倒流至發生器內,至少會造成電暈元件污染或者介電體損壞。此外,系統設計和操作規程必須組織易燃的腐蝕性氣體及從臭氧接觸池回流的水蒸氣進入發生器內。

 

(4)冷卻水的水質要好,防止結垢,以免影響發生器的散熱效果。

 

二對水冷發生器,為使傳熱表面的結垢最少,冷卻水的水質十分重要。結垢會使傳熱效率降低,從而減少臭氧產量,增加維護費用。在技術上自來水是被優先選擇的冷卻劑,不過,對大型工業用發生器所需要的耗水量來說,使用自來水經濟上毫無吸引力,也許只有發生系統 用在水處理廠的情況除外。與自來水水質相反,一般處理后的污水作為冷卻水,效果不是很好,因為它容易導致結垢。如果高質量的水或其他流體用在密封的十次冷卻回路中,末級熱交換器又是專門設計得最少結垢,便于清洗,而且污水出水還可以作為末級散熱使用。為了水費和設備維護之間的最佳平衡,系統設計師多數采用冷卻塔水或熱交換器優質飲用水(無懸浮固體、氯化物<5mg/L)。

 

手提式臭氧發生器 

適合家用或者一些酒店旅館使用,既方便也實用,價格方面比大型的臭氧發生器還要便宜,大部分人可以接受。

 

功能殺菌:可迅速殺滅各種細菌、病毒、且無二次污染;

          解毒:有效去除食物中的殘余農藥;

          除臭:去除霉味、煙味、油煙味、水漬、垃圾等各種臭味;

          增氧:提高空氣和水中的含氧量;

        保健:凈化空氣,促進人體新陳代謝;

        保鮮:水果、蔬菜、禽蛋的保鮮等;

 

工作原理

臭氧發生器應用先進的物理制氧原理,通過制氧塔的變壓吸附作用,在常溫常壓下直接將空氣中的氧和氮分離,取得高純度的氧氣,然后采用電暈放電法獲取臭氧,在常壓下使含氧氣體在交變高壓電場作用下產生電暈放電生成臭氧,通過氣液混合系統進行水和抽傭的混合后,得到一定濃度的臭氧水殺菌消毒;

 

主要用途

蔬菜、水果、肉類食品殺菌、消毒、減少農藥殘留;

對礦區水、純凈水、醫用水、自來水殺菌消毒和保鮮處理;

對養殖用水殺菌消毒,防治水產類疾??;

對污水殺菌、脫色;泳池水消毒凈化;

包裝物消毒,環境消毒,空氣凈化,化工合成,材料改性等。

 

工藝流程

得到臭氧消毒水的工藝流程如下:


空氣→制氧系統→臭氧發生系統

水源→氣液混合系統→臭氧水

 

應用

120kg/h大型臭氧發生器及其系列產品可廣泛應用于市政飲用水處理、污水處理、工業廢水處理、煙氣脫硝、紙漿漂白、精細化工氧化等領域,是國家“十二五”以及未來在飲用水安全、環境?;ず徒諛薌跖諾確矯妗白絞?,調結構”的重要發展方向,也是我國面向環保工程應用并可替代進口的重大技術裝備。


2016年10月18日

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