CN102580457A - 臭氧机专用氧气发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了臭氧机专用氧气发生装置，从上游至下游依次包括过滤消声器、鼓风机、冷却器、吸附塔组、氧气缓冲罐、氧气压缩机、干燥塔组、水冷器、气水分离器，空气经过滤，被鼓风机鼓进冷却器后，进入吸附塔中，在吸附掉空气中的水分、氮气、二氧化碳和其他杂质气体后，氧气从吸附塔流出，进入氧气缓冲罐，再经氧气压缩机的增压后送入干燥塔中，经干燥后得到所需的臭氧机专用氧气，干燥塔组中一个干燥塔在对氧气进行干燥的同时，另一个干燥塔会被部分臭氧机专用氧气进行吹扫再生，再生气体经水冷、气水分离后会进入氧气压缩机中，经压缩机的增压后重新进入干燥塔进行干燥，得到臭氧机专用氧气，这样保证了无氧气放空浪费。

Description

臭氧机专用氧气发生装置
 
技术领域
本发明涉及一种臭氧机专用氧气发生装置。
背景技术
臭氧机已经普遍应用于工业污水、生活污水的净化及饮用水的深度处理。臭氧机的气源主要有三种：1）空气；2）液氧经气化而成的高纯度氧气；3）现场制气装置制取的氧气。其中，使用空气作为气源制取臭氧是臭氧技术发展前期阶段普遍采用的方法，这种技术的优势是气源提取工艺简单，缺点是制取出的臭氧浓度低、耗电量大（25KW·h/kgO 3 ），现在已经逐渐被淘汰。使用液氧气化得到的高纯度氧气作为气源进行臭氧制备的手段，可以得到最高浓度的臭氧，但是液氧一般需要外购，臭氧总成本随着液氧价格的变化而变化，而且此种方式不适合间歇使用臭氧的场合。现场制取氧气给臭氧机提供氧源的方式，可以方便的制取18%浓度以上的臭氧，能够满足绝大多数应用场合，且机器启停方便，耗电量低（小于14KW·h/kgO 3 ），目前已经得到快速发展。但是限于目前国内单台臭氧机的产量，一般采用小型变压吸附制氧装置现场制取氧气提供气源，制取的氧气含水量达不到臭氧机的使用要求，还必须另外增加氧气干燥装置，而且在干燥装置再生时候，有一部分再生氧气必须被放空浪费掉，这增加了系统的运行成本。
发明内容
本发明的目的是提供无氧气放空浪费的臭氧机专用氧气发生装置。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种臭氧机专用氧气发生装置，从上游至下游依次包括
进口能够输入空气的过滤消声器；
鼓风机，所述鼓风机的进口与所述过滤消声器的出口相连接；
冷却器，所述冷却器的进口与所述鼓风机的出口相连接；
与所述冷却器的出口相连接能够对该冷却器输出的空气进行吸附从而产生氧气的吸附塔组，所述吸附塔组包括能够交替对空气进行吸附同时能够交替被真空泵抽真空再生的多个吸附塔；
进口与所述吸附塔组相连接能够接收该吸附塔组产生的氧气的氧气缓冲罐；
氧气压缩机，所述氧气压缩机的进口与所述氧气缓冲罐的出口相连接；
与所述氧气压缩机的出口相连接能够对该压缩机增压的氧气进行干燥从而输出所述臭氧机专用氧气的干燥塔组，所述干燥塔组包括能够交替对氧气进行干燥同时能够交替被部分所述臭氧机专用氧气吹扫再生的多个干燥塔；
进口与所述干燥塔组相连接能够对所述干燥塔吹扫再生出的气体进行水冷的水冷器；
气水分离器，所述气水分离器的进口与所述水冷器的出口相连接，所述气水分离器的出口与所述氧气压缩机的进口相连接。
作为一种具体的实施方式，所述干燥塔组至少包括二个干燥塔，每个所述干燥塔均具有顶部开口和底部开口，所述每个干燥塔的顶部开口和底部开口上分别连接有第一干燥控制用阀门、第二干燥控制用阀门，所述第一干燥控制用阀门的进口与所述顶部开口相连接，所述第一干燥控制用阀门的出口均与用于输送所述臭氧机专用氧气的管道相连接，所述第二干燥控制用阀门的出口和所述底部开口相连接，所述第二干燥控制用阀门的进口均与所述氧气压缩机的出口相连接，所述每个干燥塔的顶部开口和底部开口上还分别连接有第一再生控制用阀门、第二再生控制用阀门，所述第一再生控制用阀门的出口与所述顶部开口相连接，所述第一再生控制用阀门的进口均与所述用于输送臭氧机专用氧气的管道相连接，所述第二再生控制用阀门的进口和所述底部开口相连接，所述第二再生控制用阀门的出口均与所述水冷器的进口相连接，所述每个干燥塔床层内部均设置有能够在该干燥塔被所述臭氧机专用氧气吹扫时加热床层的加热器。
