大型臭氧發生器項目可行性報告編制：郭炎鵬校核：審定：時間：2016-9-27編號章節名稱修訂內容簡述修訂日期修訂前版本號修訂后版本號修訂人批準人目錄一、 立項項目基本要素 4二、 項目評審成員 4三、 項目內容說明 53.1 行業簡介 53.2 國內外發展概況及主要廠商 73.3 項目市場環境分析 113.4 國內外技術發展趨勢 123.5 項目研究主要內容及關鍵技術 153.6 項目計劃和目標 163.7 項目資源配置 173.8 費用預算和考核 193.9 驗收標準 203.10 風險及對策 20立項項目基本要素立項部門項目名稱及版本號立項申請人申請時間研發部大功率臭氧發生器V1.0郭炎鵬201項目評審成員姓名職務來源項目內容說明行業簡介臭氧不穩定，易分解，不象氧氣、氮氣等常用氣體那樣在氣源廠壓縮裝瓶待用，只能邊生成邊使用。人工產生臭氧的裝置統稱為臭氧發生器。1845年德.拉.里韋利用氧氣與電火花作用產生臭氧即是臭氧發生器的雛形；1857年馮.西門子研制的玻璃管式臭氧發生裝置成為現代化發生器的原型;1886梅里坦斯在法國開始使用臭氧裝置作消毒殺菌試驗;1893年，最早利用臭氧發生器作為消毒裝置的試驗水廠在荷蘭投入運行，處理水里為3m3/h。臭氧技術產品行業作為一個新興的產業，其應用范圍之廣是其他行業不多見的。臭氧廣泛應用于環保產業、醫療產業、美容業等主要領域。首先，就治理空氣污染而言，臭氧會分解有機化合物氣體，可有效降低室內PM2.5的毒性，特別是分解甲醛和苯類氣體持續散發出的有害氣體，目前在歐美國家和北上廣深等大城市已經有國外設備在治理VOCs廢氣上的應用。煙氣脫硫脫硝方面臭氧作為強氧化劑，可以快速有效地將NO，SO2氧化成高價態，相比于電子束法和脈沖電暈法產生自由基，臭氧的生存周期相對較長，將少量氧氣和空氣電離后產生的臭氧，然后送入煙氣中，可顯著降低能耗。目前利用臭氧進行脫硫脫硝在國內外已有工程應用實例，但現階段臭氧的制備費用較高，制約了該技術的推廣使用，隨著臭氧發生裝置的逐步改進，臭氧氧化同時脫硫脫硝技術應該有有廣闊的應用前景。就治理水污染而言，我國20世紀80年代初期，已開始采用臭氧對飲用水消毒和工業廢水濃度處理，但整體應用發展緩慢。臭氧水處理技術是目前國際上最先進的環境保護型水處理技術之一，與傳統的水處理技術相比，具有諸多優勢。它可以去除水中的異常物質，也能減少水中所含有的有機物，被處理過的水幾乎無色，更無異味。該技術能夠在自來水深度處理領域制造出安全的自來水，在再生水領域也能通過綠地景觀的灌溉、洗車、潔廁等多種途徑被更好地應用開來。利用臭氧處理自來水,在歐洲已經有相當程度的普及,現在在美國、加拿大、中國市場開始慢慢推廣，因此應用前景廣闊。同時，臭氧發生器正逐步廣泛應用于醫療產業。臭氧治療的三個主要可能應用領域是感染、血管性疾病、癌癥。經權威的醫學情報機構檢索證明，至今未見有臭氧療法在醫學臨床應用方面有副作用的報道，根據歐盟臭氧醫療協會和古巴國家科學研究中心的報告，醫生在使用各式臭氧療法治療上百種疾病。對于農牧漁等養殖業，臭氧可防治暖棚中多種病菌蟲害，還有促進生長等效果，可用于農產品、養殖產品的保鮮，殺滅細菌、病毒等。在食品加工廠，高濃度、高純度的臭氧亦具備保鮮、洗滌、消毒、清潔等功能。在歐美一些國家，應用臭氧美容法已廣泛盛行，即“氧療”。英國女王應用臭氧美容已有電視媒體報道，這是因為臭氧可使肌膚潔白、光滑柔嫩，同時促進血液循環，防止老化。在生態環保和大健康產業蓬勃發展的21世紀，高濃度、高純度的潔凈臭氧及其應用將廣泛惠及各個行業，對提高企業的核心競爭力和實現綠色發展產生不可估量的作用。國內外發展概況及主要廠商美國PCI公司是世界最大的臭氧企業，產品種類較全，側重于大型設備，其最大水處理設備臭氧裝機容量450kg/h。加拿大YANCO工業有限公司以生產醫用臭氧機為主，同時提供各種配套產品如臭風扇、沐浴頭、桑拿箱、臭氧油等。