臭氧發(fā)生器選用技術(shù)指南

...wd......wd......wd...臭氧發(fā)生器選用技術(shù)指南目錄第一局部臭氧根基知識第二局部臭氧的用途第三局部臭氧發(fā)生器系統(tǒng)第四局部臭氧發(fā)生器氣源系統(tǒng)第五局部臭氧發(fā)生器數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)第六局部臭氧發(fā)生器冷卻系統(tǒng)第七局部臭氧發(fā)生器投加系統(tǒng)第八局部臭氧發(fā)生器臭氧分解系統(tǒng)第九局部臭氧發(fā)生器系統(tǒng)的安裝調(diào)試第一局部臭氧根基知識一、臭氧的簡介臭氧的分子式為O3，是氧氣〔O2〕的同素異性體。臭氧分子是由三個氧原子組成，其中一個氧原子與另外兩個氧原子以單鍵的形式相連接，這種單鍵不穩(wěn)定，斷裂后生成一個單原子氧和一個氧氣分子，其中單原子氧具有極強的氧化能力，所以決定了臭氧的性質(zhì)極為活潑、易分解、氧化能力強的特點。二、臭氧的物理性質(zhì)臭氧是一種具有腥臭氣味的不穩(wěn)定氣體，臭氧與氧氣的主要物理性質(zhì)比照見表1-1。表1-1氧氣和臭氧的主要性質(zhì)氧氣臭氧分子式O2O3分子量3248一般情況下的形態(tài)氣態(tài)氣態(tài)氣味無腥臭味氣體顏色無色淡藍(lán)色液體顏色淡藍(lán)色暗藍(lán)色1個大氣壓，0℃時的溶解度〔mg/L〕49.16401個大氣壓，0℃時的密度〔g/L〕1.4292.144穩(wěn)定性穩(wěn)定易分解以空氣為基準(zhǔn)時的密度1.1031.658由上表不難看出，與氧氣比擬，臭氧比重大、有腥臭味、較氧氣易溶于水。三、臭氧的化學(xué)性質(zhì)臭氧的強氧化性使臭氧可迅速滅菌消毒，臭氧的強氧化性取決于臭氧有高的氧化復(fù)原電位，表1-2列出常見的消毒物質(zhì)復(fù)原電位與臭氧的比擬。表1-2氧化復(fù)原電位比擬名稱分子式氧化復(fù)原電位〔mV〕氟F22.87臭氧O32.07過氧化氫H2O21.78高錳酸鉀KMnO41.67二氧化氯ClO21.50氯氣Cl21.361．臭氧的化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定，在空氣和水中都會慢慢分解成氧氣，其反響式為：2O3→3O2＋285kJ由于分解時放出大量熱量，故當(dāng)其含量在25%以上時，如急劇壓縮，容易爆炸。但一般臭氧化空氣中臭氧的含量很難超過10%，在臭氧應(yīng)用較長歷史過程中，還沒有一例臭氧爆炸的事例。含量為1%以下的臭氧，在常溫常壓的空氣中分解半衰期為16h左右。隨著溫度的升高，分解速度加快，溫度超過100℃時，分解非常劇烈，到達(dá)270℃高溫時，可立即轉(zhuǎn)化為氧氣。臭氧在水中的分解速度比空氣中快的多。在含有雜質(zhì)的水溶液中臭氧迅速回復(fù)到形成它的氧氣。如水中臭氧濃度為6.25×10-5mol/L(3mg/l)時，其半衰期為5～30min，但在純水中分解速度較慢，如在蒸餾水或自來水中的半衰期大約是20min〔20℃〕，然而在二次蒸餾水中，經(jīng)過85min后臭氧分解只有10%，假設(shè)水溫接近0℃時，臭氧會變得更加穩(wěn)定。臭氧在水中的分解速度隨水溫和PH值的提高而加快，圖1-3為PH=7時，水溫和分解速度的關(guān)系，以以下圖為20℃，PH和分解速度的關(guān)系。2．臭氧的氧化能力臭氧得氧化能力極強，其氧化復(fù)原電位僅次于F2，在其應(yīng)用中主要用這一特性。從表1-3中看出。從表1-3可知，臭氧的標(biāo)準(zhǔn)電極電位除比氟低之外，比氧、氯、二氧化氯及高錳酸鉀等氧化劑都高。說明臭氧是常用氧化劑中氧化能力最強的。同時，臭氧反響后的生成物是氧氣，所以臭氧是高效的無二次污染的氧化劑。表1-3氧化復(fù)原電位比擬名稱分子式標(biāo)準(zhǔn)電極電位/mv名稱分子式標(biāo)準(zhǔn)電極電位/mv氟F22.87二氧化氯ClO21.50臭氧O32.07氯Cl21.36過氧化氫H2O21.78氧O21.23高錳酸鉀MnO4-1.673．臭氧的氧化反響a、與無機物的氧化反響⑴臭氧與亞鐵的反響3Fe2＋＋2O3→3Fe3++3O2⑵臭氧與Mn2+的反響Mn2+＋O3＋H2O→MnO2＋2H＋＋O2〔易〕Mn2+＋O3＋H2O→MnO4-＋2H＋〔難〕⑶臭氧與硫化物的反響H2S＋O3→SO2＋H2O3H2S＋4O3→3H2SO4⑷臭氧與硫氰化物的反響CNS－＋2O32OH－→CN－＋SO32－＋2O2＋H2OCN－＋SO32－＋2O3→CNO－＋SO42－＋2O2⑸臭氧與氰化物的反響CN－＋O3→CNO－＋O2CNO－＋2H＋＋H2O→CO2＋NH4＋NH4＋＋CNO－→NH2CONH2NH2CONH2+O3→N2+CO2+2H2O總反響為：2CN－＋2H＋＋H2O+3O3→N2+2O2+2H2CO3⑹臭氧與氯的反響3Cl2+6O3→2ClO2+2ClO7b、臭氧與有機物的反響臭氧在水溶液中與有機物的反響極其復(fù)雜，下面僅以大家公認(rèn)的幾種反響式列出以供參考。OOHR2C=CROOHR2C=CR2+O3R2C+R2C=OG式中G代表OH、OCH3、OCCH3等基。反響的最終產(chǎn)物可能是單體的、聚合的、或交織的臭氧化物的混合體。臭氧化物分解成醛和酸。〔2〕臭氧和芳香族化合物的反響：臭氧和芳香族化合物的反響較慢，在系列苯＜萘＜菲＜嵌二萘＜蒽中，其反響速度常數(shù)逐漸增大。其反響如下：OHOHOHOHO3+O3OHOHOOOH2OCC—OHCOO—OHO—OHOHCOOHCOOHCOOHCOOHO3++O+O3C—OHCHOOHOOHC=OHHC=OH〔丁醛〕C—OHOC—OHO〔丁酸〕〔3〕對核蛋白〔氨基酸〕系的反響RR2S+O3R2S—OOO(O)3P+O3(O)+P+O－〔三苯磷酸鹽〕R2N—CHR+O3R2N—CHR〔氨基醇〕R3N+O3R3H++O-OHR—R—N—OHR—N=OR—N—O〔羥氨〕〔硝基化合物〕OHOHHR2NCH2—R+O3R2NC==O+RC—OHO〔氨基醇〕〔氨基醛〕〔有機酸〕臭氧在以下混合物的氧化順序為：鏈烯烴＞胺＞酚＞多環(huán)芳香烴＞醇＞醛＞鏈烷烴c、臭氧的毒性和腐蝕性臭氧屬于有害氣體，對眼、鼻、喉有刺激的感覺，出現(xiàn)頭疼及呼吸器官局部麻痹等癥。其毒性與濃度和接觸時間有關(guān)，例如長期接觸4ppm以下的臭氧會引起永久性心臟障礙，但接觸20ppm以下的臭氧不超過2h，對人體無永久性危害。因此，臭氧濃度的允許值定為0.1ppm，接觸時間小于8h。由于臭氧的臭味很濃，濃度為0.1ppm時，人們就明顯感覺到并及時采取措施。世界上使用臭氧已有一百多年的歷史，至今也沒有發(fā)現(xiàn)一例因臭氧中毒而導(dǎo)致死亡的報道，相對于氯氣、甲醛、二氧化碳等氣體，臭氧屬于比擬安全的氣體。臭氧具有很強的氧化性，除了金和鉑外，臭氧化空氣幾乎對所有的金屬都有腐蝕作用。鋁、鋅、鉛與臭氧接觸會被強烈氧化，但含鉻鐵合金根本上不受臭氧腐蝕。基于這一點，生產(chǎn)上常使用含25%Cr的鉻鐵合金〔不銹鋼〕來制造臭氧發(fā)生設(shè)備和加注設(shè)備中與臭氧直接接觸的部件。臭氧對非金屬材料也有了強烈的腐蝕作用，即使在別處使用得相當(dāng)穩(wěn)定得聚氯乙烯塑料濾板等，在臭氧加注設(shè)備中使用不久便見疏松、開裂和穿孔。在臭氧發(fā)生設(shè)備和計量設(shè)備中，不能用普通橡膠作密封材料，必須采用耐腐蝕能力強的硅橡膠或耐酸橡膠等。第二局部臭氧的用途臭氧以其強氧化性，且在與氧氣的轉(zhuǎn)化過程中沒有二次污染物產(chǎn)生，這是臭氧用于環(huán)保、食品加工、醫(yī)療等領(lǐng)域最大的優(yōu)越性。隨著近年來臭氧應(yīng)用技術(shù)的不斷開展，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，在自來水處理、啤酒飲料用水殺菌、食品加工用水處理、化工廢水處理、染料廢水處理、回用水處理、精細(xì)化工、香料合成、空氣殺菌除臭、醫(yī)療等領(lǐng)域已具有成熟的應(yīng)用經(jīng)歷。臭氧：O臭氧：O3由三個氧原子組成僅次于氟的氧化性比氯還強的殺菌力無二次公害脫色給水排水印染廢水殺菌給水排水游泳池水族館飲料用水氧化精細(xì)化工紙漿漂白去除氨氮、COD自來水去鐵香料生產(chǎn)除臭污水處理廠畜牧養(yǎng)殖廠牲畜屠宰場廁所第三局部臭氧發(fā)生器系統(tǒng)目前，臭氧已在飲用水處理、污水處理、空氣凈化、化工氧化、紙漿漂白、食品加工、醫(yī)療與家庭等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用規(guī)模、應(yīng)用深度與產(chǎn)品規(guī)格都到達(dá)空前水平，我國近年臭氧應(yīng)用開展較快的是自來水廠、制藥工業(yè)和食品加工業(yè)。人工合成臭氧的裝置統(tǒng)稱為臭氧發(fā)生器，其設(shè)計與制造技術(shù)涉及國民經(jīng)濟多個技術(shù)行業(yè)，臭氧系統(tǒng)的可靠運行需要其它行業(yè)技術(shù)研發(fā)和技術(shù)進(jìn)步給予支撐。1．根基介紹臭氧發(fā)生器主要由兩個局部組成：一局部是一個包含有放電體的容器，通常被稱為臭氧放電室；另一局部是一套為臭氧放電室提供高壓電源的電源系統(tǒng)，通常被稱為臭氧電源或供電單元〔PSU〕。構(gòu)成臭氧發(fā)生器的根本局部的定義如下：1.1臭氧發(fā)生單元ozonegenerationunit組成產(chǎn)生臭氧的最根本元件。1.2臭氧發(fā)生裝置ozonegenerationdevice安裝臭氧發(fā)生單元的裝置，俗稱“臭氧放電室〞。1.3臭氧電源裝置powersupplyunit將輸入電源轉(zhuǎn)化為中頻高壓電源或高頻高壓電源的裝置，也稱為“供電單元〞，使臭氧發(fā)生裝置內(nèi)形成高壓電場。