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臭氧發(fā)生器工作原理(圖文)
2016-03-28 08:08:07

臭氧發(fā)生器工作原理

  按臭氧產(chǎn)生的方式劃分,目前的臭氧發(fā)生器主要有三種:高壓放電式、紫外線(xiàn)照射式、電解式。

  一、高壓放電式發(fā)生器

  該類(lèi)臭氧發(fā)生器是使用一定頻率的高壓電流制造高壓電暈電場(chǎng),使電場(chǎng)內或電場(chǎng)周?chē)难醴肿影l(fā)生電化學(xué)反應,從而制造臭氧。

  這種臭氧發(fā)生器具有技術(shù)成熟、工作穩定、使用壽命長(cháng)、臭氧產(chǎn)量大(單機可達1Kg/h)等優(yōu)點(diǎn),所以是國內外相關(guān)行業(yè)使用最廣泛的臭氧發(fā)生器。

  在高壓放電式臭氧發(fā)生器中又分為以下幾種類(lèi)型:

  1、按發(fā)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(fā)生器由于體積大、功耗高等缺點(diǎn),目前已基本退出市場(chǎng)。中、高頻發(fā)生器具有體積小、功耗低、臭氧產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn),是現在最常用的產(chǎn)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??諝庑屯ǔJ鞘褂脻崈舾稍锏膲嚎s空氣作為原料。由于臭氧是靠氧氣來(lái)產(chǎn)生的,而空氣中氧氣的含量只有21%,所以空氣型發(fā)生器產(chǎn)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(fā)生器的臭氧濃度較高?!?/span>

  3、按冷卻方式劃分,有水冷型和風(fēng)冷型。臭氧發(fā)生器工作時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量的熱能,需要冷卻,否則臭氧會(huì )因高溫而邊產(chǎn)生邊分解。水冷型發(fā)生器冷卻效果好,工作穩定,臭氧無(wú)衰減,并能長(cháng)時(shí)間連續工作,但結構復雜,成本稍高。風(fēng)冷型冷卻效果不夠理想,臭氧衰減明顯??傮w性能穩定的高性能臭氧發(fā)生器通常都是水冷式的。風(fēng)冷一般只用于臭氧產(chǎn)量較小的中低檔臭氧發(fā)生器。在選用發(fā)生器時(shí),應盡量選用水冷型的?!?/span>

  4、按介電材料劃分,常見(jiàn)的有石英管(玻璃的一種)、陶瓷板、陶瓷管、玻璃管和搪瓷管等幾種類(lèi)型。目前使用各類(lèi)介電材料制造的臭氧發(fā)生器市場(chǎng)上均有銷(xiāo)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,但機械強度差。陶瓷和玻璃類(lèi)似但陶瓷不宜加工特別在大型臭氧機中使用受到限制。搪瓷是一種新型介電材料,介質(zhì)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(fā)生器中廣泛使用,但制造成本較高?!?/span>

  5、按臭氧發(fā)生器結構劃分,有間隙放電式(DBD)和開(kāi)放式兩種。間隙放電式的結構特點(diǎn)是臭氧在內外電極區間的間隙內產(chǎn)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。開(kāi)放式發(fā)生器的電極是裸露在空氣中的,所產(chǎn)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(fā)生器可代替開(kāi)放式發(fā)生器使用。但間隙放電式臭氧發(fā)生器成本遠高于開(kāi)放式?!?/span>

  二、紫外線(xiàn)式臭氧發(fā)生器

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

  三、電解式發(fā)生器

  該類(lèi)臭氧發(fā)生器通常是通過(guò)電解純凈水而產(chǎn)生臭氧。這種發(fā)生器能制取高濃度的臭氧水,制造成本低,使用和維修簡(jiǎn)單。但由于有臭氧產(chǎn)量無(wú)法做大、電極使用壽命短、臭氧不容易收集等方面的缺點(diǎn),其用途范圍受到限制。目前這種發(fā)生器只是在一些特定的小型設備上或某些特定場(chǎng)所內使用,不具備取代高壓放電式發(fā)生器的條件。 

臭氧發(fā)生器概述

  臭氧發(fā)生器概述臭氧發(fā)生器是用于制取臭氧的設備裝置。臭氧易于分解無(wú)法儲存需現場(chǎng)制取現場(chǎng)使用(但是在特殊的情況下是可以進(jìn)行短暫時(shí)間的儲存),凡是能用到臭氧的場(chǎng)所均需使用臭氧發(fā)生器。臭氧發(fā)生器在自來(lái)水,污水,工業(yè)氧化,空間滅菌等領(lǐng)域廣泛應用。