美國蘭寶石技術公司成產于十多年前，生產小型水處理用臭氧設備。加拿大Cystalari空氣質量制公司主要生產用于農業、食品行業的臭氧機。美國OZONET公司生產飲用水處理及游泳池水處理設備。NEVADA環保公司生產水處理系統、可移動水處理設備、污水處理設備。我國臭氧技術研究及應用起步較晚，七十年代中期由華東華工學院、北京環保所、清華大學水處理技術人員借鑒國外技術進行試驗性研究，并在北京上海等地建立了用于水處理的臭氧發生器生產企業。八十年代在蛋果蔬菜等食品防霉保鮮、食品加工、殺菌凈化領域有一定的發展。九十年代，臭氧技術進入醫療、家電行業。到目前約有一百多家機構或企業研究生產使用研制用于水處理、食品加工、殺菌儲藏防霉保鮮、醫療衛生家庭消毒等方面臭氧產品，生產企業分散，規模小。國內年產值過千萬元的臭氧產品生產廠家主要有青島國林、福建新大陸、清華同方、北京乾、江蘇康爾、濟南三康環保等幾家公司。以下分別介紹：青島國林實業股份有限公司由1994年成立的青島國林實業有限責任公司改制而成，專業從事臭氧產生機理研究、臭氧設備設計與制造、臭氧應用工程方案設計與臭氧系統設備安裝、調試、運行及維護是國內臭氧行業的代表企業，正逐漸成為全球臭氧系統供應商。國內首家掌握10kg/h級以上大型臭氧發生器制造技術的企業。全球第三家能夠制造50kg/h臭氧發生器并具有應用業績的企業。全球第三家能夠制造120kg/h臭氧發生器的企業。亞洲最大的臭氧裝備專業化生產企業。新大陸科技集團1994年由18科技人員創辦于福建省福州市。公司自成立以來堅持自主創新，以科技創新引領實業發展，發展成為一個綜合性高科技產業集團，走出一條具有中國特色的價值成長之路。新大陸產業橫跨物聯網、數字電視和環?？萍既箢I域：是國內領先的集物聯網核心技術、核心產品、行業應用和商業模式創新于一身的綜合性物聯網企業，數字電視綜合業務供應商和無線通信設備供應商，和中國唯一掌握"紫外C消毒技術"與"大功率臭氧發生器技術"自主核心技術的環境設備及綜合服務提供商；旗下的新大陸電腦股份有限公司于2000年在深圳證券交易所上市。在環保領域"大功率臭氧發生器"實現突破并出口海外市場。同方環境股份有限公司是由清華同方股份有限公司、城市能源集團有限責任公司、太平洋發展控股有限公司（英國）、中國機械工業建設總公司4家股東聯合出資成立的中外合資的有限責任公司。同方環境有限責任公司以高新技術為先導，以環境服務為己任，致力于發展大氣環境保護與能源有效利用產業。依托清華大學的人才與科技優勢，公司現已擁有具備自主知識產權并被列入國家級重點環保項目的煙氣脫硫、脫硝、粉塵凈化與資源化利用以及垃圾焚燒處理等多項核心技術。在環保工程與裝置方面，通過多年的設計與實施積累了豐富的工程與產品的技術經驗，目前在國內已建立幾十套環保設施在運行；通過收購兼并建立大型設備生產基地目前已投入使用；同時粉煤灰處理與綜合化利用也已開發出高價值產品并也正在向規模化生產發展。同方環境堅持一貫的“技術先導，資本驅動”發展模式，逐步拓展各項業務的份額，以嚴格的質量承諾和維護品牌的誠信態度贏得公眾的認可，堅持合作與發展的原則，通過與國內外知名企業進行交流與合作，不斷創新和積累，為社會提供環保與能源利用的全方位服務。在“技術+資本”戰略方針下，清華同方以自主核心技術為基礎，充分結合資本運作能力，在不斷推動高新科技成果產業化的進程中，逐步形成了緊密依托清華大學的人才、技術優勢，以“技術先導，資本驅動”為核心的獨特的“創新孵化”模式。信息產業和能源與環境產業是清華同方的兩大主營產業。江蘇康爾臭氧有限公司是國內最早、最專業的臭氧發生器生產廠家，高新技術企業，擁有48項專利技術（其中發明專利5項）,擁有國內著名臭氧專家與大批中青年科技人員，掌握國內最領先的臭氧技術。