1.4臭氧發(fā)生器ozonegenerator產(chǎn)生臭氧所必需的全部裝置，包括臭氧發(fā)生裝置和臭氧電源裝置兩大局部。1.5電極electrode與具有不同電導(dǎo)率的媒質(zhì)形成導(dǎo)電交接面的導(dǎo)電局部；在臭氧發(fā)生單元中系指分布高壓電場的導(dǎo)電體。1.6介質(zhì)管〔板〕dielectrictube(plate)其由根本電磁場性能是受電場作用而極化的物質(zhì)所構(gòu)成的零、部件；在臭氧發(fā)生單元中系指位于兩電極間，造成穩(wěn)定的輝光放電的絕緣體。1.7介質(zhì)強度dielectricstrength材料能承受而不致遭到破壞的最高電場強度。1.8電暈放電coronadischarge氣體擊穿后，出現(xiàn)極間電壓減小的現(xiàn)象，并同時在電極周圍出現(xiàn)昏暗輝光，稱為電暈放電。1.9輝光放電glowdischarge當(dāng)電場強度超過某值時，以發(fā)光表現(xiàn)出來的氣體中電傳導(dǎo)現(xiàn)象，此時輝光擴展到兩電極之間的整個放電空間，沒有大的嘶聲或噪聲，也沒有顯著的發(fā)熱或電極的蒸發(fā)。2．分類及****臭氧類型標(biāo)記2.1分類2.1.1臭氧發(fā)生器按其根本臭氧發(fā)生單元的安裝方式可分為：臭氧發(fā)生單元水安全置為臥式。臭氧發(fā)生單元豎直安置為立式。2.1.2臭氧發(fā)生器按其工作頻率可分為：工作頻率在50Hz之間的稱為工頻臭氧發(fā)生器工作頻率在50～1000Hz之間的〔一般從400Hz開場，含1000Hz〕稱為中頻臭氧發(fā)生器工作頻率在1000Hz以上的稱為高頻臭氧發(fā)生器。2.2臭氧發(fā)生器規(guī)格系列的劃分可采用單位時間內(nèi)臭氧的生產(chǎn)能力來表示，根本單位為g/h，大型機單位為kg/h。2.3****臭氧類型標(biāo)記****實業(yè)有限責(zé)任公司/****臭氧裝備企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/02GLG001－2006《臭氧發(fā)生器》規(guī)定臭氧發(fā)生器型號標(biāo)記主要按單位時間內(nèi)臭氧的生產(chǎn)能力來表示，具體規(guī)定如下：CF-G－□-□□□臭氧產(chǎn)量單位，g表示克/小時，Kg表示千克/小時臭氧產(chǎn)量數(shù)值2表示中頻，3表示高頻管式臭氧發(fā)生器例如：每小時產(chǎn)生500g臭氧的中頻管式臭氧發(fā)生器標(biāo)記為：CF-G-2-500g。3．臭氧發(fā)生器設(shè)計、制造和檢驗標(biāo)準(zhǔn)3.1臭氧發(fā)生器設(shè)計、制造標(biāo)準(zhǔn)臭氧發(fā)生器嚴(yán)格按照以下標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造：3.1.1中華人民共和國城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T3028.1-1994《臭氧發(fā)生器》，臭氧發(fā)生器到達(dá)優(yōu)級品；3.1.2國家環(huán)境保護(hù)總局中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)品認(rèn)定技術(shù)條件HJ/T264-2006《臭氧發(fā)生器》；3.1.3****實業(yè)有限責(zé)任公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/02GLG001－2006《臭氧發(fā)生器》。3.2臭氧發(fā)生器檢驗標(biāo)準(zhǔn)3.2.1中華人民共和國城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T3028.2-1994《臭氧發(fā)生器臭氧濃度、產(chǎn)量、電耗的測量》；3.2.2****實業(yè)有限責(zé)任公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/02GLG001－2006《臭氧發(fā)生器》。注意：我國有關(guān)臭氧發(fā)生器的標(biāo)準(zhǔn)目前有四個：①建設(shè)部CJ/T3028.1/2-94臭氧發(fā)生器/臭氧發(fā)生器臭氧濃度、產(chǎn)量、電耗的測量；②環(huán)?？偩諬J/T264-2006臭氧發(fā)生器；③原醫(yī)藥管理局YY0215.2-95臭氧消毒柜安全、消毒效果通用技術(shù)條件；④中國輕工總會QB/T2233-96家用食具消毒柜〔臭氧型為其中一局部〕。其中，標(biāo)準(zhǔn)①起草時間較早，其適用范圍、產(chǎn)品分類、技術(shù)要求與臭氧濃度測定、產(chǎn)量計算等方面內(nèi)容都難于適用于當(dāng)前技術(shù)產(chǎn)品；標(biāo)準(zhǔn)②是修改替代原HCRJ058-1999標(biāo)準(zhǔn)，原標(biāo)準(zhǔn)起草時是從照顧新開展的多種類型發(fā)生器出發(fā)，靠近建設(shè)部CJ/T3028標(biāo)準(zhǔn)為原則制定的，現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)改動不大，反而增加以冷卻方式作為產(chǎn)品等級評價標(biāo)準(zhǔn)，有失標(biāo)準(zhǔn)的公正性，似有商業(yè)色彩；標(biāo)準(zhǔn)③與④為專用臭氧設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，本資料不涉及。4．臭氧發(fā)生器設(shè)計運行條件臭氧發(fā)生器按室內(nèi)安裝要求設(shè)計，使用方應(yīng)確保設(shè)備在設(shè)計條件范圍內(nèi)運行。4.1溫度臭氧發(fā)生器設(shè)計環(huán)境溫度范圍為0—40℃。4.2濕度臭氧發(fā)生器設(shè)計相對濕度＜90%。4.3冷卻水臭氧發(fā)生裝置以水為冷卻劑，冷卻水溫度以15-20℃為宜，一般要求不高于28℃。冷卻水溫度≤32℃時，臭氧發(fā)生器能連續(xù)工作運行，但30℃冷卻水的臭氧產(chǎn)量比15℃下的額定產(chǎn)量要低10~20%。冷卻水須保證較高的水質(zhì)，一般要求渾濁度不超過10度〔NTU〕，硬度不大于450mg/L，氯化物不大于150mg/L，COD不大于100mg/L，懸浮物不大于10mg/L并不能在容器內(nèi)造成沉積，這對臭氧發(fā)生器長期連續(xù)運行有好處。根據(jù)現(xiàn)場條件，臭氧發(fā)生器的冷卻水因地制宜采用開路或閉路循環(huán)，或回流到水處理系統(tǒng)工藝中的方式；根據(jù)水質(zhì)特點，采取適當(dāng)?shù)姆澜Y(jié)垢、防有機物沉積等措施。4.4大氣壓臭氧發(fā)生器按標(biāo)準(zhǔn)大氣壓設(shè)計，即大氣壓為101.3KPa，大氣壓的變化對臭氧發(fā)生器正常工作根本無影響，但高海拔地區(qū)使用臭氧發(fā)生器時應(yīng)注意大氣壓變化對臭氧濃度檢測帶來的影響進(jìn)展壓力修正，空氣壓縮機選型時應(yīng)考慮大氣壓變化對實際排氣量的影響。4.5氣源用于臭氧產(chǎn)生的氣體必須是氧氣或含有氧氣的氣體，氣體中應(yīng)該盡可能不含有水分、灰塵、油、碳?xì)浠衔铩矡N〕和氫之類的雜質(zhì)。所有這些雜質(zhì)都會對臭氧形成過程產(chǎn)生不良影響，并可能對設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞。供給臭氧發(fā)生器的原料氣體品質(zhì)指標(biāo)要到達(dá)如下要求：4.5.1含水量：要求氣源露點低于-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雜質(zhì)顆粒度：要雜質(zhì)顆粒小于1μm，最好能小于0.01μm；4.5.4溫度：一般要求溫度不高于25℃；4.5.5壓力：要求有一定的壓力，一般要求0.1MPa以上，以保證臭氧發(fā)生器穩(wěn)定工作并滿足后級臭氧氣體輸送及投加的需要。4.6電源條件臭氧發(fā)生器使用380V/3ph/50Hz電源，允許電壓波動范圍為±5%。5．臭氧發(fā)生器技術(shù)參數(shù)臭氧發(fā)生器技術(shù)參數(shù)見下表：項目指標(biāo)項目分類指標(biāo)輸入電源380V/3ph/50Hz臭氧濃度氧氣源80mg/L~120mg/L工作電壓4.5kV空氣源20mg/L~35mg/L工作頻率800Hz~1500Hz進(jìn)氣流量氧氣源10Nm3/h?kgO3~12Nm3/h?kgO3氣源露點≤-45℃空氣源35Nm3/h?kgO3~50Nm3/h?kgO3進(jìn)氣溫度20℃左右功耗氧氣源8kW/kgO3~10kW/kgO3工作壓力0.05MPa~0.15MPa空氣源14.5kW/kgO~17kW/kgO3冷卻水溫度28℃以下冷卻水流量氧氣源1.7T/h?kgO3~2T/h?kgO3冷卻水溫升3℃~4℃空氣源3T/h?kgO3~4T/h?kgO36．臭氧發(fā)生器性能指標(biāo)試驗臭氧濃度、產(chǎn)量、電耗的測量詳見CJ/T3028.2-1994《臭氧發(fā)生器臭氧濃度、產(chǎn)量、電耗的測量》，本章節(jié)僅做一下簡要介紹，并就一些問題提請操作者注意和探討。6.1臭氧濃度臭氧濃度可用國標(biāo)碘量化學(xué)法，也可使用紫外吸收儀器法。6.1.1碘量化學(xué)法臭氧O3作為氧化劑通過與KI反響生成游離I2顯色，再用硫代硫酸鈉Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定產(chǎn)生反響至無色，符合1molO3:2molNa2S2O3的定量關(guān)系。