2017年中国臭氧发生器行业发展概况及行业关键技术分析

　　臭氧发生器是氧气通过介质阻挡放电产生臭氧所必需的装置，由臭氧电源、臭氧发生室、冷却装置、仪器仪表等组成。臭氧电源是为臭氧物理合成提供高压和能源的电气装置，主要包含整流、逆变、升压单元及电源控制系统；臭氧发生室是由单组或多组臭氧发生单元组成的装置，是氧气通过高压电晕放电转化为臭氧的场所。

　　臭氧发生器是臭氧系统最核心的装置，与气源装置、接触反应装置、尾气处理装置、检测控制仪表等共同组成一套完善的臭氧系统。

资料来源：公开资料整理

臭氧发生器的分类

资料来源：公开资料整理

　　臭氧发生器是用于制取臭氧的设备装置。因臭氧分子结构不稳定、极易分解，一般自然条件下无法储存和运输，只能通过臭氧发生器现场制造产生。

　　臭氧是一种淡蓝色、有刺激性气味的不稳定气体，较氧气易溶于水，具有强氧化性，在自然界中其氧化电位仅次于氟，具有解毒、脱色、除臭、杀菌等作用，已广泛用于饮用水深度处理、市政污水处理、中水处理、工业废水处理、烟气脱硝处理、精细化工、纸浆漂白、医疗、食品饮料加工等领域（臭氧的应用领域见下图）。

臭氧应用领域图

资料来源：公开资料整理

　　臭氧系统设备是环保领域的关键技术装备之一，主要应用于市政给水深度处理、市政污水和中水处理、各类难降解工业废水处理、烟气脱硝处理等行业的大型环保治理工程，是国家实现“十三五”节能环保目标的关键设备之一。
行业关键技术

　　（1）臭氧制取技术

　　臭氧制取技术是指产生臭氧的技术，在工业应用中主要有介质阻挡放电法、紫外线法、电解法等。

　　介质阻挡放电法：其基本原理是将含氧气体通过由放电电极和绝缘介质构成的放电间隙，当电极间施加的外部交流高压电场超过气体的击穿电压时，气体发生充分电离，从高压电场获得能量的电子与氧分子发生非弹性碰撞，电子把能量转移给氧分子，气体被激励后，发生电子雪崩，形成等离子体。当电子从放电电场获得的能量大于8.4eV 时，氧分子开始分解、电离，产生的氧原子与氧分子结合最终形成臭氧。目前工业应用臭氧发生器大都采用介质阻挡放电的方法。

臭氧发生原理示意图

资料来源：公开资料整理

　　介质阻挡放电技术易于制造单机臭氧产量高的设备，技术进步快，相对能耗较低，能够实现臭氧的工业应用，是目前市场占有率最高、应用最广的技术。

　　紫外线法：紫外线式臭氧发生器是使用特定波长的紫外线照射氧分子，使氧分子分解而产生臭氧。这种方式臭氧产量低、相对能耗大、紫外线灯管使用寿命短，工业应用范围较窄。

　　电解法：电解法臭氧发生器是通过电解纯净水产生臭氧。此种方式能制取高浓度的臭氧水，使用和维修简单，但臭氧产量无法做大、电极使用寿命短、臭氧不容易收集，使用范围受到限制，并且制造成本高。目前该种臭氧发生器只在一些特定的小型设备上或某些特定场所使用，实现臭氧的工业规模应用还需不断的技术进步。

　　（2）臭氧发生器核心技术

　　①臭氧发生单元设计技术

　　臭氧发生单元基于介质阻挡放电原理，是用于产生臭氧的基本物理单元，是构成臭氧发生室的基础。臭氧发生单元设计技术是通过对高压放电等离子体物理参数的研究和试验，研发具有优良介电常数和导热性能的介质材料，设计、加工精密的电极结构构成微小、均匀的放电间隙，以及研究与设计外部高压电场参数等的关键技术。国内外主流臭氧设备制造商的臭氧发生单元均有技术专利，WEDECO 的玻璃介质放电技术，Ozonia 的AT（Advantage Technology）非玻璃介电体技术和近年新推出的IGS（Intelligent Gap System）技术，日本富士电机系统株式会社、三菱电机的玻璃介质放电技术。

　　②臭氧专用电源及电源控制技术

　　臭氧的产生需要电力电源为其提供高电压和能量来源，对于电源而言，臭氧发生单元属于特殊的非线性容性负载，为了获得更高的臭氧浓度及产量，更低的电能消耗，需要对电源拓扑结构、负载谐振电路参数、电源控制方式以及工作点进行研究和设计，使臭氧发生器工作在最为合适的工作点，这是臭氧电源技术的关键，国际知名臭氧设备制造商都拥有与自己的臭氧发生单元相匹配的臭氧电源技术。

　　③臭氧发生器运行控制技术

　　臭氧发生器产生臭氧的浓度、电耗、产量与气源质量，气体的温度、压力、流量以及电源工作点都有着直接的关系，高效的臭氧发生器需要对设备运行过程中关键的物理量进行实时的采集、计算，并通过合理的控制方法，使臭氧发生器工作在最佳运行状态。臭氧发生器的运行控制技术需臭氧发生器生产企业对其控制参数和算法进行长期的摸索，以及数据和经验积累。

　　（3）臭氧系统集成技术

　　臭氧发生器是臭氧系统的一部分，要实现完整的工业应用，还需要臭氧投加装置、臭氧尾气破坏装置、气源装置等相关辅助设备，并由系统控制单元按照详细的工艺要求和控制流程，对各个辅助设备进行协调控制，统一调度，保证整个生产流程的准确性、稳定性和可靠性。成熟的系统集成技术需要对不同行业的应用特点进行的长期的数据和经验累积。

　　①臭氧投加技术：为了保证臭氧的充分利用，需要针对不同的工程应用特点，对臭氧投加浓度、投加量、投加方式、接触时间等进行研究设计，开发高效的臭氧投加装置，选择适合的投加工艺。

　　②尾气破坏技术：臭氧属于对人体有害的强氧化性气体，未被吸收的臭氧尾气不能直接排放至大气中，需要根据工程应用条件、尾气浓度及其变化、工作气量及其变化研究开发尾气分解装置和新型高效催化剂，保证臭氧尾气分解效率，降低能耗。

　　③气源处理技术：臭氧发生器在选用空气或现场制取氧气作为气源时，原料气中含有大量的水分、灰尘、油、碳氢化合物（烃）和氢之类的杂质，对臭氧发生器的安全运行具有较大危害，降低了臭氧产生效率，需要根据气源中杂质的类型和含量设计开发气源处理装置，对气源进行干燥、过滤、吸附处理。

　　④系统自动化控制技术：根据臭氧应用工艺流程，构建以臭氧发生器为核心，辅以其它外围设备的完整的臭氧系统，并设计自动化控制与检测系统，对供气流量、臭氧浓度、投加功率等进行检测和调节，实现故障诊断、报警、自动恢复，对整个系统进行协调控制，保证系统运行的准确性、可靠性。