具体实施时，所述吸附塔组至少包括二个吸附塔，每个所述吸附塔均具有顶部开口和底部开口，所述每个吸附塔的顶部开口和底部开口上分别连接有第一吸附控制用阀门、第二吸附控制用阀门，所述第一吸附控制用阀门的进口与所述顶部开口相连接，所述第一吸附控制用阀门的出口均与控制阀的进口相连接，所述控制阀的出口与所述氧气缓冲罐的进口相连接，所述第二吸附控制用阀门的出口和所述底部开口相连接，所述第二吸附控制用阀门的进口均与所述冷却器的出口相连接，所述二个吸附塔的顶部开口之间通过均压阀相连接，所述二个吸附塔的底部开口上还分别连接有再生控制用阀门，所述再生控制用阀门的进口与所述底部开口相连接，所述再生控制用阀门的出口与所述真空泵的进口相连接，所述真空泵的出口连接有消声器。
优选地，所述氧气压缩机采用变频式压缩机。
具体实施时，所述气水分离器上设置有能够自动控制或手动控制排水的阀门。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：空气经过滤，被鼓风机鼓进冷却器后，进入吸附塔中，在吸附掉空气中的水分、氮气、二氧化碳和其他杂质气体后，氧气从吸附塔流出，进入氧气缓冲罐，再经氧气压缩机的增压后送入干燥塔中，经干燥后得到所需的臭氧机专用氧气，干燥塔组中一个干燥塔在对氧气进行干燥的同时，另一个干燥塔会被部分臭氧机专用氧气进行吹扫再生，再生气体经水冷、气水分离后会进入氧气压缩机中，经压缩机的增压后重新进入干燥塔进行干燥，得到臭氧机专用氧气，这样保证了无氧气放空浪费。
 附图说明
附图1为本发明的示意图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步阐述本发明的结构。
本发明所描述的臭氧机专用氧气发生装置，为工业用臭氧机提供90%～95%浓度的氧气，氧气常压露点达到臭氧机所要求的-60℃以下，单位氧气能耗小于0.4KW·h/m 3 ·O 2 .
在图1中，空气经过过滤消声器1的过滤，被鼓风机2鼓进冷却器3后，进入吸附塔41中，吸附塔41中从底部到顶部依次密实填充有活性氧化铝、13X分子筛和吸附剂，在吸附空气中的水分、氮气、二氧化碳和其他杂质气体后，氧气从吸附塔41顶部流出。吸附塔组4中有两个吸附塔41，两个吸附塔41交替吸附和再生，当第一个吸附塔41处于吸附状态时，第二个吸附塔41使用真空泵47进行抽真空再生，半个周期过后，两个吸附塔41的状态通过阀门42、43和46的开关切换过来，即第二个吸附塔41进行吸附，第一个吸附塔41进行抽真空再生，两个吸附塔41交替进行吸附和再生，即能实现连续产氧，产出的氧气进入氧气缓冲罐5中。在氧气缓冲罐5中氧气压力只有约20Kpa（相对压力），不能满足臭氧机的使用要求，则需要通过氧气压缩机6将氧气压力提高至0.15～0.2Mpa，然后送入氧气干燥塔71中，氧气被干燥至臭氧机的含水量要求（经干燥后氧气露点可达到-60℃以下，能够满足臭氧机的使用要求）。干燥塔组7中有两个干燥塔71，两个干燥塔71交替进行干燥和再生，在一个干燥塔71对氧气进行干燥得到产品气（即为臭氧机专用氧气）的同时，使用一部分产品气（约为总产气量的10%～20%，不超过40%）对另一个干燥塔71进行吹扫再生，在产品气吹扫的过程中，处于再生状态的干燥塔71床层内部的加热器开始加热，使其中吸附饱和的水分被释放出来，被干燥的氧气带出干燥塔71。吹扫后的再生气体通过水冷器8的冷却，其中饱和水分被冷凝出来，然后通过气水分离器9的分离，液态水通过电磁阀定时排放出来（也可手动控制阀门排出），气水分离器9分离出的氧气则被送至氧气压缩机6的前级，经压缩机6的增压后进入干燥塔71进行干燥，得到产品气，保证了氧气无浪费。再生结束后，两个干燥塔71通过阀门72、73、74、75的开关切换状态，即原来处于吸附状态的干燥塔71开始加热通气再生，另一个原来处于再生状态的干燥塔71开始吸附水分，保证了干燥工作的连续进行，即实现连续的产气。