其計算公式為：Co3＝〔ANa×B×24000〕/Vo〔mg/L〕式中CO3——臭氧濃度mg/LANa——Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液用量mLB——Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液濃度molVo——臭氧氣體采樣體積mL操作方法詳見CJ/T3028.2-1994。說明：〔1〕Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液濃度在測定標(biāo)準(zhǔn)型發(fā)生器時〔Co3≥10mg/L〕一般用0.10mol。在用于測定低濃度臭氧時〔Co3≤1mg/L〕，應(yīng)選用0.01mol，否則滴定量太少，降低測定精度?！?〕臭氧氣體采樣體積Vo是一個重要參量。國內(nèi)采用的濕式流量計〔煤氣表〕由于腐蝕增加轉(zhuǎn)輪摩擦阻力，顯示數(shù)值會比實際氣量小，計算的Co3偏高。當(dāng)使用轉(zhuǎn)子流量計〔包括大氣采樣器〕計量Vo時會由于其精度低而失準(zhǔn)。這個問題出現(xiàn)的很多。臭氧協(xié)會推薦使用皂膜流量計計量Vo或用皂膜流量計校準(zhǔn)濕式流量計和轉(zhuǎn)子流量計。〔3〕作為標(biāo)準(zhǔn)型發(fā)生器測定臭氧濃度時要換算到標(biāo)準(zhǔn)狀況〔STP〕。在高濃度〔≥10mg/L〕時應(yīng)應(yīng)用兩個采樣瓶串聯(lián)，以保證測定準(zhǔn)確。6.1.2紫外吸收儀器測定λ為253.7nm的紫外光對臭氧具有最大吸收值并符合比爾－朗伯定律，利用其特性原理研制的紫外吸收臭氧濃度分析儀具有很高的精度和穩(wěn)定性，其數(shù)字顯示并可記錄數(shù)據(jù)，使用方便。美國環(huán)保局〔EPA〕和德國標(biāo)準(zhǔn)〔DIN19627-1993〕都認(rèn)定其符合臭氧濃度檢測要求的儀器。北京生產(chǎn)的國產(chǎn)臭氧檢測儀已生產(chǎn)使用多年，該儀器有不同的濃度量程規(guī)格供使用選擇。值得提醒的是，紫外吸收檢測儀也是由碘量化學(xué)法作標(biāo)定校準(zhǔn)的。利用紫外儀器作臭氧設(shè)備鑒定檢測時，應(yīng)預(yù)先進(jìn)展校準(zhǔn)檢驗。6.2臭氧產(chǎn)量6.2.1方法原理概要：臭氧濃度數(shù)值與進(jìn)入臭氧發(fā)生器總氣體量數(shù)值的乘積即為產(chǎn)量。6.2.2氣體轉(zhuǎn)子流量計工業(yè)級6.2.3氣體流量的修正計算：流量計使用時被測氣體的溫度、壓力，往往與流量計分度標(biāo)定時有所不同。因此，使用時讀數(shù)的流量顯示值，常常不是流經(jīng)流量計氣體的真實反映，必須予以修正。其公式如下：Qn=(PsTn/PnTs)1/2·Qs(m3/h或L/h)式中：Qn——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氣體實際流量，m3/h或L/h；Qs——測量〔試驗〕狀態(tài)下，氣體在儀表中的顯示流量，m3/h或L/h；Ps——測量〔試驗〕狀態(tài)下，氣體的壓力，Pa；Tn——儀表標(biāo)定時的絕對溫度，(273.15+20)K；Ts——測量〔試驗〕狀態(tài)下，氣體的溫度K；Pn——儀表標(biāo)定狀態(tài)時的絕對壓力〔一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1.01325×105Pa〕。6.2.4臭氧產(chǎn)量的計算DO3=CO3·Qn(g或mg)式中DO3——臭氧產(chǎn)量，g或mg。值得注意的是，作為CJ/T3028.2-1994的碘量化學(xué)法，目前還沒有參加溫度修正和壓力修正，一些相關(guān)的專家已經(jīng)提出，濃度檢測中應(yīng)該將不同溫度與氣壓值下的計算值進(jìn)展修正；考慮到引起氣壓變化的主要因素是海拔高程，可以用海拔高程作為修正參照，并提出了供參考的修正值：不同溫度下的修正值如下〔假定氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓〕：溫度(℃)010203040修正量(%)0+3.66+7.32+10.98+14.64不同海拔下的修正值如下〔假定氣溫為0℃〕：海拔(m)-1500200500100020003000氣壓(105Pa)1.031431.013250.989010.952650.892050.770850.64964修正量(%)-1.740+2.41+6.28+13.41+31.03+55.24還有紫外吸收儀器法，高端的儀器有溫度補償和壓力補償，普通的儀器同樣也應(yīng)進(jìn)展溫度修正和壓力修正。6.3產(chǎn)量與電耗的關(guān)系臭氧發(fā)生器的發(fā)生量為其每小時產(chǎn)生的額定臭氧量〔g/h或kg/h〕。同一臺臭氧發(fā)生器，只改變氣源，其額定發(fā)生濃度和發(fā)生量都要改變。一般關(guān)系空氣源的臭氧濃度為氧氣源的1/3，臭氧產(chǎn)量為1/2。發(fā)生器的額定發(fā)生量是在冷卻水溫15℃條件下以額定功率運行，產(chǎn)生額定臭氧濃度時的臭氧產(chǎn)量，這時的電耗是額定電耗kWh/kgO3。臭氧發(fā)生器的技術(shù)指標(biāo)即為此三項數(shù)值，三項指標(biāo)同時限定了供氣的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氣量Nm3/h。臭氧濃度與發(fā)生量及電耗為反向相關(guān)，即同一臺發(fā)生器在額定功率下運行，臭氧濃度越高，臭氧產(chǎn)量越小，電耗越大。以國外某型號產(chǎn)品為例，其名義發(fā)生量空氣源為16kg/h，氧氣源為30kg/h。按氧氣源7wt%濃度時電耗為8kWh/kgO3計算，在額定輸入功率240kW下運行，以額定臭氧濃度為變量則各項額定技術(shù)性能指標(biāo)變化如下表：氣源空氣氧氣濃度wt%-mg/L2.3—303.8—507—10210—14812—179發(fā)生量kg/h1612302420電耗kWh/kgO3152081012氣量Nm3/h5332402941621127．臭氧發(fā)生器技術(shù)要求7.1臭氧發(fā)生裝置的技術(shù)要求7.1.1臭氧發(fā)生裝置設(shè)計應(yīng)按GB5083《生產(chǎn)設(shè)備安全衛(wèi)生設(shè)計總則》進(jìn)展。7.1.2臭氧發(fā)生裝置容納臭氧發(fā)生單元的外殼設(shè)計及制造應(yīng)符合JB741《鋼制焊接壓力容器技術(shù)條件》的要求，所使用的鋼板應(yīng)優(yōu)先選用按GB6654《壓力容器用碳素鋼和低合金鋼厚鋼板》的技術(shù)條件所制造的鋼板或按JB1150《壓力容器用鋼板超聲探傷》進(jìn)展檢驗，制成的臭氧發(fā)生裝置外殼應(yīng)按JB1152《壓力容器對接焊縫超聲探傷》進(jìn)展檢驗。7.1.3臭氧發(fā)生裝置外殼宜采用JB1153《壓力容器公稱直徑》和JB1154《橢圓形封頭型式與尺寸》的數(shù)值制造。7.1.4臭氧發(fā)生裝置外殼所用法蘭應(yīng)按JB1157-1164《壓力容器法蘭》的標(biāo)準(zhǔn)制造。7.1.5臭氧發(fā)生裝置外殼應(yīng)設(shè)置觀察窗；大型臭氧發(fā)生裝置外殼宜設(shè)置檢修孔，其應(yīng)按JB2555《碳素鋼、低合金鋼人、手孔分類與技術(shù)條件》的標(biāo)準(zhǔn)制造。7.1.6臭氧發(fā)生裝置應(yīng)設(shè)置水、氣排空裝置和水、氣安全閥或水、氣安全減〔泄〕壓裝置。當(dāng)受到條件限制時，水、氣安全閥或水、氣安全減〔泄〕壓裝置可設(shè)置在與臭氧發(fā)生裝置連接收道上，作用與在臭氧發(fā)生裝置等同處。7.1.7臭氧發(fā)生裝置應(yīng)設(shè)置水、氣壓力及溫度顯示儀表或顯示儀表的安裝接口；受到條件限制時，可在與臭氧發(fā)生裝置連接收道上，作用與在臭氧發(fā)生裝置等同處設(shè)置水、氣壓力及溫度顯示儀表或顯示儀表的安裝接口。7.1.8臭氧發(fā)生裝置水、氣進(jìn)口或出口應(yīng)設(shè)置流量顯示或流量計量儀表，也可設(shè)置流量顯示或流量計量儀表的接口。7.1.9臭氧發(fā)生裝置與水、氣管道連接的接口宜選用法蘭盤連接；選用的法蘭盤應(yīng)按GB2555《一般用途管法蘭連接尺寸》和GB2556《一般用途管法蘭密封面形狀和尺寸》制造。7.1.10臭氧發(fā)生單元中的電極材料應(yīng)使用的輝光放電條件下、臭氧氧化環(huán)境中可長期穩(wěn)定工作的導(dǎo)電材料制成。7.1.11臭氧發(fā)生單元中的電極材料應(yīng)各自滿足不同類型的臭氧發(fā)生器，在不同的使用條件〔環(huán)境〕中，對電極材料所要求應(yīng)具備的物理〔機械〕、化學(xué)的性能要求。7.1.12臭氧發(fā)生單元中，直接處于輝光放電界面的電極外表光潔度，不得低于各臭氧發(fā)生器在工作條件范圍內(nèi)保持正常穩(wěn)定輝光放電的技術(shù)要求。7.2臭氧電源裝置的技術(shù)要求7.2.1臭氧電源裝置的設(shè)計應(yīng)按GB4064《電氣設(shè)備安全設(shè)計導(dǎo)則》進(jìn)展。7.2.2臭氧電源裝置主要包括主供電變壓器〔如有需要〕、變流器、電抗器、升壓變壓器、控制系統(tǒng)及顯示儀表等。7.2.3根據(jù)供電電網(wǎng)及要求的不同配置主供電變壓器或進(jìn)線電抗器，向變流器提供適宜匹配的電源。7.2.4常見的變流器有整流〔或斬波〕電路、逆變電路等，應(yīng)根據(jù)臭氧發(fā)生量的范圍及具體特點配置，將供電電源轉(zhuǎn)換成輝光放電所要求的中、高頻中壓交流電源傳輸給升壓變壓器。