  臭氧是世界公認的廣譜高效殺菌消毒劑。采用空氣或氧氣為原料利用高頻高壓放電產(chǎn)生臭氧。臭氧比氧分子多了一活潑的氧原子臭氧,化學(xué)性質(zhì)特別活潑,是一種強氧化劑,在一定濃度下可迅速殺滅空氣中的細菌。沒(méi)有任何有毒殘留,不會(huì )形成二次污染,被譽(yù)為“最清潔的氧化劑和消毒劑”。

臭氧濃度與作用

  臭氧為混合氣體其濃度通常按質(zhì)量比和體積比來(lái)表示。質(zhì)量比是指單位體積內混合氣體中含有多少質(zhì)量的臭氧,常用單位mg/L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(yè)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(wàn)分之一為1ppm。臭氧濃度是衡量臭氧發(fā)生器技術(shù)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(zhì)度就越高。影響臭氧濃度的主要因素有1、臭氧發(fā)生器的結構和加工精度;2、冷卻方式和條件;3、驅動(dòng)電壓和驅動(dòng)頻率;4、介電體材料;5、原料氣體中氧的含量及結凈和干燥度。臭氧產(chǎn)量是指臭氧發(fā)生器單位時(shí)間內臭氧的產(chǎn)出量;臭氧濃度數值與進(jìn)入臭氧發(fā)生器總氣量數值的乘積即為臭氧產(chǎn)量;通常使用mg/h,g/h,kg/h這些單位表示。臭氧發(fā)生器標準中規定臭氧發(fā)生器規格型號使用臭氧產(chǎn)量表示和區分。小型臭氧發(fā)生器使用g/h為單位,大型臭氧發(fā)生器使用kg/h為單位區分規格的大小。 

臭氧發(fā)生器選型

  臭氧發(fā)生器選型非常重要應從以下幾個(gè)方面進(jìn)行選型:

  1.確定臭氧發(fā)生器的型號即臭氧產(chǎn)量。采購臭氧發(fā)生器時(shí)首先要確定其使用用途,是用于空氣滅菌除味還用于水處理。用于空氣處理時(shí)可選擇低濃度經(jīng)濟型的開(kāi)放式臭氧發(fā)生器,它包括有氣源開(kāi)放式和無(wú)氣源開(kāi)放式兩種最好選有氣源機型。該類(lèi)臭氧發(fā)生器結構簡(jiǎn)單價(jià)格低廉,但工作時(shí)溫度和濕度影響臭氧發(fā)生量。上述開(kāi)放式臭氧發(fā)生器屬最簡(jiǎn)單的臭氧裝置,對于要求高的場(chǎng)所空氣處理也應選擇高濃度臭氧發(fā)生器??諝馓幚頃r(shí)按20-50mg/m3標準投放,食品藥品行業(yè)選高值??筛呖臻g大小換算即得出臭氧的總用量(即臭氧發(fā)生器產(chǎn)量)。用于水處理時(shí)必須選購高濃度臭氧發(fā)生器(臭氧濃度大于12mg/L),低濃度臭氧處理水是無(wú)效的。高濃度臭氧發(fā)生器為標準配置含氣源及氣源處理裝置和臭氧發(fā)生裝置。小型的可設計成一體式機型產(chǎn)量在5-200g/h間,大中型臭氧發(fā)生器基本以機組形式存在。

  2.鑒別臭氧發(fā)生器的品質(zhì)。臭氧發(fā)生器品質(zhì)的優(yōu)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(yōu)質(zhì)的臭氧發(fā)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(dòng)、智能控制、高臭氧濃度輸出、低電耗和低氣源消耗。

  3.性?xún)r(jià)比。優(yōu)質(zhì)的臭氧發(fā)生器從設計到配置及制造材料均按其標準進(jìn)行,成本遠高于低檔發(fā)生器和低配置發(fā)生器。但優(yōu)質(zhì)臭氧發(fā)生器性能非常穩定,臭氧濃度和產(chǎn)量不受環(huán)境因素影響。而低配置臭氧發(fā)生器工作時(shí)受環(huán)境影響較大,溫度和濕度的增加可使臭氧產(chǎn)量和濃度大幅度下降,影響處理效果。選購時(shí)應對其售價(jià)和性能進(jìn)行綜合比評。