基于上述工作流程的阐述，参见图1，本发明的臭氧机专用氧气发生装置，从上游至下游依次包括进口能够输入空气的过滤消声器1、鼓风机2、冷却器3、吸附塔组4、氧气缓冲罐5、氧气压缩机6、干燥塔组7、水冷器8、气水分离器9，鼓风机2的进口与过滤消声器1的出口相连接，冷却器3的进口与鼓风机2的出口相连接，通过鼓风机2提供空气源，吸附塔组4与冷却器3的出口相连接，吸附塔组4能够对冷却器3输出的空气进行吸附从而产生氧气，氧气缓冲罐5的进口与吸附塔组4相连接，缓冲罐5能够接收吸附塔组4产生的氧气，氧气压缩机6的进口与氧气缓冲罐5的出口相连接，干燥塔组7与氧气压缩机6的出口相连接，干燥塔组7能够对压缩机6增压的氧气进行干燥从而输出臭氧机专用氧气，在干燥塔组7中，二个干燥塔71能够交替对氧气进行干燥同时能够交替被部分臭氧机专用氧气吹扫再生，水冷器8的进口与干燥塔组7相连接，水冷器8能够对干燥塔71吹扫再生出的气体进行水冷，再生气体中的饱和水分被冷凝出来，气水分离器9的进口与水冷器8的出口相连接，气水分离器8的出口与氧气压缩机6的进口相连接。再生气体经过气水分离器9，分离出液态水、再生氧气，再生氧气被送至氧气压缩机6的前级，经压缩机6的增压后进入干燥塔71重新进行干燥，避免了氧气的放空浪费。为了适应再生气量的较大变化，氧气压缩机6采用变频式的。
在图1的干燥塔组7中，每个干燥塔71均具有顶部开口和底部开口，每个干燥塔71的顶部开口和底部开口上分别连接有第一干燥控制用阀门73、第二干燥控制用阀门72，第一干燥控制用阀门73的进口与干燥塔71的顶部开口相连接，第一干燥控制用阀门73的出口会流出臭氧机专用氧气，故均与用于输送臭氧机专用氧气的管道10相连接，第二干燥控制用阀门72的出口和干燥塔71的底部开口相连接，第二干燥控制用阀门72的进口均与氧气压缩机6的出口相连接，通过打开第一干燥控制用阀门73、第二干燥控制用阀门72，则能实现干燥塔71对压缩机6增压的氧气进行干燥，两个干燥塔71的干燥控制用阀门是交替打开的。每个干燥塔71的顶部开口和底部开口上还分别连接有第一再生控制用阀门74、第二再生控制用阀门75，第一再生控制用阀门74的出口与干燥塔71的顶部开口相连接，第一再生控制用阀门74的进口均与用于输送臭氧机专用氧气的管道10相连接，第二再生控制用阀门75的进口和干燥塔71的底部开口相连接，第二再生控制用阀门75的出口均与水冷器8的进口相连接，打开第一再生控制用阀门74、第二再生控制用阀门75，则能实现用部分臭氧机专用氧气对干燥塔71进行吹扫再生，两个干燥塔71的再生控制用阀门是交替打开的，每个干燥塔71床层内部均设置有加热器76，加热器76能够在干燥塔71被臭氧机专用氧气吹扫时加热床层，使得吸附饱和的水分被吹扫的氧气带出干燥塔71，进入水冷器8。
在图1的吸附塔组4中，每个吸附塔41均具有顶部开口和底部开口，每个吸附塔41的顶部开口和底部开口上分别连接有第一吸附控制用阀门43、第二吸附控制用阀门42，第一吸附控制用阀门43的进口与吸附塔41的顶部开口相连接，第一吸附控制用阀门43的出口均与控制阀44的进口相连接，控制阀44的出口与氧气缓冲罐5的进口相连接，第二吸附控制用阀门42的出口和吸附塔41的底部开口相连接，第二吸附控制用阀门42的进口均与冷却器3的出口相连接，通过打开第一吸附控制用阀门43、第二吸附控制用阀门42、控制阀44，则能够实现吸附塔41对冷却器3输出的空气进行吸附，吸附掉空气中的氮气、水、二氧化碳和其他气体，得到氧气进入缓冲罐5中，两个吸附塔41的吸附控制用阀门是交替打开的。二个吸附塔41的底部开口上还分别连接有再生控制用阀门46，再生控制用阀门46的进口与吸附塔41的底部开口相连接，再生控制用阀门46的出口与真空泵47的进口相连接，真空泵47的出口连接有消声器48。打开再生控制用阀门46，通过真空泵47抽真空，实现吸附塔41的再生。