變流器應(yīng)優(yōu)先使用IGBT組件，以提高電源的功率因數(shù)，減少諧波。7.2.5經(jīng)過高壓變壓器升壓后將高壓電源輸送到臭氧發(fā)生裝置。7.2.6電源控制系統(tǒng)盡可能采用數(shù)字控制方式代替模擬控制方式，按設(shè)定程序啟動及關(guān)斷。7.2.7大型臭氧電源裝置應(yīng)根據(jù)需要設(shè)計用于整機保護(hù)的保護(hù)電路或安全回路，控制及操作系統(tǒng)可根據(jù)需要用自動化控制儀表及觸屏等，實現(xiàn)設(shè)備的自動化控制，并預(yù)留于符合相關(guān)要求的通訊接口。7.2.8過載能力臭氧電源裝置在輸入功率為1.2倍額定功率下間歇工作15個周期后，總裝配不得變形，接頭和連接件不能有松動現(xiàn)象，仍能正常工作。7.2.9功率偏差在額定電壓和正常工作溫度下，其輸入功率的偏差應(yīng)不超過標(biāo)稱值的＋5%。7.2.10防觸電保護(hù)臭氧發(fā)生器的構(gòu)造應(yīng)能防止使用者與帶電部件發(fā)生意外接觸。8．****臭氧發(fā)生器特點典型臭氧發(fā)生器如右圖所示，設(shè)備框架式一體化設(shè)計，相關(guān)控制閥門、儀表等安裝完畢，自動控制、自動保護(hù)停機、緊急停機，設(shè)備供貨時包含一體化安裝管道及管道安裝支架。自動化控制機型隨機配備PLC和一套自動化檢測儀表和閥門，用于監(jiān)控臭氧發(fā)生器工作并可與總控PLC通訊。詳細(xì)控制檢測點及工作原理詳見其他章節(jié)內(nèi)容。**市臭氧應(yīng)用工程技術(shù)研究中心對技術(shù)資料按設(shè)備類型、安裝及用途類型、單位時間內(nèi)臭氧的生產(chǎn)能力來表示臭氧發(fā)生器，具體規(guī)定如下：□□－□□－□□前面四個格表示根本類型標(biāo)記，具體規(guī)定如下：□□－□□－□□臭氧產(chǎn)量單位，G表示克/小時，K表示千克/小時臭氧產(chǎn)量數(shù)值，指以設(shè)備類型規(guī)定氣源時的額定臭氧產(chǎn)量數(shù)值設(shè)備類型后綴，用于區(qū)分設(shè)備安裝或用途類型：D表示臭氧放電室和臭氧電源分體組裝，分體式底座機P表示臭氧放電室和臭氧電源安裝在一個機柜內(nèi)〔柜式機〕F表示臭氧放電室和臭氧電源分體組裝，一體式底座機A表示內(nèi)置吸附枯燥的柜機O表示內(nèi)置富氧機組的柜機C表示含空氣壓縮機的柜機H表示濕空氣放電型的柜機〔一般含風(fēng)機，用于空氣殺菌〕V表示負(fù)壓放電型機的柜機〔一般含風(fēng)機，常用于泳池殺菌〕設(shè)備類型，按進(jìn)入臭氧放電室的氣源區(qū)分：O，OXYGEN表示氧氣〔富氧氣〕源型，A，AIR表示空氣源型最后面的格表示輔助標(biāo)記，可用于表示系列、設(shè)計序號、專用等，具體規(guī)定待編。標(biāo)記例如：以空氣為氣源，每小時產(chǎn)生200g臭氧，內(nèi)置吸附枯燥機組的柜式一體機臭氧發(fā)生器標(biāo)記為AA-200G；O2O2O3冷卻水高壓電極冷卻水8.1臭氧放電室臭氧放電室是臭氧產(chǎn)生的關(guān)健局部，****臭氧發(fā)生器放電室為不銹鋼材質(zhì)，外外表采用噴砂防腐處理，采用DTA非玻璃放電體。臭氧放電室由放電室罐體、放電體、高壓熔斷器等部件組成，是由一個或多個放電單元并聯(lián)組成的構(gòu)造。大型臭氧放電室是我公司的專利技術(shù)〔專利號：ZL01269045.7〕，構(gòu)造如右圖所示。小型機放電室外型如以以下圖所示：8.1.1放電室罐體〔水套〕：放電室罐體實際上是一個列管式的換熱容器，由筒體、封頭、法蘭、端板、外電極管、視鏡、接收等組成，根據(jù)設(shè)計及工程需要選用304或316L等材質(zhì)。放電室外電極管按照極精細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)制成，在內(nèi)部呈蜂窩狀排布。整個罐體焊接而成，通過法蘭連接完成裝配。8.1.2介電體：****臭氧放電室采用專利DTA可連接式非玻璃放電體〔專利號：ZL01268920.3〕。專利DTA放電體臭氧產(chǎn)量大，臭氧濃度高，能最大程度的發(fā)揮電源系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的功能，是大產(chǎn)量高濃度臭氧發(fā)生器的關(guān)鍵，適用頻率400-3000Hz，電壓3.7-4.5kV，介電常數(shù)ε=6.19，擊穿強度大于9kV，產(chǎn)品如右圖所示。8.1.3高壓熔斷器安裝在每一組放電單元上，在放電單元出現(xiàn)故障時快速熔斷而使改組放電單元停頓工作，保證臭氧發(fā)生器整體穩(wěn)定、可靠工作。高壓熔斷器必須具有耐高壓、抗一定的過載能力和快速熔斷等特點，滿足臭氧發(fā)生器負(fù)載的特性和電源特性，產(chǎn)品如右圖所示。8.2臭氧電源****臭氧電源采用中、高頻放電技術(shù)，變流裝置為可控硅或IGBT，高壓變壓器為干式變壓器，效率高；主電路還設(shè)有安全回路，確保主電路在意外工況下不會受到損壞。電源柜體采用高檔組合式機柜，電源裝置所有組成部件均裝配在機柜內(nèi)部；高檔機型電源裝置為封閉式內(nèi)冷卻，進(jìn)一步增強對惡劣環(huán)境的適用性。電源控制裝置采用CPU全數(shù)字控制方式，可靠性高，控制系統(tǒng)設(shè)置多重保護(hù)回路，能及時顯示異常工作狀況并輸出報警信號。電源控制系統(tǒng)還具有在線升級功能，能根據(jù)微電子技術(shù)的開展和集成電路技術(shù)的開展，最大限度地優(yōu)化電源系統(tǒng)。目前****臭氧技術(shù)幾經(jīng)成功解決了搪瓷介電材料的噴涂、燒結(jié)工藝與發(fā)生單元的構(gòu)造這兩大技術(shù)難點；大功率臭氧專用電源這個技術(shù)關(guān)鍵；以及大功率容性負(fù)載升壓變壓器設(shè)計制造技術(shù)。在搪瓷材料的電氣性能、靜電噴涂工藝、介質(zhì)層均勻性、發(fā)生單元加工精度、安裝定位精度、電源效率等幾方面，距離國際領(lǐng)先技術(shù)還是有一些差距的，以上每個問題解決都會對提高濃度，降低電耗起到很大作用，****公司相關(guān)技術(shù)人員正在有針對性、有根據(jù)性的展開深度的研發(fā)工作，使****臭氧繼續(xù)走在國內(nèi)臭氧行業(yè)的前沿，并努力趕超國際領(lǐng)先技術(shù)。另外根據(jù)多年的運行經(jīng)歷，****公司選擇中高檔配置的配套設(shè)備及儀表配件，保證長時間連續(xù)運行的可靠性，降低系統(tǒng)故障率，加大同國外產(chǎn)品競爭的砝碼。第四局部臭氧發(fā)生器氣源系統(tǒng)一、總述用于臭氧產(chǎn)生的氣體必須是氧氣或含有氧氣的氣體，氣體中應(yīng)該盡可能不含有水分、灰塵、油、碳?xì)浠衔铩矡N〕和氫之類的雜質(zhì)。所有這些雜質(zhì)都會對臭氧形成過程產(chǎn)生不良影響，并可能對設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞。供給臭氧發(fā)生器的原料氣體品質(zhì)指標(biāo)要到達(dá)如下要求：a．含水量：要求氣源露點低于-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．雜質(zhì)顆粒度：要雜質(zhì)顆粒小于1μm，最好能小于0.01μm；d．溫度：一般要求溫度不高于25℃；e．壓力：要求有一定的壓力，一般要求0.1MPa以上，以保證臭氧發(fā)生器穩(wěn)定工作并滿足后級臭氧氣體輸送及投加的需要。獲取原料氣體最直接的來源就是空氣，但由于空氣并不完全具有上述要求，因此為獲取到達(dá)上述要求的空氣，必須對空氣經(jīng)過一定形式的處理。處理空氣有以下兩種方式：a．按一定的工藝要求處理空氣，使之到達(dá)上述要求；b．從空氣中別離出氧氣，使用純氧作為氣源。根據(jù)這兩種方式形成了空氣源系統(tǒng)和氧氣源系統(tǒng)。二、氣源系統(tǒng)特點及設(shè)備構(gòu)成介紹〔一〕空氣源系統(tǒng)空氣源系統(tǒng)是指一套產(chǎn)生符合臭氧產(chǎn)生要求的原料空氣的設(shè)備，包括空氣壓縮機、后冷卻器、儲氣罐、冷凍式枯燥機、吸附式枯燥機、空氣過濾器、熱交換器等的局部或全部，將空氣經(jīng)過多道處理工藝后送入臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧?？諝庠聪到y(tǒng)工藝流程如下所示：空壓機后冷卻器貯氣罐除油水過濾冷凍枯燥除油過濾吸附枯燥除塵過濾1．空氣壓縮機空氣壓縮機是一種將環(huán)境中的空氣通過某種方式加壓的設(shè)備，常用的空壓機根本上都是容積式的，分為往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩大類，往復(fù)式又分為活塞式和膜片式；回轉(zhuǎn)式又分為滑片式和螺桿式。根據(jù)密封及潤滑方式，分為油潤滑和無油潤滑兩大類。根據(jù)冷卻方式分為水冷式和風(fēng)冷式，水冷式應(yīng)使用軟化水。用于臭氧氣源的空壓機一般選用螺桿式或活塞式的，應(yīng)盡可能選擇無油潤滑型的，如選型微油潤滑型的，必須在后級進(jìn)展嚴(yán)格的無油化處理?？諌簷C的最高排氣壓力通常有1.0MPa、0.7MPa、0.4MPa等幾種，為保證后級枯燥凈化的工作需要并到達(dá)良好效果，用作氣源設(shè)備的空壓機宜選用最高排氣壓力0.7MPa的。環(huán)境中的空氣經(jīng)過空壓機壓縮后會有一定量的水排出，空壓機上一般有排水裝置。螺桿式空壓機一般內(nèi)置后冷卻器，小型風(fēng)冷活塞式空壓機一般與儲氣罐一體化設(shè)計。