公司擁有完善的生產工藝，從臭氧發生單元AT電極的生產、臭氧發生室制造、高頻電源、高壓變壓器制造、電氣控制柜的安裝均在工廠內完成，并在工廠內進行整個系統的一體化安裝調試，運行七十二小時合格后，出廠交給客戶?？筛鶕蛻粜枰O計制造3g/h—50kg/h不同規格臭氧發生器。自實施《水處理用臭氧發生器》新標準后，首家通過住建部科技成果評估的臭氧發生器生產廠家。所提供的大型高頻臭氧發生器，具有能耗低、臭氧產量大、濃度高、性能穩定等特點。北京乾潤開元環保科技有限公司，注冊資金7100萬元，是集研發設計、生產制造、安裝調試、技術服務于一體的國家高新技術企業和北京市中關村科技園區高新技術企業，擁有國內外一流的臭氧裝備研發、制造及應用專家組和技術團隊。公司獨創的模塊集成板式臭氧發生器，擁有完全自主知識產權，可通過模塊化組合實現任意規模的臭氧產量要求，在臭氧發生技術指標、運行能耗、長期運行安全性、穩定性和可靠性等方面具有卓越的優勢。公司模塊集成板式臭氧發生器產品，填補了國內外空白，技術性能達到國際領先水平。2013年初，公司日產50kgO3/h臭氧發生器的全球最大規模的現代化生產線建成投產。哈爾濱久久電化學工程技術有限公司是國內臭氧行業的龍頭企業，是黑龍江省高新技術企業。公司總部位于哈爾濱高新技術開發區，主要從事低溫等離子體、臭氧、負離子、光催化電化學、新能源科技等前沿課題的開發研究，在工業、農業、軍工、醫療、衛生、環保和節能、糧食倉儲、凈菜生產及保鮮、水處理、家電配套等產業化方面科技成果突出，產品的科技水平位居國內領先水平，是集科、工、貿于一體的專業化公司。久久公司下設上海久久凈化技術研究所、哈爾濱久久臭氧技術研究所，現有十九個專業的臭氧研究室，有裝備先進的氣體分離實驗室，有配置美國先進檢測設備的臭氧檢測室和理化實驗室，有進行量化控制的臭氧發生器研究室和產品設計室，整機實驗室。公司生產已具相當規模，現有上海、廣州、江門、深圳、吉林五個大型生產基地，總占地面積四十五萬平方米，建筑面積十二萬平方米，現代化生產車間生產能力在國內同行業中位居前列。項目市場環境分析臭氧發生器及其系列產品可廣泛應用于市政飲用水處理、污水處理、工業廢水處理、煙氣脫硝、精細化工氧化，食品加工，醫療衛生等領域，是國家“十二五”以及未來在飲用水安全、環境保護和節能減排等方面“轉方式、調結構”的重點發展方向，也是我國面向環保工程應用并可替代進口的重大技術裝備。因此其市場容量難以估量，保守估計國內臭氧行業近幾年市場容量超10億/每年?？傮w來說我國大型臭氧產品技術相對比較落后，在產品設計技術指標上與國外存大較大的差距。一是單機容量小，我國目前最大的臭氧發生器為100kg/h—150kg/h,而國外臭氧發生器單機容量可達300—450kg/h，臭氧發生器還不能完全適應市場需求。二是配套功率大，國外以氧為進氣源的臭氧產生效率可達200g/kwh,國內外技術發展趨勢產生臭氧的主要方法：（1）紫外照射法利用紫外線照射干燥的氧氣,使一部分氧分子被激活離解成氧原子,進而形成臭氧。紫外照射法產生臭氧的缺點是能耗高、臭氧濃度低,因此紫外照射法用于大量生產臭氧是不現實的。對只適合于少量低濃度要求的各種試驗,空氣消毒、滅菌、除臭等。此方法是利用光波中的紫外光使氧氣分子O2分解并聚合成臭氧O3,大氣上空的臭氧層即是由此產生的。波長入=185nm的紫外光效率最高。此時,光量子被O2吸收率最大。反應基本過程為:O2+hrO+OO2+O+MO3+Mhr—紫外光量子M—存在的任何惰性物質,如反應器器壁、氮二氧化碳氣體分子等。使用185nm紫外光產生臭氧的光效率130g/Kwh是比較高的。但目前低壓汞紫外燈的電一光能轉換效率很低,只為0.6--1.5%,則紫外法產生臭氧的電耗高達600Kwh/1kgO3,即O3效率1.5g（2）電解法利用直流電源電解含氧電解質產生臭氧。