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技术创新促大型臭氧设备自主化

日期:2016/9/22 | 阅读:628次

      当前,我国淡水资源缺乏,工业的快速发展导致 水污染严重,日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能,而且进一步加剧了水资源短缺的矛盾,直接影响了人们的生活环境。我国饮用水深度处理和污水处理领 域广泛采用的臭氧发生器及配套系统存在着依赖进口、价格昂贵、技术服务不到位等问题。 

      近日,“十二五”水专项“饮用水安全保障技术 体系研究与示范”主题由青岛国林实业股份有限公司承担的“非玻璃介质大型臭氧发生器设备研制及其产业化课题”顺利通过了验收。验收专家认为,该课题开展了 大型臭氧发生器关键器件和远程运行维护平台等方面的研究,成功研制出大型臭氧发生器非玻璃介质放电单元、中频大功率高压变压器及电源等关键设备,形成了非 玻璃介质臭氧发生器成套化、规模化的生产能力,建立了大型臭氧发生器系列产品生产基地,年生产能力达到150台套(4000kgO3/h)。其中,设备国 产化率达94.7%,核心部件完全国产化,放电管返修率<0.5%,产品竞争力显著提高。产品在10万吨以上饮用水深度处理工程中应用超过6项,超额完成 预定的目标。

研究自主的臭氧设备意义重大

      经过几十年的发展,国外臭氧技术日益成熟,臭 氧发生器的集成化程度和系统配套水平越来越高。目前国外单台臭氧发生器的产量最高已经达到250kg/时,臭氧浓度已经可以达到14wt% 约合210mg/L)。同时,由于采用计算机智能控制、新介质配方以及合理的电源匹配,使得产生相同浓度的电耗越来越低。我国臭氧技术起步较晚。近几年, 伴随着国内应用市场的增长和国家对国产化设备的大力扶持,涌现出一批专业研究臭氧发生器核心技术和关键部件的企业,使我国臭氧技术水平有了快速发展。“臭 氧 活性炭”深度处理是解决目前水污染形势严峻、水质要求较高的最有效工艺之一。随着饮用水新标准的实施和国家对新型饮用水工艺的重视,大型臭氧发生器将具有 巨大的市场需求。但是,长期以来,大型水厂一直是国产臭氧设备难以迈进的一个高高的门槛。饮用水行业所采用的大型臭氧发生器被少数几个国外厂家垄断,国外 设备存在价格高昂、维修成本高、技术服务不到位等问题,研究自主的臭氧装备迫在眉睫。

新型样机填补相关空白

      在臭氧装备产业基 地,记者看到了这种新型的臭氧发生器样机。据公司董事长丁香鹏介绍,设备采用了新型臭氧放电管串接的臭氧发生单元专利技术。该样机已达到项目要求,填补了 我国非玻璃介质大型臭氧发生器制造的空白。臭氧发生器由臭氧发生室、大功率臭氧专用电源、自动化控制仪表、PLC 可编程逻辑控制器 人机界面控制系统等组成,以液氧为气源,通过臭氧发生室中非玻璃介质放电管的高压交变电场,氧分子受高能电子激发,相互碰撞合成臭氧。

      同时,课题研究了臭氧发生器核心器件技术,通过核心器件的创新和集成应用,研制出符合项目要求的20~80kg/h臭氧发生器设备,形成臭氧发生器系列产品,开发出臭氧发生器及臭氧系统在线检测及远程诊断技术,制定了两项配套仪表的企业标准。

关键技术研发提高设备效率

      课题突破多项关键技术:一是臭氧放电管采用低 碳铁素体胚体材料,介质釉料配方加入改性纳米材料和高硼硅玻璃成分,改进烧结工艺,大幅提升了非玻璃介质臭氧放电管的加工精度性能。二是通过在连接杆上设 置抱轴连接片,使得臭氧发生单元中的每个放电管的金属管胚体都可与连接杆直接进行可靠电连接,有效杜绝了放电管之间的虚连接,降低了连接电阻,大幅提高了 放电效率。三是自主研发了容性负载臭氧发生器专用大功率中频逆变电源,并通过对逆变谐振电路参数的良好匹配调节和设计优化,提高了臭氧发生器的效率和稳定 性。

      此外,课题自主研发了大型臭氧发生器电源控制 与监测单元,硬件采用大规模数字逻辑电路和高速微处理器的双核结构,软件开发了电源控制类IP核和基于嵌入式实时操作系统的电源监测与控制程序,保障了臭 氧系统可靠运行。研制成功了臭氧智能感知控制器,使臭氧设备可实行现场和远程控制,同时可实时采集传感器数据并分段存储云平台,提高了设备信息化水平;建 立了臭氧系统在线控制、服务平台,并有利于探索新型运营模式。

推广具有良好前景

      在国家大力倡导环保和节能的政策鼓励和引导下,面向环保工程的大型臭氧装备面临巨大的市场需求和广阔的发展前景。除了饮用水深度处理,污水再生利用、化工企业尾气处理等对大型臭氧发生器都有很大的需求。

      给水深度处理研究会教授王占生在接受记者采访 时表示:“需加强对整个行业的规范,加强人才的培养。”中国市政工程中南设计研究总院副院长邓志光表示:“项目研发的大型非玻璃介质臭氧发生器具有臭氧产 量大、自动化程度高、运行可靠、效率高等优点。应进一步加大产品的宣传和推广,进一步完善产品性能,加快系统集成,逐步替代进口设备,满足我国饮用水处 理、环境治理等工程应用。积极开拓海外市场,做好产品的出口。” 

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