2．后冷卻器后冷卻器是將空壓機排出的帶有一定壓力的含有飽和水蒸氣的壓縮空氣，通過外冷媒冷卻，并將冷凝液排放，到達(dá)一定的除油水效果。后冷卻器根據(jù)冷媒不同分為水冷式和風(fēng)冷式。后冷卻器一般根據(jù)空壓機的排氣量來選型，其額定處理能力應(yīng)大于空壓機的排氣能力。3．貯氣罐貯氣罐是壓縮空氣儲存緩沖裝置，屬于一類壓力容器，一般根據(jù)空壓機的排氣量來選型，因臭氧發(fā)生器耗氣量穩(wěn)定，一般要求容積能儲存1-2分鐘的氣體即可，其設(shè)計壓力應(yīng)該高于空壓機的最高排氣壓力。貯氣罐屬于一類壓力容器，其附件應(yīng)包括安全閥、壓力表組件、排污/放空閥等。4．冷凍式枯燥機冷凍式枯燥機是將在飽和狀況下的壓縮空氣降溫冷凝除水的設(shè)備，正常工作條件下可去除壓縮空氣中約80%的水分，除水量大；除水后的低溫氣體在排出設(shè)備之前通過熱交換器和進(jìn)入設(shè)備的氣體進(jìn)展熱交換，對氣體進(jìn)展預(yù)冷，因此能耗低。因為水的冰點為0℃，為防止冰塞，冷干機內(nèi)部制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器設(shè)置溫度都在0℃以上，因此冷干機在額定壓力下僅能獲得大約常壓下-20℃左右的露點，屬于淺度除水。冷干機處理氣量一般以工作壓力0.7MPa、進(jìn)氣溫度42℃、環(huán)境溫度38℃為額定工況，選型設(shè)計時應(yīng)根據(jù)不同工況條件下的修正系數(shù)進(jìn)展修正。同一臺冷干機，工作壓力越高，進(jìn)氣溫度越低，環(huán)境溫度越低，氣源處理質(zhì)量越好。在低工作壓力、高進(jìn)氣溫度和高工作環(huán)境溫度的工況時必須對冷干機處理量進(jìn)展修正。選型時，冷干機實際處理量一般應(yīng)稍大于空壓機的排氣量。根據(jù)冷卻方式不同，冷干機分為風(fēng)冷型和水冷型兩類，一般小型的設(shè)備永豐棱形，大型的設(shè)備有風(fēng)冷型和水冷型區(qū)分。不同的冷干機在不同工況條件下的修正系數(shù)略有不同，應(yīng)根據(jù)具體設(shè)備選型樣本，或在選型設(shè)備時留夠足量余量。下面是DH公司冷干機修正系數(shù)：工作壓力修正系數(shù)進(jìn)氣壓力Mpa0.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2修正系數(shù)φ0.690.790.880.951.01.051.091.121.151.18進(jìn)氣溫度修正系數(shù)進(jìn)氣溫度℃3035404245505560修正系數(shù)φ1.481.291.0810.900.750.630.52環(huán)境溫度修正系數(shù)〔風(fēng)冷型〕環(huán)境溫度℃2025303538404550修正系數(shù)φ1.161.121.081.0310.9850.800.525．吸附式枯燥機吸附式枯燥機是應(yīng)用變壓吸附原理和無熱再生或微加熱再生方法，對壓縮空氣進(jìn)展吸附枯燥的一種除濕凈化裝置。設(shè)備采用雙塔構(gòu)造，一塔在一定壓力下吸附空氣中的水分，另一塔用稍高于大氣壓的一小局部枯燥空氣使吸附塔中的枯燥劑再生，經(jīng)過一定時間，兩塔切換，保證枯燥壓縮空氣的連續(xù)供給。在正常的操作條件下，應(yīng)確保進(jìn)入枯燥機的飽和空氣在一定的流速下與吸附劑床層有足夠長的接觸時間，經(jīng)處理后的空氣露點〔壓力下〕可降至-45℃以下，最低可達(dá)-70℃，屬于深度枯燥。吸附式枯燥機額定處理流量即額定進(jìn)口空氣流量，是指換算到絕對壓力1atm，溫度20℃，相對濕度為0時，進(jìn)入到枯燥機的空氣容積流量；工況條件對吸附式枯燥機處理效果有很大影響：①進(jìn)氣溫度：進(jìn)入枯燥機的壓縮空氣一般都在飽和狀態(tài)，在一樣壓力下不同溫度下，所含水份有很大的差異，溫度升高，飽和含濕量隨之增加，枯燥機負(fù)荷亦增加。②進(jìn)氣壓力：飽和壓縮空氣的含濕量和壓力成反比，當(dāng)工作壓力越低，水份含量越高，需要的再生氣量也就越大，同時因壓力降低，亦會造成塔內(nèi)空氣流速加快，而加速吸附劑磨損；進(jìn)氣壓力變化時，其最大進(jìn)口流量=額定處理量×進(jìn)氣壓力修正系數(shù)。修正系數(shù)φ可由下表查得：進(jìn)氣壓力修正系數(shù)表進(jìn)氣壓力MPa0.450.500.550.600.650.700.750.800.850.900.951.0修正系數(shù)φ0.690.750.810.870.941.001.061.131.191.251.311.38③油霧污染：吸附劑對油霧污染非常敏感，當(dāng)油霧和吸附劑接觸后覆蓋其外表，將致使吸附劑的性能迅速下降，不僅引起露點升高，還會縮短吸附劑的使用壽命。④吸干機前應(yīng)安裝前置過濾器，以除去壓縮空氣中可能存在的液態(tài)水、固體粒子和油霧〔特別是有油潤滑式空壓機〕，保證枯燥機的運行條件與吸附劑的使用壽命。⑤吸附式枯燥機根據(jù)再生方式分為無熱再生式和微熱再生時，后者用一小局部加熱了的枯燥空氣對吸附劑進(jìn)展再生，平均再生氣流率〔亦稱再生氣耗比〕從15%左右降到了5%左右，再生氣量的大小也在一定條件下影響著空氣處理效果。6．空氣過濾器空氣過濾一般采用分級的方式，包括主管道過濾、除油過濾、除塵過濾等?？諝膺^濾器一般按一下規(guī)則安裝：空氣壓縮機后安裝主管道過濾器，過濾孔徑為3-5μm；吸附式枯燥機前面安裝除油過濾器，過濾器過濾孔徑至少為0.01μm〔最好一級0.01μm加一級0.001μm〕，一般應(yīng)在0.01μm過濾器前加裝1μm過濾器；吸附式枯燥機后面安裝除塵過濾器，過濾器過濾孔徑至少為1μm〔最好一級1μm加一級0.01μm〕?？諝膺^濾器的流量均指標(biāo)準(zhǔn)工況0.7MPa工作壓力下的流量，在其他壓力下的流量，應(yīng)對其進(jìn)展壓力修正。工作壓力修正系數(shù)一般如下表，不同生產(chǎn)商會略有不同：進(jìn)氣壓力MPa0.200.300.400.500.600.700.800.901.001.101.201.30修正系數(shù)φ0.530.650.760.850.931.001.071.131.191.251.311.36一般可用下面公式計算：修正系數(shù)φ=(實際工作壓力/標(biāo)準(zhǔn)工作壓力)1/2隨著空氣處理設(shè)備技術(shù)的不斷開展和改良，以上設(shè)備已有一定程度的集成，比方空壓機自帶有儲氣罐，或者空壓機自帶有后冷卻器，或者空壓機自帶有后冷卻、過濾器甚至冷凍式枯燥機?！捕逞鯕庠聪到y(tǒng)氧氣源系統(tǒng)是指一套提供符合臭氧產(chǎn)生要求的原料氧氣的設(shè)備，將一定純度的氧氣送入臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧，一般有現(xiàn)場制氧和液態(tài)氧兩種方式。1．現(xiàn)場制氧：現(xiàn)場制氧即變壓吸附制氧設(shè)備，是以空氣為原料，以沸石分子篩為吸附劑，利用變壓吸附原理，即加壓吸附，常壓〔PSA〕或真空〔VSA或VPSA〕解吸兩種方式制取氧氣的設(shè)備。在一定的壓力下，利用空氣中氧、氮在沸石分子篩外表的吸附量的差異，即沸石分子篩對氮的擴散吸附遠(yuǎn)大于氧，在一定時間內(nèi)氮在吸附相富集，氧在氣體相富集，從而實現(xiàn)氧氮別離。常壓解吸制氧機系統(tǒng)工藝流程示意圖一般如下：空壓機冷凝器貯氣罐除油過濾枯燥機PSA制氧機氧氣緩沖罐除塵過濾合格原料氧氣大型制氧機系統(tǒng)一般使用真空解吸，系統(tǒng)工藝流程示意圖一般如下：羅茨風(fēng)機冷凝器貯氣罐VSA制氧機氧氣緩沖罐氧壓機除塵過濾合格氧氣羅茨真空泵目前一般變壓吸附制氧設(shè)備采用雙塔吸附，通過控制氣動管道閥的啟閉，到達(dá)A、B兩塔交替循環(huán)吸附、解吸，從而得到連續(xù)的高純度氧氣。由于變壓吸附制氧機理論上獲得的氧氣純度大約有95%左右，通常為90%，產(chǎn)品氣體是富氧氣而并不是純氧，因此變壓吸附制氧機通常也叫做富氧機。制氧機系統(tǒng)的沸石分子篩對水非常敏感，大量吸附水分以后極容易造成分子篩的粉化，因此分子篩前級的空氣枯燥處理顯得非常重要。由于分子篩制氧時溫度高一點更適宜一些，因此PSA制氧機前級的空氣枯燥處理設(shè)備，使用吸附式枯燥機要比使用冷凍式枯燥機要更好一些。變壓吸附制氧機每產(chǎn)出1Nm3/h氧氣，大約需要12-15Nm3/h的空氣，耗氣量取決于分子篩的制氧效率、分子篩吸附床構(gòu)造、供氣壓力以及管道閥門邏輯切換流程。小型制氧機一般直接使用排氣壓力0.4-0.7MPa的空壓機，該氣源兼做原料氣體及儀表風(fēng)氣體；稍大的PSA制氧機可選用排氣壓力在0.3-0.4MPa的空壓機以節(jié)約能耗，儀表風(fēng)氣體另選擇一臺小型空壓機；VSA制氧機選擇的羅茨風(fēng)機和羅茨真空泵可以是獨立的設(shè)備，也可以根據(jù)情況共用電動機，大型VSA制氧機還應(yīng)考慮有備用的羅茨風(fēng)機和羅茨真空泵，制氧系統(tǒng)必須選擇獨立的儀表風(fēng)空壓機。2．液態(tài)氧系統(tǒng)液態(tài)氧系統(tǒng)是隨著制氧技術(shù)的不斷提高以及氧氣作為工業(yè)產(chǎn)品被大規(guī)模使用，經(jīng)低溫深冷空分裝置別離出的液態(tài)氧被作為商品直接從生產(chǎn)廠家購入，使用廠家將液氧汽化處理后送入臭氧發(fā)生器的裝置，包括液氧儲槽、汽化器、減壓裝置、熱交換器等裝置。液態(tài)氧系統(tǒng)工藝流程如下所示：液氧貯罐汽化器減壓裝置熱交換器合格原料氧氣其中，熱交換器是根據(jù)情況的可選設(shè)備。