二个吸附塔41的顶部开口之间还通过均压阀45相连接，这样在一个吸附塔41吸附饱和，另外一个吸附塔41再生结束，需要通过切换吸附控制用阀门、再生控制用阀门46来切换工作状态之前，还有一个通过均压阀45的均压过程，即两个吸附塔41通过均压阀45的开启实现互通，这样已经处于吸附状态末尾的吸附塔41将其顶部来不及送入缓冲罐5中的氧气送入另一个再生结束的吸附塔41顶部，这样在再生结束的吸附塔41切换成吸附状态后，顶部的氧气能及时送入缓冲罐5中，这样保证制取的氧气得到最大程度的利用，如果没有均压阀45，则已经处于吸附状态末尾的吸附塔41在被切换为再生状态后，顶部来不及送入缓冲罐5中的氧气会被真空泵48抽走，造成浪费。

Claims (5)

1.一种臭氧机专用氧气发生装置，其特征在于：从上游至下游依次包括
进口能够输入空气的过滤消声器；
鼓风机，所述鼓风机的进口与所述过滤消声器的出口相连接；
冷却器，所述冷却器的进口与所述鼓风机的出口相连接；
与所述冷却器的出口相连接能够对该冷却器输出的空气进行吸附从而产生氧气的吸附塔组，所述吸附塔组包括能够交替对空气进行吸附同时能够交替被真空泵抽真空再生的多个吸附塔；
进口与所述吸附塔组相连接能够接收该吸附塔组产生的氧气的氧气缓冲罐；
氧气压缩机，所述氧气压缩机的进口与所述氧气缓冲罐的出口相连接；
与所述氧气压缩机的出口相连接能够对该压缩机增压的氧气进行干燥从而输出所述臭氧机专用氧气的干燥塔组，所述干燥塔组包括能够交替对氧气进行干燥同时能够交替被部分所述臭氧机专用氧气吹扫再生的多个干燥塔；
进口与所述干燥塔组相连接能够对所述干燥塔吹扫再生出的气体进行水冷的水冷器；
气水分离器，所述气水分离器的进口与所述水冷器的出口相连接，所述气水分离器的出口与所述氧气压缩机的进口相连接。
2.根据权利要求1所述的臭氧机专用氧气发生装置，其特征在于：所述干燥塔组至少包括二个干燥塔，每个所述干燥塔均具有顶部开口和底部开口，所述每个干燥塔的顶部开口和底部开口上分别连接有第一干燥控制用阀门、第二干燥控制用阀门，所述第一干燥控制用阀门的进口与所述顶部开口相连接，所述第一干燥控制用阀门的出口均与用于输送所述臭氧机专用氧气的管道相连接，所述第二干燥控制用阀门的出口和所述底部开口相连接，所述第二干燥控制用阀门的进口均与所述氧气压缩机的出口相连接，所述每个干燥塔的顶部开口和底部开口上还分别连接有第一再生控制用阀门、第二再生控制用阀门，所述第一再生控制用阀门的出口与所述顶部开口相连接，所述第一再生控制用阀门的进口均与所述用于输送臭氧机专用氧气的管道相连接，所述第二再生控制用阀门的进口和所述底部开口相连接，所述第二再生控制用阀门的出口均与所述水冷器的进口相连接，所述每个干燥塔床层内部均设置有能够在该干燥塔被所述臭氧机专用氧气吹扫时加热床层的加热器。
3.根据权利要求1所述的臭氧机专用氧气发生装置，其特征在于：所述吸附塔组至少包括二个吸附塔，每个所述吸附塔均具有顶部开口和底部开口，所述每个吸附塔的顶部开口和底部开口上分别连接有第一吸附控制用阀门、第二吸附控制用阀门，所述第一吸附控制用阀门的进口与所述顶部开口相连接，所述第一吸附控制用阀门的出口均与控制阀的进口相连接，所述控制阀的出口与所述氧气缓冲罐的进口相连接，所述第二吸附控制用阀门的出口和所述底部开口相连接，所述第二吸附控制用阀门的进口均与所述冷却器的出口相连接，所述二个吸附塔的顶部开口之间通过均压阀相连接，所述二个吸附塔的底部开口上还分别连接有再生控制用阀门，所述再生控制用阀门的进口与所述底部开口相连接，所述再生控制用阀门的出口与所述真空泵的进口相连接，所述真空泵的出口连接有消声器。
4.根据权利要求1所述的臭氧机专用氧气发生装置，其特征在于：所述氧气压缩机采用变频式压缩机。
5.根据权利要求1所述的臭氧机专用氧气发生装置，其特征在于：所述气水分离器上设置有能够自动控制或手动控制排水的阀门。
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