八十年代以前,電解液多為水內填加酸、鹽類電解質,電解面積比較小,臭氧產量低,運行費用高。經過人們對極板材料、電解液與電解機理、過程方面的大量研究,電解法制臭氧技術有了很大的進步。近來發展的SPE(固態聚合物電解質)電極與金屬氧化催化技術,使電解純凈水得到14%以上的高濃度臭氧。電解法產生臭氧具有濃度較高、成份純凈、水中溶解度高的優勢.經過進一步改進,設法降低成本和電耗后,有可能與目前廣泛使用的介質阻擋放電法相競爭。國內應用此技術典型企業為煙臺森特膜電極技術有限公司。（3）介質阻擋電暈法,也稱無聲放電法(簡稱DBD法),通過交變高壓電場在氣體中產生電暈,電暈中的自由高能電子離解氧氣分子,經碰撞聚合為臭氧分子。介質阻擋放電法具有能耗相對較低、單機臭氧產量大,氣源可用干燥空氣、氧氣或含氧濃度較高的富氧氣體等優點,因此工業上合成臭氧大多采用此法。實際工程應用中產生臭氧的DBD型臭氧發生裝置的系統組成框圖如圖3所示,主要由氣源系統、電源系統、冷卻系統和控制系統組成。在DBD臭氧發生裝置中氣源有空氣源與氧氣源之分,圖中繪出了空氣源與氧氣源時的氣體的傳輸路徑.氣源系統提供的氣體是臭氧產生的原料,氣源系統的作用就是為產生臭氧提供干燥、潔凈的空氣或氧氣氣源。臭氧發生器對氣源系統有一定的技術要求,具體體現在一些技術指標上,在此不做詳細介紹。冷卻系統是為臭氧發生器產生臭氧時的散熱而設計,對于大功率系統通常采用水冷,冷卻方式有低壓電極單冷式和高、低壓電極的雙冷式,單冷式常為直通式的,雙冷式采用循環式.控制系統負責整個臭氧發生系統的控制功能,如系統的起動順序等,通常采用PLC實現。電源系統為臭氧發生器產生臭氧提供能量,其性能的好壞直接影響到產生臭氧的效率,即電能的利用效率,這也正是近年來障礙臭氧技術發展的主要原因。因此研制性能優良的DBD型臭氧發生器供電電源是整個臭氧發生系統的重點。項目研究主要內容及關鍵技術根據公司目前所處的領域，天明電子研發大功率臭氧發生器主要應用在污水處理及煙氣治理等環保方面，因此研究的主要方向為：研究新型電極方式及介質材料提高臭氧產生濃度。臭氧濃度是臭氧產生技術中最重要的技術指標之一,通常應用介質阻擋放電方法產生臭氧濃度在40g/m3以下。臭氧技術研究人員正在努力提高臭氧濃度的研究,近期有了重大進展,可以把臭氧濃度提高到250g/m3當介質阻擋放電間隙的折合電場強度大于300Td時,可得到大于200g/m3臭氧濃度。為了取得強電離放電電場,只有采用窄放電間隙和高介電常數、高電阻率的薄電介質層方法,它可取得大于300Td的強電場。應用高頻化的強電離放電是現代產生高濃度臭氧的有效辦法之一。研究新型的供電方式提高臭氧產生效率。窄脈沖供電,應用前沿陡峭的窄脈沖作為介質阻擋放電產生臭氧的供電電源。力圖降低產生臭氧的能耗,以便提高臭氧的產生效率。浙大實驗室數據產生效率可達到400g/kwh遠大于目前商用100—200g/kwh。研究大功率高可靠性整機電源提高單機產量。研制適應高產量臭氧發生器用的性能優良的大功率供電電源,提高臭氧發生系統的單機產量,滿足與適應大規模臭氧處理工藝的工業發展需要。項目計劃和目標根據天明電子目前在高頻電源及脈沖電源的的技術積累和人才儲備情況，項目分兩部實施，第一步主要以研究本體材料為主采用高介電強度介質材料的本體配合高頻供電方式以產生高濃度的臭氧為目標。第二步以研究供電方式為主，采用前沿陡峭脈沖電源供電以達高的產生臭氧效率為目標。階段時間目標備注第一階段以產生高濃度臭氧并提高單機容量為目標2017-1__2017.6完成本體結構及壓力容器的搭建，完善整個生產工藝及供應商體系，研發生產臭氧發生器用大功率高頻電源產量濃度和產氧率達到國內領先第二階段以產生臭氧高效率為目標2017.7__2017.12在一期工藝流程上進行完善，研發完成臭氧發生器上用大功率脈沖電源產氧效率達到甚至領先國際水平項目資源配置1）人力資源研發部目前有研