一种堆栈式级联高效臭氧发生装置及其应用的制作方法

本发明主要涉及环境污染治理设备技术领域，具体地说，本发明涉及臭氧生产装置技术领域。

背景技术：

臭氧发生装置是用于制取臭氧气体(o3)的装置。臭氧易于分解无法储存，需现场制取现场使用(特殊的情况下可进行短时间的储存)，凡是能用到臭氧的场所均需使用臭氧发生装置。臭氧发生装置在饮用水，污水，工业氧化，食品加工和保鲜，医药合成，空间灭菌等领域广泛应用。臭氧发生器产生的臭氧气体可以直接利用，也可以通过混合装置和液体混合参与反应。臭氧发生器的分类按臭氧产生的方式划分，臭氧发生器主要有三种:一是高压放电式，二是紫外线照射式，三是电解式。

目前，已经有间隙放电式大型臭氧发生器应用。随着材料及工艺水平的不断提高，已由管式结构逐渐发展为板式结构。由于板式结构具有效率高、能耗低、体积小等特点，近几年得到了广泛的研究和应用。

专利cn201310097913.5臭氧发生器放电装置就采用了板式结构在地电极内部设置了冷却水通道在一定程度上提高了冷却效率，但是高压电极冷却效果不好，整体装置的臭氧浓度很难提高；专利201410423413.0虽然采取了一体化冷却设计，但是冷却水依次通过每层放电模块，导致臭氧发生装置很难提高功率，排列在后面的放电装置冷却效果差；专利201410082469.4一种平行板式臭氧发生装置也采用了地电极内部冷却，但是地电极空腔设置导致冷却液流动性差，存在冷却死角，且高压电极得不到冷却；专利20152061062.5新型模块化板式等离子臭氧发生器也采用地电极内部循环水冷却，虽然采取了单个电极板单独冷却，但是高压电极内部没有冷却，还会造成装置整体温度高，臭氧浓度低，能耗大，而且组装零部件多。国内外比较先进的板式臭氧发生器的主要技术指标为：额定臭氧浓度100mg/l时，能耗为8kwh/kgo3,产量为1kgo3/㎡。但这些板式臭氧发生器目前存在以下主要问题：

(1)定位结构的先天性缺陷导致陶瓷放电板受到的压力不均衡，很容易碎裂，可靠性差；

(2)采用陶瓷条作为放电间隙定位装置，导致放电间隙气路长、占用有效放电面积大，从而造成能耗大、单位放电面积臭氧产量低、材料成本高等问题；

(3)结构工艺性较差，如每一块放电板的两个气路接口和两个水路接口都通过8个接头和4根软管与相应的管道连接，1kgo3/h的臭氧组件需要30个放电板组成，这样仅接头和软管的数量就达到了240个和120个；整个放电体全部由多大700多个散件装配组成,零部件数量多,结构复杂,并且装配过程中需要多重定位控制工艺，导致装配难度大、对操作人员技能要求高、产品维修性差等多项问题。

技术实现要素：

本发明针对现有板式臭氧发生装置能耗高、结构复杂、体积大、模块化程度低、陶瓷放电板容易破碎、制造和维护工艺难度大等缺陷，通过集成化技术技术提供一种可靠、高效、节能、模块化的堆栈式臭氧发生装置，通过组合方式既可方便的实现大型臭氧发生装置，也能够灵活组成各种小型臭氧发生装置。该装置主要用于高难降解污水(如垃圾渗滤液、生活污水治理后形成的高污染污泥水、化工废水)、废气、土壤修复等领域。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供了一种堆栈式级联高效臭氧发生装置，包括组合放电体、一体化级联气路管道组件、显控接口组件和一体化水路管道组件，组合放电体由数个集成化单元臭氧组件依次串联叠放，相邻的集成化单元臭氧组件之间放置密封圈；组合放电体上下分别设置有一件一体化级联气路管道组件和一件一体化水路管道组件；组合放电体前端设置有绝缘高压显控供电接口组件。

本发明中，集成化单元臭氧组件一侧设置有一体化冷却板，一体化冷却板一侧设置有导热绝缘板，导热绝缘板远离一体化冷却板的一侧设置有均压衬板，均压衬板远离导热绝缘板一侧设置有陶瓷放电板，一体化冷却板内设置有暗藏式水路和暗藏式气路，暗藏式水路与一体化水路管道组件连接，暗藏式气路与一体化级联气路管道组件。