由于直接使用商品氧而沒有制氧設(shè)備，設(shè)備的故障率以及降低企業(yè)的維修費用大大降低，但受工廠地理位置及交通運輸?shù)挠绊戄^大，直接影響用氧費用〔或運行費用〕。液態(tài)氧系統(tǒng)設(shè)計配置時，為了提高臭氧發(fā)生器的運行效率，以及一些安全因素，一般應(yīng)隨之配套設(shè)計氮氣添加系統(tǒng)，向氣源中添加5%左右的氮氣。氮氣添加可以使用純氮〔液氮氣化或氣氮〕，也可以使用枯燥空氣，添加氣體品質(zhì)應(yīng)符合本資料開場要求的氣源品質(zhì)指標(biāo)。三、選型指導(dǎo)氣源處理系統(tǒng)設(shè)備的總體設(shè)計和選型應(yīng)根據(jù)臭氧投加工藝、臭氧系統(tǒng)產(chǎn)量和臭氧濃度指標(biāo)及系統(tǒng)運行條件來綜合確定，而不是僅僅追求單一的指標(biāo)。系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)在確定了臭氧投加工藝后，根據(jù)對臭氧發(fā)生器產(chǎn)量〔QZ〕、臭氧濃度〔C〕要求來確定對供氣量〔空氣QA，氧氣QO〕的要求，各工藝設(shè)備的參數(shù)一般可以按反推的方式確定，得出結(jié)果后可以再經(jīng)過正推，驗證一下。假定臭氧投加工藝和系統(tǒng)運行條件都滿足，現(xiàn)有臭氧發(fā)生器臭氧濃度，空氣源為25-35mg/L，氧氣源為80-100mg/L，現(xiàn)以一套臭氧產(chǎn)量10kg/h的臭氧發(fā)生器為例，介紹一下氣源選型?！惨弧晨諝庠聪到y(tǒng)1．確定臭氧發(fā)生器所需要的氣量：由臭氧產(chǎn)量QZ=10kg/h，臭氧濃度C=25-35mg/L，供氣空氣為QA為QAmin=QZ/C=10000/35=285.7Nm3/hQAmax=QZ/C=10000/25=400.0Nm3/h氣源設(shè)備提供的的氣量一般應(yīng)能滿足臭氧發(fā)生器所需要最大氣量要求，這里暫選400.0Nm3/h；2．確定氣源系統(tǒng)設(shè)備的型號：因無熱再生吸干機的再生耗氣量為15%左右，如選無熱再生吸干機，吸干機在工作壓力0.7MPa時的處理能力應(yīng)為400/0.85/60=7.85Nm3/min；考慮空氣壓縮機效率、管路損漏系數(shù)、備用系數(shù)等總共0.85，空氣壓縮機的排氣量應(yīng)為7.85/0.85=9.24Nm3/min；空氣壓縮機的排氣量應(yīng)為9.24Nm3/min以上，可選10Nm3/min左右，最高排氣壓力0.7MPa的空氣壓縮機；考慮空壓機加載/卸載或啟跳/停機的壓差以及管路上的壓力損失，系統(tǒng)最低壓力有時可能為0.55MPa，則吸干機的壓力修正系數(shù)為0.81，因此在0.55MPa工況下，吸干機額定處理能力至少應(yīng)為7.85/0.81=9.69Nm3/min吸干機應(yīng)選額定處理能力9.69Nm3/min以上，甚至更大一些的；按某廠家樣本或選型手冊選型冷干機，按系統(tǒng)最低工作壓力0.55MPa，進(jìn)氣溫度45℃，環(huán)境溫度〔風(fēng)冷型〕40℃進(jìn)展修正：9.69/0.9/0.985=10.93Nm3/min冷干機應(yīng)選額定處理能力大于10.93Nm3/min的；按某廠家樣本或選型手冊選型空氣過濾器，按系統(tǒng)最低工作壓力0.55MPa進(jìn)展修正：9.69/(0.55/0.7)1/2=10.93Nm3/min空氣過濾器應(yīng)選額定處理能力大于10.93Nm3/min的；分別按照過濾精度級別選擇空氣過濾器；儲氣罐選型按氣體方程計算一下即可，不同容積的罐體適應(yīng)一定排氣量的空壓機，可查表對應(yīng)，計算如下：10*2/(7+1)=2.5m3儲氣罐的最高工作壓力應(yīng)大于空壓機的最高排氣壓力。如空氣壓縮機的排氣溫度太高〔如到達(dá)50-60℃〕，已在空壓機和冷干機之間加一級冷卻器，將氣溫降到冷干機處理比擬經(jīng)濟的溫度。管路及閥門選型請參照機械工業(yè)出版社《機械設(shè)計手冊》〔第二版〕第30篇管道與管道附件相關(guān)章節(jié)內(nèi)容，下同?！捕逞鯕庠聪到y(tǒng)1．確定臭氧發(fā)生器所需要的氣量：由臭氧產(chǎn)量QZ=10kg/h，臭氧濃度C=80-100mg/L，供氣氧氣為QO為QOmin=QZ/C=10000/80=125Nm3/hQOmax=QZ/C=10000/100=100Nm3/h氣源設(shè)備提供的的氣量一般應(yīng)能滿足臭氧發(fā)生器所需要最大氣量要求，這里暫選125Nm3/h；2．確定氣源系統(tǒng)設(shè)備的型號：2.1現(xiàn)場制氧〔本選型僅以PSA型為例〕：所需要的制氧機的產(chǎn)氧量為125Nm3/h，因變壓吸附制氧機每產(chǎn)出1Nm3/h氧氣，大約需要12-15Nm3/h的空氣，所需要的空氣量應(yīng)為125*12/60=25Nm3/min；前級空氣枯燥選擇設(shè)備選型方法同空氣源系統(tǒng)，后級氧氣除塵過濾器按125Nm3/h，PSA型制氧機出氣壓力一般根據(jù)前級的氣源處理設(shè)備而異。因本套系統(tǒng)空壓機排氣量較大，為降低能耗，應(yīng)盡可能選擇最高排氣壓力在0.3-0.4MPa左右的，而另選擇一臺儀表風(fēng)空壓機并配套后處理系統(tǒng)。儀表風(fēng)空壓機選型計算方法可參照本文選型指導(dǎo)-空氣原系統(tǒng)和機械工業(yè)出版社《機械設(shè)計手冊》〔第二版〕第42篇選型空壓機相關(guān)章節(jié)內(nèi)容。2.2液態(tài)氧系統(tǒng)所需要的液氧儲槽一般要求能儲存7-10天左右所需要的氣量，125Nm3/h的氧氣耗量，需要的液氧儲槽至少為125*1.429(氧氣密度)*24*7=30噸30/1.143(液氧密度)=26.3m3應(yīng)選擇30噸左右或25-30m3儲量的液氧儲槽；空溫式汽化器，正常工作時的氣量應(yīng)為其汽化量的1/3-1/2左右，因此至少應(yīng)選擇汽化量為250m3/h的空溫式汽化器；氮氣添加系統(tǒng)：向氣源中添加2-5%左右的氮氣。使用液氮添加時，其選型可參考液氧配置方法選型；使用枯燥空氣添加時，其選型可參考空氣源配置方法選型。〔三〕氣源類型選型依據(jù)參照如不考慮氧氣制備的費用，和使用空氣作為氣源相比，使用氧氣作為氣源確實具有以下的優(yōu)點：a臭氧發(fā)生器能耗降為空氣源的二分之一左右；b可以實現(xiàn)更高的臭氧濃度；c同等產(chǎn)量的臭氧發(fā)生器設(shè)備體積和裝機容量更小，投資更低；d由于供氣量低，臭氧輸送管道及投加裝置隨之減小規(guī)格，進(jìn)一步降低投資；e如采用液氧源，不需要配套采購氣源設(shè)備，投資還要低；f進(jìn)一步降低臭氧投加裝置投資，投加效率更高。g使用液氧的臭氧系統(tǒng)的自動化、智能化控制、檢測、監(jiān)測、保護(hù)等設(shè)計，因為不用集成氣源設(shè)備，降低了投資同時也簡化了管理。因此，所需要的臭氧量越大，越應(yīng)該采用氧氣作為氣源；然而針對PSA制氧、VSA制氧和液氧各自的特點，大規(guī)模使用氧氣作為原料氣體也具有相當(dāng)大的局限性：a使用液態(tài)氧的費用太高，液態(tài)氧一般每噸1000元以上，遠(yuǎn)離中心城市或遠(yuǎn)離氧源廠的地區(qū)更高，有的地方液氧甚至超過1400元/噸。每噸液氧可以汽化出大約700Nm3的氧氣〔標(biāo)況下氧氣的密度為1.429kg/m3〕，按照液氧1200元/噸計算，1Nm3氧氣合人民幣1.71元；b使用現(xiàn)場制氧的能耗也非常高，PSA型制氧機，如使用0.7MPa排氣壓力的空壓機，產(chǎn)生1Nm3氧氣大約需要電能1.4kWh；使用0.3-0.4MPa排氣壓力的空壓機，產(chǎn)生1Nm3氧氣大約需要電能1.0kWh，雖然VSA型制氧機理論上產(chǎn)生1Nm3氧氣大約需要電能0.7kWh，但并不是所有氣源配置都能接近理論值，而且常壓的氧氣作為臭氧氣源還需要進(jìn)展枯燥以及加壓、過濾，還要另外配置儀表風(fēng)空壓機系統(tǒng)，能耗另計；c作為現(xiàn)場制氧的分子篩制氧機，無論是PSA型還是VSA型，除體積龐大〔其占地面積比與之配套使用的臭氧發(fā)生器大得多〕外，設(shè)備的價格也比擬高〔不包括空壓機及枯燥凈化處理裝置，PSA型設(shè)備到達(dá)終端用戶的價格一般至少為1萬元/Nm3h〕，另外作為吸附劑的沸石分子篩比擬嬌氣，在前級氣源處理不理想時，很容易出現(xiàn)分子篩中毒或粉化的現(xiàn)象；d每次在臭氧發(fā)生器運行前，尤其是臭氧發(fā)生器經(jīng)過長時間停機后再開機時，必須對臭氧發(fā)生器吹掃，流量至少應(yīng)為額定氣量的20%，第一次開機用枯燥空氣吹掃至少12小時，有的甚至要求24小時，以后操作時吹掃時間視停機時間長短而定，雖然不用到達(dá)每停機一天吹掃一小時的程度，但開機之前吹掃幾個小時是很正常的操作要求，甚至是必需的操作要求。在使用液氧氣源時，如用氧氣進(jìn)展吹掃無疑是更浪費，因此最好還是另外給氧氣源的臭氧發(fā)生器配備一套專門用于開機前和關(guān)機后吹掃的空氣源系統(tǒng)。在80年代以前，絕大多數(shù)臭氧發(fā)生器都使用空氣作為氣源，現(xiàn)在隨著制氧技術(shù)的不斷提高，氧氣開場作為臭氧發(fā)生器的原料氣體大規(guī)模使用。我國自來水廠幾乎全部采用國外進(jìn)口的大型臭氧設(shè)備，都以液氧經(jīng)汽化后為主要氣源，并摻有2%-5%的少量氮氣。以氧氣為氣源的臭氧設(shè)備，所產(chǎn)生的臭氧濃度高，一般要求大于100mg/L；因氣源干凈，露點低，保證了設(shè)備長期運行的穩(wěn)定性。國外進(jìn)口臭氧設(shè)備之所以要求以氧氣為氣源，而不用壓縮的枯燥空氣為氣源，除上述原因外，更主要是減少其設(shè)備的故障率，降低企業(yè)的維修費用。