  4.防止誤區。A.了解臭氧發(fā)生器是否含氣源,含氣源發(fā)生器和不含氣源發(fā)生器造價(jià)相差很大。如果通過(guò)價(jià)格優(yōu)勢采購了無(wú)氣源的臭氧發(fā)生器,你還需自配氣源裝置最終可能要多花錢(qián)。B.了解發(fā)生器的結構形式,是否可以連續運行,臭氧輸出濃度等指標。例如需要一臺臭氧發(fā)生器用于凈水處理,若誤選了開(kāi)放式臭氧發(fā)生器那是無(wú)法使用的。D確認臭氧發(fā)生器額定標注產(chǎn)量,是使用空氣源標注的還是使用氧氣源時(shí)標注的產(chǎn)量。因為臭氧發(fā)生器使用氧氣源時(shí)臭氧產(chǎn)量比使用空氣源時(shí)大一倍,兩者的造價(jià)相差近一倍。選購臭氧發(fā)生器時(shí)供求雙方應全方位溝通避免走入誤區,切勿以?xún)r(jià)格為主要參考依據衡量臭氧發(fā)生器。

  5.備用機。對于連續工作不許停機的場(chǎng)所,選購臭氧發(fā)生器時(shí)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(guò)程中交替使用,避免停機維護影響正常生產(chǎn)。 

臭氧發(fā)生器設計要點(diǎn)

  1.使用高介電常數的材料制造電極,提高加工精度。

  2.改善冷卻條件,采用水冷或雙極冷卻。

  3.降低氣源露點(diǎn),提高氣源潔凈度。

  4.提高臭氧電源的驅動(dòng)頻率,降低電耗。

  5.采用智能控制,并對運行工況再線(xiàn)監測。 

臭氧發(fā)生器氣源

  臭氧發(fā)生器常用的氣源大體可分為下列幾種: 

  1)干燥空氣氣源--無(wú)油的壓縮空氣經(jīng)過(guò)冷卻、干燥、過(guò)濾處理后作為原料氣使用;

  2)富氧氣源--無(wú)油壓縮空氣經(jīng)過(guò)冷干處理送入PSA空分系統將氮氣和氧氣分離,并將氧氣收集作為原料氣(此原料氣含有惰性氣體和二氧化碳及少量氮氣,并非純氧氣所以稱(chēng)為富氧源);

  3)工業(yè)氧氣源--通常使用瓶裝工業(yè)氧氣(大多適用于小型臭氧發(fā)生器);

  4)液氧--液態(tài)氧經(jīng)過(guò)汽化器汽化減壓后送入臭氧發(fā)生器作為原料氣(常用于大型臭氧發(fā)生器)。

  施工、安裝要點(diǎn)1)、臭氧發(fā)生器必須安裝在制水車(chē)間和灌裝車(chē)間之外(尤其嚴禁安裝在狹小、潮濕的制水或灌裝車(chē)間),保持發(fā)生器工作環(huán)境通風(fēng)及空氣干燥,該空間必須安裝排風(fēng)扇。

  2)、臭氧發(fā)生器安裝位置應高于地面1.2m以上,有條件時(shí)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(chǎn)品的施工安裝要點(diǎn)需詳見(jiàn)企業(yè)樣本?!?/span>

         相關(guān)標準

  1)、產(chǎn)品標準

  《環(huán)境保護產(chǎn)品技術(shù)要求 臭氧發(fā)生器》HJ/T 264-2006

  《臭氧發(fā)生器》CJ/T 3028.1-1994

  2)工程標準

  《生活飲用水衛生標準》GB 5749-2006

  《建筑給水排水設計規范》GB 50015-2003

  《二次供水設施衛生規范》 GB 17051-1997

  《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收規范》GB 50242-2002 

氣液混合方式

  從目前世界的臭氧技術(shù)產(chǎn)業(yè)來(lái)看,以水處理的殺菌凈化為主要市場(chǎng),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(fā)生器應提供足夠濃度與產(chǎn)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(fā)生器必須要有優(yōu)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(mǎn)足完全殺菌。

  幾種常見(jiàn)的混合裝置比較: 

  一、傳統的曝氣法---歷史悠久的傳統混合方法。(布氣板法、鼓泡塔法同理)

  運行方式---氣水順流、逆流或多級串聯(lián)交迭逆順流,連續運行或間斷批量運行。優(yōu)點(diǎn):能耗較低。缺點(diǎn):噴頭堵塞時(shí)布氣不均勻,混合差,需要大型空壓機和昂貴的氧化反應塔。