本发明中，集成化单元臭氧组件上设置有总装连接孔。

本发明中，一体化级联气路管道组件包括级联气路管道和底板，一体化水路管道组件包括水路管和底板，底板四周设置有安装螺丝孔，一体化级联气路管道组件和一体化水路管道组件通过紧固螺钉安装在组合放电体上，级联气路管道和水路管两端设置有堵头，一体化级联气路管道组件底板上设置有暗藏式气路孔，一体化水路管道组件底板上设置有暗藏式水路孔，级联气路管道和水路管侧面设置有管道接口。

本发明中，一体化级联气路管道组件和一体化水路管道组件的暗藏接口与组合放电体之间放置环形密封圈。

本发明中，集成化臭氧组件的高压电极引线与相应的绝缘高压显控供电接口组件中的接线端子相连接。

本发明中，组合放电体上面两端设置有提手，组合放电体两侧设置有安装夹板，底部相对底角外设置有加固底角。

本发明中，一体化级联气路管道组件中设置有级联隔离板。

本发明中，显控接口组件采用绝缘材料，由绝缘底盒和绝缘盖板组成，绝缘底盒中设有多个单元隔离室结构，单元隔离室内安装显示电路板、高压保险管、接线端子、高压母线排。

本发明的有益效果：

(1)集成化程度高，成本低。由于采用了多项集成化技术，该1kgo3/h堆栈式级联高效臭氧发生器装置与同类产品相比，体积、重量仅为目前同类产品的60％，使得材料消耗大幅度降低，产品的材料成本因此降低30％以上。

(2)结构简单，制造和维护成本低廉。集成化和模块化技术大大简化了装置的系统结构，如1kgo3/h臭氧产量的臭氧发生器装置与同类产品相比零件数量减少了70％以上，仅仅接头和连接软管的数量就减少了360个之多！同时大大降低了产品实现过程的工艺难度，装配和维护时间只有同类产品的三分之一左右，因此大大降低了装置的制造成本和维护成本。

(3)节能效果显著。集成化化技术显著改善了臭氧产生过程的电性能指标，并使放电板的有效利用率提高了20％以上，臭氧产量可以达到1.8kgo3/㎡，比同类产品提高70％以上，臭氧浓度为100mg/l时，能耗小于5.5kwh/kgo3，在同等臭氧浓度条件下比同类产品降低能耗达45％，节能效果非常显著。

(4)实现了臭氧的高产量和高浓度。该装置实现了对陶瓷放电板的全冷却结构工艺，独创的级联技术能在较低能耗条件下够实现150mg/l的臭氧浓度，满足对高难降解污染物的有效治理要求。

附图说明

图1显示为本发明所述装置结构示意图。

图2显示为本发明集成化单元臭氧组件结构示意图。

图3显示为本发明一体化气路管道组件结构示意图。

图4显示为本发明一体化水路管道组件结构示意图。

图5显示为本发明显控接口组件结构示意图。

图6显示为本发明电路原理图。

图1-图6中，1-集成化单元臭氧组件、2-一体化级联气路管道组件、3-显控接口组件、4-提手、5-一体化水路管道组件、6-紧固螺杆、7-安装夹板、8-加固底角、9-温度传感器、10-高压电极引线、11-一体化冷却板、12-陶瓷放电板、13-均压衬板、14-导热绝缘板、15-工艺孔堵头、16-堵头、17-级联气路管道、18-管道接口、19-级联隔离板、20-水路管、21-绝缘底盒、22-绝缘盖板、23-显示电路板、24-高压保险管、25-接线端子、26-高压母线排。

具体实施方式

下面结合附图1至附图6和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，但本发明装置不限于下述实施例。

在本发明中，为了便于描述，对本发明装置中，各部件的相对位置关系的描述是根据附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等位置关系是依据附图1的布图方向来确定的。

实施例一：本发明堆栈式级联高效臭氧发生装置

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供了一种堆栈式级联高效臭氧发生，包括组合放电体、一体化级联气路管道组件(2)、显控接口组件(3)和一体化水路管道组件(5)，组合放电体由数个集成化单元臭氧组件(1)依次串联叠放，相邻的集成化单元臭氧组件(1)之间放置密封圈；组合放电体上下分别设置有一件一体化级联气路管道组件(2)和一件一体化水路管道组件(5)；组合放电体一侧设置有绝缘高压显控供电接口组件(3)。