追求高濃度，是因為使用氧氣的費用太高，只有提高臭氧濃度來減少氧氣用量，降低自來水廠的生產(chǎn)本錢，但是又間接提高了臭氧發(fā)生器的設(shè)備費用。實際上自來水處理根本不需要那么高的臭氧濃度，我國臭氧行業(yè)對于用于水處理的臭氧發(fā)生器出氣濃度僅要求為≥8mg/L，一般的以空氣為氣源的標(biāo)準(zhǔn)型臭氧設(shè)備，都能到達(dá)以上指標(biāo)，甚至可以到達(dá)35mg/L以上。水處理臭氧設(shè)備選型及運行的過程中，不要僅限于氧氣源和高濃度，應(yīng)考慮臭氧設(shè)備的產(chǎn)量、濃度、氣量及功耗之間的綜合經(jīng)濟指標(biāo)。使用氧氣源時，氧氣綜合利用顯得非常必要，至少不應(yīng)該在接觸池后面進(jìn)展尾氣臭氧破壞后排掉。由于水源質(zhì)量問題，即使是自來水廠的水處理都有包含生化曝氣的預(yù)處理工藝，至少應(yīng)將高濃度的氧氣通過加壓導(dǎo)入曝氣系統(tǒng)，或者直接通過提高臭氧發(fā)生器運行壓力將尾氣導(dǎo)入曝氣系統(tǒng)。更大規(guī)模的臭氧系統(tǒng)，應(yīng)考慮將氧氣枯燥凈化后循環(huán)使用，僅補充10%左右的新氧氣。然而根據(jù)目前多方面的實驗數(shù)據(jù)，在自來水廠適應(yīng)的某些產(chǎn)量段的臭氧發(fā)生器，以氧氣為氣源的運行費用并不比以空氣為氣源時低，至少臭氧發(fā)生器本身運行時如此?，F(xiàn)舉例計算不包含設(shè)備折舊、維護(hù)及管理費用的設(shè)備運行費用：a假定空氣源臭氧發(fā)生器電耗16kWh，臭氧濃度25-30mg/L，kg/hO3氣源功耗5.5kWh〔此數(shù)據(jù)相當(dāng)寬松〕；b假定氧氣源臭氧發(fā)生器電耗8kWh，臭氧濃度80-100mg/L；電耗10kWh，臭氧濃度145mg/L〔10wt%〕；液氧價格1000元/噸〔此數(shù)據(jù)相當(dāng)寬松〕；c假定PSA型制氧機產(chǎn)生1Nm3氧氣需要電能1.4kWh(0.7MPa排氣壓力的空壓機)；d假定VSA型制氧機產(chǎn)生1Nm3氧氣需要電能0.7kWh(不含氧壓機)；假設(shè)臭氧產(chǎn)量為Akg/h，電價為B元/kWh，根據(jù)假定條件核算直接運行費用〔不包含設(shè)備折舊、維護(hù)及管理費用〕：1.空氣源臭氧發(fā)生器為：16AB+5.5AB=21.5AB2.液氧源臭氧發(fā)生器，100mg/L為：8AB+1.429*1000A/100=8AB+14.29A145mg/L為：10AB+1.429*1000A/145=10AB+9.855A3.PSA制氧源臭氧發(fā)生器，100mg/L為：8AB+1.4*1000A/100=8AB+14A145mg/L為：10AB+1.4*1000A/145=10AB+9.655A4.VSA制氧源臭氧發(fā)生器，100mg/L為：8AB+0.7*1000A/100=8AB+7A145mg/L為：10AB+0.7*1000A/145=10AB+4.828A通過以上公式比照很容易得知，在假定條件下，當(dāng)氣源為氧氣時，無論是高濃度運行還是低濃度運行，液氧最高，PSA制氧次之，VSA制氧最低。液氧、PSA制氧及VSA制氧運行費用，高濃度運行時比低濃度運行時低的條件分別是電價為B<2.2175元、B<2.1725元和B<1.086元，條件很容易成立。當(dāng)21.5AB<10AB+9.855A時，即當(dāng)B<0.857時，臭氧發(fā)生器的運行費用，用空氣源運行比用液氧源高濃度運行時更低，條件也很容易成立；當(dāng)21.5AB<10AB+9.655A時，即當(dāng)B<0.840時，臭氧發(fā)生器的運行費用，用空氣源運行比用PSA制氧源高濃度運行時更低，條件也很容易成立；當(dāng)21.5AB<10AB+4.828A時，即當(dāng)B<0.420時，臭氧發(fā)生器的運行費用，用空氣源運行比用VSA制氧源高濃度運行時更低，條件實現(xiàn)有一定限制。用哪一種氣源運行更經(jīng)濟，以上的比照結(jié)論已經(jīng)顯而易見。盡管現(xiàn)在幾乎全部采用臭氧—活性炭工藝的自來水廠采用氧氣源，而且大多數(shù)采用液氧源，但是我們也欣喜地看到也有許多水廠的臭氧發(fā)生器氣源經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比擬后，采用VSA現(xiàn)場制氧，氧氣純度為90%，有的廠家也為二期建設(shè)預(yù)留位置考慮有條件時上變壓吸附現(xiàn)場制氧。我們相信，不遠(yuǎn)的將來，在多年運行經(jīng)歷的根基上，必將有許多自來水廠選擇臭氧發(fā)生器時使用枯燥空氣作為氣源。壓縮機壓縮機冷卻儲氣罐過濾器冷干機過濾器過濾器過濾器無熱再生枯燥調(diào)節(jié)裝置冷卻水出冷卻水進(jìn)FFFF流量計高壓變壓器整流變頻器配電柜臭氧接觸槽冷卻水出冷卻水進(jìn)凈水出原水進(jìn)FFFF流量計臭氧分解罐在線檢測儀器進(jìn)在線檢測儀器進(jìn)在線檢測儀器進(jìn)可選擇項第五局部臭氧發(fā)生器數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)一、概述由于過量發(fā)生的臭氧不能貯存，而且過量發(fā)生的臭氧又額外浪費電能；同時由于臭氧屬于有毒物質(zhì)，為了安全和安康的原因，接觸器尾氣中的剩余臭氧必須在排放到環(huán)境之前予以分解，這也需要電能。此外當(dāng)水質(zhì)下降時，在原來臭氧發(fā)生量的前提條件下，某些存在于液體中的有機污染物在臭氧氧化處理過程中會局部被氧化成毒性更大的中間產(chǎn)物，需要立即增加臭氧來將其氧化處理掉，因此需要在工藝環(huán)節(jié)上檢測監(jiān)測系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，并對臭氧系統(tǒng)進(jìn)展調(diào)節(jié)處理。大型臭氧設(shè)備及其氣源、投加裝置、檢測控制裝置非常龐大復(fù)雜，為保證總體功能的實現(xiàn)，系統(tǒng)自動化、智能化控制、檢測、監(jiān)測、保護(hù)等自動化水平要求極高，自來水廠用臭氧系統(tǒng)更是保證千家萬戶飲用水安全問題的大事，對系統(tǒng)參數(shù)檢測監(jiān)測及數(shù)據(jù)處理提出了更高的要求，全部臭氧化水處理裝置到達(dá)高度自動化，保證了出水質(zhì)量，同時也降低了管理本錢。隨著各種信號數(shù)據(jù)檢測及處理裝置以及邏輯程序控制裝置、智能操作裝置等在我國的廣泛應(yīng)用，國內(nèi)臭氧設(shè)備在自動控制方面已接近興旺國家水平，青島****公司的臭氧產(chǎn)品的控制技術(shù)更適應(yīng)中國國情。本資料主要以水處理為目標(biāo)講述系統(tǒng)中的檢測數(shù)據(jù)采集及處理。二、檢測數(shù)據(jù)臭氧系統(tǒng)中需要檢測的數(shù)據(jù)及處理主要有：1、對水處理〔或其他臭氧處理〕系統(tǒng)總體運行指標(biāo)進(jìn)展在線檢測、監(jiān)測；2、對檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)展遠(yuǎn)傳和異地控制，各技術(shù)參數(shù)可進(jìn)展在線或異地顯示、調(diào)節(jié)；3、對各工藝設(shè)備包括氣源處理設(shè)備、臭氧發(fā)生設(shè)備、投加裝置、水泵、安全設(shè)備等運行數(shù)據(jù)進(jìn)展檢測，自動及遠(yuǎn)程開關(guān)機、保護(hù)和報警；4、當(dāng)處理水量和水質(zhì)發(fā)生波動而影響水溶臭氧濃度時〔或其他臭氧氧化裝置所需臭氧量發(fā)生變化時〕，可通過某種方式，智能化調(diào)整設(shè)備，保證處理水質(zhì)指標(biāo)〔或其他氧化要求〕在設(shè)定的范圍內(nèi)；5、當(dāng)有臭氧泄露超過安全容許值或氧氣泄漏超過容許值或尾氣分解后的臭氧含量超過容許值時，輸出報警或保護(hù)動作；等等。水處理〔或其他臭氧處理〕系統(tǒng)的控制核心是對臭氧系統(tǒng)的控制，即采用何種方式控制臭氧發(fā)生器的臭氧發(fā)生量及臭氧的投加。通常用臭氧處理后水中剩余臭氧濃度或其他相應(yīng)的水質(zhì)指標(biāo)、臭氧產(chǎn)品氣體濃度和接觸池尾氣臭氧濃度的一個指標(biāo)或幾個指標(biāo)的組合來控制系統(tǒng)所需投加的臭氧量。不管采用何種控制方法，最終控制臭氧產(chǎn)量的方法是改變電源的電壓或頻率，或者改變進(jìn)入臭氧發(fā)生器氣體的流量和壓力，或者改變臭氧發(fā)生器運行的臺數(shù)。在全自動化控制的系統(tǒng)中，以上多項系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)節(jié)是連續(xù)實現(xiàn)并在線監(jiān)測的，并且系統(tǒng)用一臺預(yù)先設(shè)計編好程序的控制器同時調(diào)節(jié)以上參數(shù)的一個或多個，而且程序使系統(tǒng)控制在最正確效率下運行，包括故障識別及最正確能量平衡。為了對運轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)展監(jiān)控及對臭氧產(chǎn)生過程進(jìn)展自動調(diào)節(jié)，需要采用各種不同的電測儀表和工藝控制儀器。