简析臭氧发生器的运行方式和技术影响因素

臭氧的产生方式
　　
　　一般常用两种方法制备臭氧：紫外线辐射法和电晕放电法。紫外线臭氧发生器用于较小的水量，相对比较简单和经济，但浓度较低，不超过0.1％；产量有限，一般仅为几克/小时，效率也很低，仅适用于按摩池等小型游泳池。电晕放电法臭氧发生器的效率较高、臭氧浓度及产量也大，对于每小时循环流量在10吨以上的游泳池，应采用此类臭氧发生器。
　　
　　1.紫外线臭氧发生器
　　
　　大多数安装在居民区小型游泳池和浴池的臭氧发生器用紫外线灯产生臭氧。臭氧通过用波长低于200nm的紫外线照射普通空气产生。当足够的紫外线能量加给氧分子，氧分子就分裂为两个自由的单原子，这些单原子与其它氧分子碰撞产生臭氧分子。每个臭氧发生器的产率由以下几个因素而定：紫外线的能量和波长，紫外线灯周围的空间，温度，湿度，以及空气中的氧气含量和通过发生器的空气流的体积。如果一个给定系统的结构保持相对稳定，影响臭氧浓度的主要因素是空气流速。
　　
　　2.电晕放电法臭氧发生器
　　
　　干燥的氧气或空气通过放电间隙，在高能电磁场下，氧气被电离成氧原子，氧原子与氧分子碰撞形成臭氧。其产率与氧的浓度、气体干燥度、电源频率、介电材料的厚度、介电常数等有直接联系。臭氧的发生效率与气体的干燥度成正比,与气体中的氧浓度成正比(臭氧产率在氧浓度为92%时最高),与电源频率成正比,与放电间隙成反比,与介电层厚度成反比.
　　
　　影响臭氧发生器技术水平的主要因素：
　　
　　1.气源
　　
　　气体的性质(高浓度氧或空气)及干燥度对一体化臭氧发生器的效率及性能有着重要的影响。气源中含有的水气及微粒应被去除到最少，存在于气源中的杂质会沉积在电极表面影响放电。源气中的水气会导致两个严重的问题。第一，将导致臭氧产量急剧下降，第二，空气中的一小部分氮将被氧化溶解在水气中形成硝酸对设备造成腐蚀。源气的露点应保持在-60℃以下以防止这类事情的发生。
　　
　　使用空气作气源时，臭氧产率随浓度的上升快速下降，例如，当臭氧浓度为13g/m3时(1.1%重量比)，每度电能产生35克的臭氧，当臭氧浓度为20g/m3时，每度电只能产生28克左右臭氧。如要达到50g/m3的浓度，几乎无产量。因而采用空气作气源时，往往采用10-20g/m3左右的臭氧浓度(1-1.5％重量比)。
　　
　　以下几个原因使得采用高浓度氧气作为气源成为首选:第一，高浓度氧气的生产工艺保证了气源的纯净和低露点----可轻松达到-60℃以下。第二，高浓度氧气大幅度提高臭氧发生器的效率和性能，例如，采用高浓度氧气(92％)时，当臭氧浓度为50g/m3时(这样的浓度是空气法无法达到的)，每度电能产生100克以上的臭氧。第三，研究表明，臭氧的溶解度符合亨利定律。这说明臭氧的浓度越高，臭氧的溶解度也就越高，臭氧的溶解量也就越高。将臭氧浓度从1%提高到4-6%，同样的剂量可以使更多地臭氧溶解在水中而且同时相应的提高处理效果。第四，高浓度臭氧气使得需要溶解的气体体积减少到空气法的1/5,所需溶解动力只有空气法臭氧的1/5。第五，氧气制备系统提供的清洁环境可增加臭氧放电组件的使用寿命，并相应地减少系统的维护费用。现代一般采用分子筛变压吸附法制取高浓度氧气。
　　
　　2.放电电源
　　
　　臭氧由于是在高能电磁场下形成的，因而需要有外界提供相应的能量，这就是臭氧放电电源，理论计算表明，电源频率的提高可减少设备体积，降低放电电压，提高系统的安全性和可靠性，但中高频电源的应用需要电力半导体技术做支撑。臭氧在应用之初,使用的是工频电源,设备体积庞大。随着电力半导体技术的飞速发展,中高频臭氧发生器电源的可靠性得到大幅度的提高，目前国际上处于技术领先的臭氧发生器厂家在大功率臭氧发生器上普遍采用了中高频电源(大于400Hz)。
　　
　　3.控制及电器元件
　　
　　一台先进的臭氧发生器应具备各种控制及保护功能，国内外先进的臭氧发生器均以PLC为控制核心，具有远控功能，并可由主控台对系统进行控制，并能实现与循环泵、加压泵等的联动。具有短路保护、冷却水过温保护、变压器过温保护、机柜开关保护等各项联锁保护功能。各种控制及传感元器件的性能直接影响到臭氧发生器的可靠性，一般来说，如果一台臭氧发生器上的控制及电器元件选择合理，则该部分的可靠性会得到保障。
由于臭氧发生器的其它部件已实现了国际化采购，因而臭氧发生筒的性能是衡量臭氧发生器生产厂商研发能力的重要标志。