Кислородные озонаторы серии К - генераторы озона с концентратором кислорода

В установках очистки воды большой и средней производительности генераторы озона с концентратором кислорода имеют ряд очевидных преимуществ перед озонаторами, использующими воздух в качестве рабочего газа:

- во-первых, концентрация озона в кислородных озонаторах в несколько раз больше, чем в воздушных, что резко уменьшает потери озона при растворении, позволяет упростить системы ввода озона в воду, увеличивает надежность оборудования,

- во- вторых, преимущество генераторов озона с концентратором кислорода связано с их большей энергетической эффективностью, что существенно, особенно в установках с большой производительностью озона.

Разработка энергосберегающих кислородных озонаторов непосредственно связана с выбором используемого источника кислорода. Эта связь обусловлена прежде всего тем, что конструкция генератора озона должна быть согласована с качеством используемого кислорода и тем, что конечного потребителя оборудования интересует не энергопотребление отдельно взятого генератора озона, а энергопотребление всей системы в целом (оно может быть в разы больше). Сейчас в Европе широко распространены озонаторы, использующие кислород, испаренный из сжиженного (LOX). Такой подход, очевидно, наиболее энергетически эффективен, но требует инфраструктуры доставки и хранения жидкого кислорода и предъявляет жесткие требования к организации и безопасности этих процедур. В России и многих других странах гораздо более предпочтительным решением является автономное производство кислорода при помощи короткоциклового концентратора. Энергопотребление короткоциклового концентратора кислорода или осушителя воздуха, почти целиком определяемое энергозатратами компрессора, нагнетающего воздух в адсорберы, составляет существенную, а иногда, и большую часть общих энергозатрат на производство озона. Существуют и другие существенные непрямые затраты энергии, вносящие свой вклад в полное энергопортебление озонаторной установки. Это могут быть энергозатраты на дополнительную водоподготовку охлаждающей воды озонатора, ее дополнительное охлаждение и т.п.

Разрядная камера в работе Озонатор 1 кг. Озона в час

Существенную роль также играет технологическая простота системы озонирования, включающая все этапы подготовки охлаждающей воды, воздуха и пр. Эти косвенные технологические процессы могут существенно влиять на надежность, стоимость установки очистки воды, сложность ее обслуживания, количество персонала, необходимого для обслуживания, возможность и степень автоматизации и пр.

Основную концепцию, заложенную при разработке кислородных озонаторов нового поколения серии К со встроенным концентратором кислорода, можно сформулировать следующим образом: максимальная энергетическая эффективность системы озонирования в целом, а не отдельно взятого озонатора, при ее максимальной надежности, простоте конструкции и минимизации обслуживания. Для достижения этого результата с самого начала оптимизировалась вся система озонирования в целом, а не ее отдельные составляющие.

Озонатор имеет коаксиальную геометрию электродов с водяным охлаждением внешних заземленных электродов. Неохлаждаемые высоковольтные электроды изготовлены на основе кварцевых трубок. Толщина разрядного промежутка около 1 мм. Такая конструкция озонатора обеспечивает его высокую надежность, неприхотливость к параметрам охлаждающей воды и устойчивость к пусковым режимам. Высокая энергетическая эффективность достигается оптимизацией формы импульсов питающего напряжения и тепловой разгрузкой разрядного промежутка. КПД источника импульсов высокого напряжения удалось поднять за счет схемы рекупирации реактивной мощности.

Применение специального типа цеолита и конструкции концентратора кислорода позволило резко понизить рабочее давление концентратора кислорода до 1-1,5 атм. Это позволило не только резко понизить энергозатраты на получение кислорода, но и применить современные новые типы безмасляных компрессоров, таких, как двухроторные и пластинчато-роторные. Применение этих компрессоров позволило полностью исключить системы конденсато-маслоотделения, автоматизировать процедуру пуска и выключения системы и полностью исключить необходимость ее обслуживания. Горячий воздух из компрессора сразу подается на вход концентратора кислорода без риска образования конденсата в трубопроводах или в адсорберах.

Конструкция озонатора на импульсном барьерном разряде оптимизировалась под концентрацию кислорода, наиболее экономичную с энергетической точки зрения. Такой подход позволил достигнуть высоких концентраций озона (выше 100 г/м3), достаточных для минимизации потерь озона при его использовании, при низких энергетических затратах системы (озонатор + концентратор кислорода) и полностью исключить все косвенные затраты энергии. Типичные энергозатраты собственно генератора озона в такой схеме составляют около 9,5 кВ*час/кг озона при концентрации озона110 г/м3, а энергозатраты всей системы (озонатор + концентратор кислорода не более 14 кВт*час/кг.) Оптимизация энергетических затрат системы, а не отдельного озонатора, приводит к реальной экономии энергии и позволяет расширить сферу применения озонаторных установок в областях, где это было невозможно по энергетическим соображениям.

Генераторы озона этой серии предназначены для приложений, где требуется высокие концентрации озона, высокая надежность оборудования, высокая степень автоматизации процессов. Помимо этого, озонаторы серии К предназначены для задач, где требуются озонаторы с высокой концентрацией озона и высокой производительностью (бутилирование воды, большие плавательные бассейны, очистка питьевой воды городов и поселков и пр.)

Модельный ряд озонаторов серии К включает генераторы озона с производительностью 10 г/час до 10 кг/час. Возможно объединение нескольких озонаторов в единый модуль с общим управлением для получения генераторов озона большей производительности.

Все генераторы озона этой серии имеют плавную регулировку производительности в диапазоне (5-100%) при помощи регулятора на панели управления озонатора или при помощи внешнего управляющего уровня напряжения (0-5 В) для управления внешними системами автоматики или для работы в схеме автоматического поддержания концентрации остаточного озона с блоками ПОО (переход).