臭氧发生器经济运行的调试与分析

臭氧发生器经济运行的调试与分析仲军卫费国梁桐乡市凤栖供水有限公司浙江桐乡314500摘要：本文简单介绍了桐乡市运河水厂臭氧发生器系统的组成与自动控制，对臭氧发生器性能参数进行测定、整理，通过对其不同运行工况的跟踪记录，分析臭氧发生器最佳经济运行的状况，确定最佳运行工况点，节省水处理成本。关键词：臭氧臭氧发生器经济运行公斤臭氧成本0、臭氧用途：臭氧是有3个氧原子构成的物质，氧化能力强，具有生成自由基等性质。通过臭氧处理能达到脱臭效果、脱色效果、杀菌效果（杀菌力比氯强）使隐孢子虫非活性化、使难分解的生物有机物易于分解。实践证明，臭氧化与生物活性炭两者组合起来在处理效果上优于单独使用任何一种方法，臭氧—生物活性炭法具有以下效能：1)降低臭、味物质和THMs的生成潜能，降低紫外线吸光值、表面活性剂和色度；2)溶解性有机化合物被低分子化，提高了生物活性炭床的生物降解效能和吸附作用；3)增加了水中溶解氧；4)延长了活性炭的使用寿命，提高了除污效果。1．运河水厂臭氧系统的概况与组成运河水厂设计规模为15万m3/d，采用预处理+常规处理+深度处理的净水工艺。深度处理工艺中的臭氧系统由气源系统、冷却系统、加氮系统、臭氧发生器、扩散系统（气量分配、管路投加、扩散装置）以及尾气破坏系统所组成。臭氧接触池设在砂滤水之后，活性炭过滤之前，设计最大投加量为3mg/L，采用细孔布气盘扩散，臭氧接触时间为18min。气源系统：采用液氧作为臭氧发生器的气源，液氧纯度为99.5%。冷却系统：臭氧发生器使用水冷却，内外冷却循环水采用板式换热器以水冷水的方式散热。加氮系统：使用两台空压机，通过膜式干燥机将干燥的氮气以2%-5%的比例加入原料氧气中，用于提高臭氧发生效率。臭氧发生器：根据设计投加量，选用两台10Kg/h10wt%的臭氧发生器。扩散系统：采用细孔布气盘扩散，接触池采用三级接触，投加比例依次为50%、25%、25%。1.臭氧发生器系统工艺流程如下图：系统控制装置整流变频器升压变压器液氧罐液氧气化器过滤器减压装置臭氧放电室过滤干燥装置冷却循环泵储气罐冷凝排放热交换器空压机外循环水3．臭氧发生器系统控制原理3.1提供与厂区西门子自动控制系统通信的Profibus-DP接口，在就地可以完成自动控制，在中控室可以监视臭氧发生器、循环泵、空压机、尾气破坏器及仪表的工作状态，并且可以报警。3.2发生臭氧浓度的自动控制：根据设定的臭氧浓度值SV与实际的臭氧浓度值PV，运用PI运算来调节输出的功率，使PV值始终向着SV值逼近。3.3发生臭氧量的自动控制：根据源水流量与和设定的投加率，系统运算出所需要的臭氧量，再根据水中余臭氧浓度设定值与实际水中余臭氧浓度值，运用PI运算出臭氧量的偏差值，来调节电动出气阀的开度，使实际水中余臭氧浓度值始终向着水中余臭氧浓度设定值逼近。臭氧浓度与产量自动控制流程图如下：4．臭氧发生器技术参数和调试运行数据的记录及分析：380V/3ph/50HZ电源电源系统气源系统加氮系统冷却系统○空气4.1OS—A（O2）10kg/h臭氧发生器额定运行技术参数见表一表一输入电源380V/50HZ额定产量10kg放电电源频率2.1KHZ氧气流量v（10~100）kg/h放电最高电压6.0KV氧气露点＜－50℃主机额定功耗100.4KW额定运行温度25℃内循环冷却水流量540L/h冷却水最高温度37℃臭氧产量m=臭氧浓度c×氧气流量v4.2臭氧发生器调试运行：臭氧发生器调试运行工况：内循环冷却水温度32℃、冷却水流量540L/h、氧气露点－99℃、放电电压＜5000V、功率P仅为臭氧发生器消耗的电力臭氧发生器运行数据及单位电耗见下表：表二功率P（KW）氧气流量kg5wt%6wt%7wt%8wt%9wt%10t%11wt%12t%13wt%40kg18.923.627.231.437.142.649.550kg16.919.523.228.033.038.845.552.460.760kg19.823.328.933.940.648.453.762.472.270kg22.527.433.240.146.854.563.374.588.080kg25.231.338.145.352.762.372.786.590kg28.334.942.751.461.570.582.4100kg33.738.346.455.465.679.6单位功率P（KW/kg）氧气流量kg5wt%6wt%7wt%8wt%9wt%10t%11wt%12t%13wt%40kg6.757.387.567.858.438.889.5250kg6.766.506.637.007