  二、著(zhù)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(yōu)點(diǎn):投資少,混合好,接觸時(shí)間短,經(jīng)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(jìn)的升級產(chǎn)品。

  運行方式---充分利用水的紊流產(chǎn)生較大的負壓,將臭氧吸入,在混合腔內產(chǎn)生渦流、旋轉并相互碰撞。經(jīng)實(shí)際使用證明,一級臭氧吸收率達90%以上,在相同臭氧發(fā)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2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,SSLW系列內腔采用不銹鋼和耐臭氧PVDF材料制作,產(chǎn)品堅固耐用,無(wú)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。

  處理較大水量需定做。下表尺寸可能會(huì )有適當變動(dòng)。

  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(jìn)行氣液吸引、混合、溶解并直接將高度溶解液送至使用點(diǎn)。

 

 

 

 

 

臭氧發(fā)生器選用主要控制參數為臭氧發(fā)生量,臭氧濃度,公斤臭氧電耗等。

2、基本要求

臭氧發(fā)生器應符合《臭氧發(fā)生器》HJ/T2642006以及《臭氧發(fā)生器》CJ/T 3028.1-1994的規定,并按照規定程序批準的圖樣及技術(shù)文件制造。

3、工作原理

氧氣(或空氣)通過(guò)高頻高壓電場(chǎng),使氧轉化為臭氧,并及時(shí)與水混合,利用臭氧的強氧化作用,殺滅水中的細菌。

4、臭氧發(fā)生器內部外觀(guān)和外部外觀(guān)質(zhì)量要求

    內部的外觀(guān)質(zhì)量包括:臭氧發(fā)生器單元各零部件應光潔,不得有任何油污、水漬、灰塵及其它物質(zhì)。臭氧發(fā)生器內部防腐涂層應表面光潔,不得存在起皮、剝落及其它缺陷;高壓電輸配系統整潔,不得存在引起輸配電異常的不良情況和外來(lái)物。

外部的外觀(guān)質(zhì)量包括:外殼表面光滑平整,不得存在疤痕、凸凹等影響外觀(guān)的缺陷;各處保護、裝飾涂層應均勻,不存在起皮、剝落及其它缺陷。外殼上各附屬物(件)的安裝位置準確,各部分均不應存在妨礙安裝、檢修、擦拭等缺陷。

5、主要技術(shù)參數

1)、不同等級的臭氧發(fā)生器的氣源,無(wú)論用空氣還是氧氣,其露點(diǎn)溫度都應≤-50℃。

2)、不同等級的臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧的濃度見(jiàn)表1

不同等級臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧濃度

氣源種類(lèi)

臭氧濃度,mg/L

優(yōu)級品

一級品

合格品

氧氣

100 

70100 

3070

空氣

38 

2538 

1525

3)、不同等級的臭氧發(fā)生器產(chǎn)生公斤臭氧的電耗見(jiàn)表2

不同等級臭氧發(fā)生器產(chǎn)生公斤臭氧電耗

氣源種類(lèi)

電耗,kW·h/kg

優(yōu)級品

一級品

合格品

氧氣

8

9

10

空氣

16

18

20

4)、不同等級的臭氧發(fā)生器冷卻方式見(jiàn)表3

不同等級臭氧發(fā)生器冷卻方式

冷卻劑

冷卻方式

優(yōu)級品

一級品

合格品

雙極水冷 

單極水冷

空氣

單極氣冷 

雙極氣冷

5)、以空氣為氣源,臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的氮氧化物(NOX)濃度不得大于臭氧濃度的2.5%。

6、相關(guān)標準

1)、產(chǎn)品標準

《臭氧發(fā)生器》HJ/T 264-2006

《臭氧發(fā)生器》CJ/T 3028.1-1994

《生活飲用水衛生標準》GB 5749-2006

7、施工、安裝要點(diǎn)

1)、臭氧發(fā)生器必須安裝在制水車(chē)間和灌裝車(chē)間之外(尤其嚴禁安裝在狹小、潮濕的制水或灌裝車(chē)間),保持發(fā)生器工作環(huán)境通風(fēng)及空氣干燥,該空間必須安裝排風(fēng)扇。
2)、臭氧發(fā)生器安裝位置應高于地面1.2m以上,有條件時(shí)可高于貯水罐12m。臭氧輸送管路和單向閥必須高于貯水罐12m。

3)、具體產(chǎn)品的施工安裝要點(diǎn)需詳見(jiàn)企業(yè)樣本。

 
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