臭氧水處理過程需監(jiān)控工藝參數(shù)主要有：〔1〕氣源處理系統(tǒng)各設(shè)備點的壓力和溫度；〔2〕氣源處理系統(tǒng)各調(diào)節(jié)閥門裝置出口處的溫度和壓力；〔3〕進(jìn)入臭氧發(fā)生器的氣源的含濕量，即露點；〔4〕臭氧發(fā)生器冷卻水及氣源處理系統(tǒng)中設(shè)備換熱用水的流量、壓力和溫度；〔5〕供電網(wǎng)的電壓；〔6〕每臺臭氧發(fā)生器的功率及效率；〔7〕氣源發(fā)生器出口的流量、壓力和溫度；〔8〕臭氧發(fā)生器產(chǎn)品氣體的臭氧濃度；〔9〕各工藝流程被處理水的流量、壓力、溫度及水質(zhì)指標(biāo)；〔10〕臭氧接觸池中各監(jiān)測點水的水溶臭氧濃度；〔11〕臭氧接觸池尾氣臭氧濃度；〔12〕尾氣臭氧分解器臭氧濃度；〔13〕臭氧發(fā)生器間泄露臭氧濃度；〔14〕臭氧發(fā)生器間泄露氧氣濃度〔氣源為氧氣時〕；等等。完成以上檢測所需的儀器儀表主要有：氣體臭氧濃度儀、水溶臭氧濃度儀、泄露臭氧濃度儀、電子流量計〔質(zhì)量/渦街流量計〕、壓力變送器、溫度變送器、露點儀/變送器、電動/氣動調(diào)節(jié)閥門、PLC、智能操作面板、手開工藝閥門、現(xiàn)場壓力表、溫度表等，以及各種用于檢測水質(zhì)的儀表，用于現(xiàn)場檢測、顯示各種數(shù)據(jù)及遠(yuǎn)傳，并可以同自控系統(tǒng)聯(lián)機工作。以上儀器儀表可以局部的包含在臭氧發(fā)生器或氣源處理裝置中，由設(shè)備生產(chǎn)廠家一起提供。三、系統(tǒng)設(shè)備&儀表控制及運行參數(shù)監(jiān)控處理系統(tǒng)設(shè)備&儀表控制包括：對臭氧發(fā)生器的控制，對氣源處理設(shè)備的控制，對臭氧投加裝置的控制，控制尾氣臭氧破壞器對多余的臭氧進(jìn)展處理，對其他水處理工藝設(shè)備控制等，由發(fā)生器的PLC控制系統(tǒng)、臭氧車間PLC控制系統(tǒng)、整個水處理工藝PLC控制系統(tǒng)、全廠DCS系統(tǒng)等組成。臭氧車間PLC控制系統(tǒng)采用人機對話界面，顯示所有操作、故障和主要狀態(tài)，啟動/停頓發(fā)生器、按要求自動調(diào)節(jié)臭氧生產(chǎn)和投加，控制尾氣臭氧破壞器對多余的臭氧進(jìn)展分解處理，還包括氣源系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)進(jìn)展控制以及對配套檢測儀器儀表的控制等。臭氧車間PLC控制系統(tǒng)在主控制柜觸摸屏上完成操作，可通過相關(guān)協(xié)議與整個水處理工藝PLC自控系統(tǒng)乃至全廠DCS系統(tǒng)連接，可以分單步、一步化、全自動三種操作方式運行，進(jìn)展臭氧濃度、臭氧投加量、放電電流等運行參數(shù)的設(shè)定、修改，并可觀察實際運行的測定參數(shù)。自控系統(tǒng)還應(yīng)完善攝像系統(tǒng)，采用電源避雷、網(wǎng)絡(luò)避雷，保證自控系統(tǒng)正常、安全運行。信號的采集與顯示：所有的模擬量信號都應(yīng)通過PLC的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將模擬量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號送至PLC主機，進(jìn)展系統(tǒng)控制與調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)顯示及故障報警；所有的開關(guān)量信號直接送入PLC數(shù)字量端子或數(shù)字量模塊，再通過單臺設(shè)備的PLC進(jìn)入總控PLC〔或DCS〕。作為高度集成與自動化的水處理用臭氧發(fā)生處理系統(tǒng)，總PLC應(yīng)對所有數(shù)據(jù)進(jìn)展調(diào)整、顯示與監(jiān)控?？刂葡到y(tǒng)的根本功能描述：〔1〕臭氧發(fā)生器開關(guān)機實現(xiàn)就地和遠(yuǎn)程控制；〔2〕在線儀表實現(xiàn)信號遠(yuǎn)傳和就地顯示；〔3〕臭氧發(fā)生器工作壓力和供氣流量全自動調(diào)節(jié)，按系統(tǒng)設(shè)定進(jìn)展保護(hù)；〔4〕冷卻水實現(xiàn)在線溫度、壓力、流量檢測及自動調(diào)節(jié)，按系統(tǒng)設(shè)定進(jìn)展保護(hù)；〔5〕通過設(shè)置在氧化池中的在線臭氧濃度儀檢測出水臭氧濃度，根據(jù)出水臭氧濃度控制臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量，使出水臭氧濃度保持在設(shè)定范圍內(nèi)；〔6〕在線檢測環(huán)境泄漏臭氧濃度和泄漏氧氣泄漏濃度，并將檢測信號遠(yuǎn)傳和就地顯示，在超標(biāo)時控制聲、光報警，啟動送、排風(fēng)裝置，延時之后仍然報警則啟動臭氧發(fā)生器停機程序；〔7〕能調(diào)節(jié)每臺臭氧發(fā)生器的功率和供氣量以到達(dá)調(diào)節(jié)臭氧產(chǎn)量要求；〔8〕能對發(fā)生器系統(tǒng)故障迅速作出反響；〔9〕能根據(jù)要求控制氣源系統(tǒng)設(shè)備，壓力或流量低于設(shè)定值時，對發(fā)生器采取保護(hù)措施，并報警；〔10〕每臺發(fā)生器出氣濃度異常時，對發(fā)生器采取保護(hù)措施，并報警；〔11〕處理后尾氣排放濃度高于額定值時，對發(fā)生器采取保護(hù)措施，并報警；〔12〕各處理工藝的水質(zhì)指標(biāo)的檢測及報警；四、針對臭氧系統(tǒng)的詳細(xì)要求1．臭氧發(fā)生器1.1臭氧發(fā)生量：≥XXkg/h〔每臺〕；O3濃度：≥120mg/L；冷卻水入口溫度30℃；臭氧總投加量：≥XX克/立方米；1.2臭氧發(fā)生器的發(fā)生量調(diào)節(jié)范圍從10%到100%，并且入口氣量可調(diào)，便于降低氣耗量以降低運行本錢；1.3臭氧發(fā)生濃度在6%到10%之間可調(diào)；1.4臭氧發(fā)生器的耗電量在10.0Kwh/KgO3左右〔O3濃度：≥，冷卻水入口溫度30℃〕。1.5每臺發(fā)生器的臭氧放電室包括高性能的放電管，罐體是304/316L不銹鋼或更好的不銹鋼，符合有關(guān)消防、壓力容器規(guī)定；1.6每臺臭氧發(fā)生器主電源的功率因數(shù)在正常工況下不低于0.92；1.7電源供給單元PSU提供升壓變頻裝置保證發(fā)生器安全運行。1.7.1高壓變壓器為干式變壓器，有20%超負(fù)荷能力；1.7.2電源在PSU的控制屏上連續(xù)顯示；1.7.3PSU應(yīng)裝有濾涉及防雷裝置，防止諧波對電網(wǎng)干擾；1.7.4每套PSU系統(tǒng)功率可在10—100%額定功率之間連續(xù)可調(diào)；1.7.5控制屏包括在每套PSU系統(tǒng)中，與所有儀表預(yù)先布線，采用人機對話界面，顯示所有操作、故障和主要狀態(tài)，具有控制開機、關(guān)機、調(diào)節(jié)發(fā)生量、故障聯(lián)鎖、與中心控制柜通信功能；1.8每臺臭氧發(fā)生器有單獨的功率計量；1.9操作屏上要有以下操作功能：本地/遠(yuǎn)程；開/關(guān)；故障報警等；1.10臭氧發(fā)生器運行前吹掃及關(guān)機后續(xù)吹設(shè)定功能〔詳情參考其他章節(jié)內(nèi)容〕；2．冷卻水系統(tǒng)2.1臭氧發(fā)生器假設(shè)采用閉路循環(huán)冷卻水系統(tǒng)組成如下：熱交換器、水泵、水罐及相關(guān)儀表閥門。2.2假設(shè)設(shè)備不采用閉路循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，則必須保證冷卻水須保證較高的水質(zhì)，一般要求渾濁度不超過10度〔NTU〕，硬度不大于450mg/L，氯化物不大于150mg/L，COD不大于100mg/L，懸浮物不大于10mg/L并不能在容器內(nèi)造成沉積，最好使用去離子水；保證臭氧發(fā)生器殼體和發(fā)生器冷卻水接觸的管道、儀表、閥門、接口及其它元器件的最少使用壽命為10年〔每天按24小時運行設(shè)計〕；保證不因冷卻水中Cl－引起的腐蝕造成發(fā)生器其它元器件的損壞。3．儀表及在線檢測系統(tǒng)3.1露點儀1臺及配件或露點變送器1臺測量范圍-80—+20℃精度1.5%輸出信號4-20mA電源220V±50Hz〔露點變送器為24VDC〕報警輸出〔露點變送器為控制PLC上設(shè)定〕3.2氣態(tài)臭氧濃度儀1臺〔含配件〕，為紫外吸收分光光度計測量范圍0-200mg/L精度1.5%帶數(shù)字顯示儀表輸出信號4-20mA電源220V±50Hz溫度自動補償自動調(diào)零3.3水中臭氧濃度儀1臺〔含取樣泵、玻璃流量計、過濾器、調(diào)節(jié)閥等〕為紫外吸收分光光度計或電流法測量范圍0-2mg/L精度1.5%帶數(shù)字顯示儀表輸出信號4-20mA電源220V±50Hz溫度自動補償自動調(diào)零3.4尾氣臭氧濃度儀1臺〔含取樣泵、玻璃流量計、過濾器、調(diào)節(jié)閥等〕，為低濃度紫外吸收分光光度計測量范圍0-20g/Nm3精度1.5%帶數(shù)字顯示儀表輸出信號4-20mA電源220V±50Hz溫度自動補償自動調(diào)零3.5臭氧泄漏報警儀測量范圍0-1ppm精度1.5%帶數(shù)字顯示儀表輸出信號4-20mA電源220V±50Hz溫度自動補償自動調(diào)零報警開關(guān)2個,分別設(shè)定開關(guān)1=0.1ppm開關(guān)2=0.2ppm3.6氧氣泄漏報警儀精度1.5%帶數(shù)字顯示儀表輸出信號4-20mA電源220V±50Hz溫度自動補償自動調(diào)零報警開關(guān)3.7臭氧流量計〔質(zhì)量或標(biāo)準(zhǔn)立方米〕材質(zhì)外殼：SS304/316L傳感器：SS304/316L傳感器密封件：氟橡膠，PTFE，Kalrez帶數(shù)字顯示、有瞬間流量和累計流量電連接：電磁兼容性〔EMC〕：IEC801部件3