本发明中，集成化单元臭氧组件(1)一侧设置有一体化冷却板(11)，一体化冷却板(11)一侧设置有导热绝缘板(14)，导热绝缘板(14)远离一体化冷却板(11)的一侧设置有均压衬板(13)，均压衬板(13)远离导热绝缘板(14)一侧设置有陶瓷放电板(12)，一体化冷却板(11)内设置有暗藏式水路和暗藏式气路，暗藏式水路两端分别与一体化水路管道组件(5)中的进水组件和出水组件连接，暗藏式气路一端与一体化级联气路管道组件(2)连接，另外一端在高压放电腔内。

本发明中，集成化单元臭氧组件(1)上设置有总装连接孔，用于总装时穿过紧固螺杆(6)。

本发明中，一体化级联气路管道组件(2)包括级联气路管道(17)和底板，一体化水路管道组件(5)包括水路管(20)和底板，底板四周设置有安装螺丝孔，一体化级联气路管道组件(2)和一体化水路管道组件(5)通过紧固螺钉安装在组合放电体上，级联气路管道(17)和水路管(20)两端设置有堵头(16)，一体化级联气路管道组件(2)底板上设置有暗藏式气路孔，一体化水路管道组件(5)底板上设置有暗藏式水路孔，级联气路管道(17)和水路管(20)侧面设置有管道接口(18)。

本发明中，一体化级联气路管道组件(2)和一体化水路管道组件(5)与组合放电体之间放置环形密封圈。

本发明中，集成化臭氧组件的高压电极引线(10)与相应的绝缘高压显控供电接口组件中的接线端子(25)相连接。

本发明中，级联气路管道(17)中设置有级联隔离板(19)。

本发明中，显控接口组件(3)由绝缘底盒(21)和绝缘盖板(22)组成，其中绝缘底盒中设有多个单元隔离室结构，单元隔离室内安装显示电路板(23)、高压保险管(24)、接线端子(25)、高压母线排(26)。

实施例二：本发明堆栈式级联高效臭氧发生装置

在实施本发明的技术方案时，集成化单元臭氧组件(1)依次串联叠放，相邻之间放置环形密封圈，再由穿过总装连接孔的4个紧固螺杆连接紧固，本发明装置上面两端设置有提手(4)，两侧设置有安装夹板(7)，底部相对底角外设置有加固底角(8)，本发明装置上面设置有温度传感器(9)。

实施例三：本发明堆栈式级联高效臭氧发生装置设计原理

堆栈式串联叠放，实现了陶瓷放电板(12)两侧的全冷却结构，解决了常规板式放电板单侧冷却的结构难题，冷却效果可提升30％以上；通过管道中的级联隔离板(19)，避免了臭氧在各放电单元间不断重复电离，有效实现了高浓度臭氧，提高了放电板的有效利用率，降低了能耗；显控接口组件(3)为单元隔离室结构，每一个供电单元及检测单元放置在一个独立的隔离室内，有效解决了高压爬电问题；每个气路或水路接口处设有密封圈，确保一体化级联气路管道组件(2)和一体化水路管道组件(5)与放电体完成装配后气路和水路处于全封闭状态。这种结构设计大大简化了放电板的结构系统，实现了放电体组件、一体化级联气路管道组件(2)和一体化水路管道组件(5)的一体化结构，为了在一体化冷却板(11)中设置暗藏式水路，在一体化冷却板(11)侧面打有工艺孔，在打好内部交联设置的水路通道后，除过进出水端口外采用工艺孔堵头堵住。

本设备需要供给3000v、4000hz～6500hz电源后才能工作，电路原理图如图6所示。当在集成放电板的高压电极和地电极之间接通该电源时，在两个平板电极的间隙之间形成电场，产生放电电晕,把通过电场的部分氧分子电离成氧离子，氧离子再与没有被电离的氧分子结合形成臭氧分子即臭氧(o3),生成的臭氧在压力作用下通过管道输送到臭氧用气系统。

实施例五：本发明堆栈式级联高效臭氧发生装置与现有技术效果对比

本发明堆栈式级联高效臭氧发生装置与现有技术进行了对比试验，试验地点在沈阳陶瓷工业园天源水处理有限公司，时间为2016年10月至2017年4月,对比试验设备：本专利40kg设备一套，现有技术80kg设备一套(国内其它厂家产品)。

试验结果如下:

如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。