.337.768.278.739.3460kg6.606.476.887.067.528.078.148.679.2670kg6.436.526.787.167.437.798.228.879.6780kg6.306.526.807.087.327.798.269.0190kg6.296.466.787.147.597.838.32100kg6.746.386.636.937.297.96根据以上数据可知，臭氧发生器放电功率当氧气流量一定时随着臭氧浓度的升高而增加，说明臭氧发生器放电功率与臭氧浓度成正比；当臭氧浓度一定时臭氧发生器放电功率随着臭氧产量的升高而增加，而臭氧发生器发生1kg臭氧的放电功率基本不变，当臭氧浓度大于10wt%后，臭氧发生器发生1kg臭氧的放电功率上升速率加大。臭氧发生器达到额定产量10kg/h，臭氧浓度为10wt%时消耗功率最小，约为80KW，为臭氧发生器额定功率的80%，因此10wt%的臭氧浓度是较好的电气运行工况点，应尽量使臭氧发生器运行于10wt%的臭氧浓度以内。O3浓度8tO3浓度8t4.3臭氧发生器运行成本分析：臭氧生产成本主要由臭氧发生器升压放电的电力费用与原材料液氧费用组成，桐乡市运河水厂电费综合单价0.71元/KWH，液氧综合单价为0.81元/kg。单位时间内臭氧生产成本=功率*电费综合单价+氧气流量*液氧综合单价臭氧产量KG=臭氧浓度WT%×氧气流量KG/H根据表一及上式计算可知臭氧生产成本见表三、表四：表三生产成本（元）臭氧产量KG/h5wt%6wt%7wt%8wt%9wt%10wt%11wt%12wt%13wt%362.754.450.346.742.741.039.639.238.8482.772.565.860.456.854.753.452.252.05104.990.581.975.971.768.166.164.765.06108.298.390.985.583.079.177.777.27113.9106.499.495.492.490.389.68120.3115.1109.0105.8104.4104.89127.6123.0119.5118.3117.910137.5132.7129.8131.0表四公斤臭氧成本（元/kg）臭氧产量KG/h5wt%6wt%7wt%8wt%9wt%10wt%11wt%12wt%13wt%320.918.116.815.614.213.713.213.112.9420.718.116.515.114.213.713.413.113.0521.018.116.415.214.313.613.212.913.0618.016.415.214.313.813.213.012.9716.315.214.213.613.212.912.8815.014.413.613.213.013.1914.213.713.313.113.11013.813.313.013.1通过对表三不同臭氧产量时生产成本的分析发现，臭氧的生产成本在同一臭氧产量时随着臭氧浓度的升高而下降，但在臭氧浓度大于10WT%后，臭氧生产成本下降趋缓。通过对表四分析发现在相同浓度时发生1kg臭氧费用（公斤臭氧成本）基本不变，公斤臭氧成本随着臭氧浓度的升高而下降，但在臭氧浓度大于10WT%后，臭氧单位生产成本下降趋缓。5、臭氧发生器经济运行及控制方式：臭氧发生器的公斤臭氧成本主要由臭氧浓度和氧气用量决定，而臭氧浓度与放电功率成正比，根据设备电气运行工况点，臭氧浓度应≤10wt%。氧气用量为O3浓度O3浓度臭氧发生中的主要原料成本，根据臭氧生产成本分析，臭氧浓度应≥10WT%。臭氧发生器的运行时，当臭氧浓度不变，发生1kg臭氧所需的功率及费用均基本不变。因此臭氧发生器最佳经济运行方式应为固定臭氧浓度10wt%，通过调节氧气流量来改变臭氧产量。年运行成本对比，臭氧产量8kg/h，臭氧浓度分别为8wt%、10wt%，公斤臭氧成本依据表四可得：臭氧发生器年运行费用8wt%=365*24*8*15=1051200元臭氧发生器年运行费用10wt%=365*24*8*13.6=953088元年可节约费用=年运行费用8wt%-年运行费用10wt%=98112元6．结语由于是根据水厂设计生产规模选型的，因此当进水流量及臭氧投加率发生变化时，臭氧发生器的运行工况就可能会发生变化偏离高效点，造成运行成本上升。通过对臭氧发生器的测试，我们了解了臭氧发生器的工况，同时确认了设备选型是否正确，这对于臭氧发生器的日常运行管理是非常重要的。电话：[phone]E-mail：[e-mail]通讯地址：桐乡市梧桐街道逾桥中路930号