第一篇：淺談國產工業用大型臭氧發生器的現狀與發展方向

淺談國產工業用大型臭氧發生器的現狀與

發展方向

國外大型臭氧發生器應用于工業生產當中已有上百年歷史，單機臭氧產量目前已有30kg/h、460kg/h的超大型臭氧發生器的出現，廣泛應用于水處理、化工氧化、包裝、造紙等行業，在國民經濟的諸多領域發揮著舉足輕重的作用。

在上百年的發展中，技術水平不斷進步，在臭氧產生機理、發生器材料、結構、系統、驅動電源、氣源處理技術、檢測，以及不同領域臭氧的應用等方面都建立了完善的理論與規范。

一、國產大型臭氧發生器的歷史與現狀

我國臭氧技術起步較晚，上世紀七十年代中期才開始進行研究及開發應用，并在八十年代能生產出單機產量為1kg/h的工頻臭氧發生器。雖然當時的條件比較艱苦，工業基礎也相對落后，但這是我國在研制大型臭氧設備方面發展比較快的一個歷史時期。

在其后的十多年中，隨著我國在瓶裝水及桶裝水生產中強制使用臭氧消毒政策的出臺，以及一些家用臭氧空氣消毒產品的推廣應用，對整個臭氧行業的發展起到了巨大的推動作用，一些生產臭氧發生器及其相關產品的企業如雨后春筍般的出現，中小型臭氧發生器及空氣消毒產品在技術和性能上日趨完善。盡管這段時期臭氧及應用被越來越多的人們所認識和了解，應用領域不斷拓展，但是，國產大型臭氧發生器在技術上卻沒有明顯的進步，還是以工頻放電為主，尤其在單機產量上沒有突破，直到目前，仍沒有1kg/h以上的工頻臭氧發生器在實際運行當中，這與我國目前對大型臭氧設備的巨大需求甚不相符。

國內目前運行的1kg/h以上大型臭氧設備，基本上依賴于進口，如昆明、上海、常州、桐鄉等地自來水廠，采用的臭氧設備是瑞士OZONIA、德國VEDECO、法國TRILIGAZ等國外幾個知名廠家的設備，在性能和節能方面具有非常突出的優勢，使國內所生產的大型工頻臭氧設備比較起來相形見拙。

國產大型工頻臭氧發生器所存在的問題，經分析如下：

1.工頻放電，效率低、耗電大。

國產工頻臭氧發生器的放電頻率為50Hz，僅靠升高電壓來提高臭氧產量，大部分電能轉化為熱能。每公斤臭氧的電耗能一般都在20kw以上，不少運行的設備產生一公斤臭氧的功率都在25w-29kw，這與國家倡導節能政策和企業降低費用顯得格格不入。

2.臭氧濃度低、氣體流量大

大型工頻臭氧發生器的臭氧濃度較低，一般為8-12mg/l（空氣源），這樣在某些應用領域，其濃度滿足不了生產應用需求。氧氣源的臭氧濃度也只能在15-25mg/l之間，且常因玻璃介質管內涂有石墨，在使用氧氣過程中會出現著火現象。工頻放電發熱較大，為冷卻玻璃介質管、降低臭氧出氣溫度，氣體流量一般在80-140m3/h之間，為國外同類產品的3-4倍，使空氣壓縮機的能耗增加。放電介質易損壞，維護周期短。

工頻臭氧發生器采用玻璃管作為放電介質，以玻璃管內涂石墨層作為高壓電極，石墨涂層在放電過程中遇熱造成粘接強度下降，易脫落；同時玻璃介質管（擊穿電壓在16kv左右）在13kv左右（接近其擊穿電壓）的高壓下工作，易被擊穿。這樣，三圍涂層玻璃介質管在工作兩個月后，便出現玻璃爆裂、高壓擊穿及石墨脫落等現象，需經常進行拆卸、更換。維修工作量大，降低了生產效率。

4.產品規格小，設備體積大。

玻璃介電體材料由于其耐擊穿強度、介質常數（ε）、介質損耗（tgδ）等性能的限制，臭氧產量、濃度都提高不大；其次，國內缺乏對臭氧專用大功率高壓變壓器的研制，限制了大型臭氧發生器的產量；由于效率較低，則設備體積相對較大。因此國產工頻臭氧發生器的臭氧產量多為1kg/h，使某些領域需要幾十公斤甚至上百公斤臭氧的企業在選擇和使用上面臨極大困難和不便。

5.自動化程度低。

設備的控制、檢測、監測、保護水平低下。

二、國內市場需求前景廣闊

隨著我國經濟的調整發展，環保意識的增加和人們對臭氧認識水平的提高，不同行業對工業用大型臭氧發生器的需求將逐步增加。

目前國內企業所面臨的問題不是工業用大型臭氧發生器有沒有市場，而是有沒有能力生產更大規格臭氧設備，性能和技術指標能不能滿足用戶的需要。以自來水行業為例，目前在國內使用的進口臭氧發生器單機產量都在10kg/h以上，正在籌建之中的廣州南州水廠、深圳畢架山廠，臭氧的需求量分別為140kg/h和90kg/h，要求單機產量都在30kg/h以上，這使我們國內的生產企業望塵莫及。由此可以看出，我國自來水行業不僅對臭氧的需求量大，而且應用臭氧也僅僅是個開端，隨著國家對自來水水質的要求越來越嚴格和人們健康意識的逐步提高，先進的臭氧+生活活性炭工藝必將代替傳統的水處理工藝，不同規格的大型臭氧發生器都將面臨巨大的市場需求，希望各生產企業能加快科研的步伐，把握市場機遇。

另外，國內的污水處理、中水回用、香料合成及化工氧化等領域，對大型臭氧發生器的需求量也與時俱進，一般規模在1-10kg/h，國內生產企業應以次為臺階，在三兩年內生產出更大產量的臭氧發生器（10-30kg/h），才能與進口設備相抗衡。

三、國產大型中頻臭氧發生器的研制取得可喜成果

國外大型臭氧發生器的放電頻率一般采用中頻，臭氧量大，濃度高，耗電省，而我國在過去的二十多年中一直沿襲著生產工頻臭氧發生器，因此各種技術問題，單機臭氧產量只能在1kg/h左右。近幾年，一些新興的臭氧生產企業加大了對中頻臭氧發生器的研究，并取得了突破性的進展。相繼研制了大功率可控性中頻電源、中頻高壓變壓器、可連接式搪瓷涂層高壓電極及高壓熔斷器等一系列產品，解決了生產大型中頻臭氧發生器的關鍵性技術難題。

2001年底，空氣源1kg/h中頻臭氧發生器調試成功，各項指標達到設計要求；2002年11月，兩臺空氣源3kg/h中頻臭氧發生器在杭州香料香精有限公司調試成功并投入使用，現已穩定運行一年多的時間；2003年6月，氧氣源6kg/h中頻臭氧發生器也已調試成功，臭氧濃度可達6%-8%。2004年2月，研制的10kg/h臭氧系統采用液氧為氣源，電源采用數字控制技術，為適應自來水的需要，設計臭氧濃度為5-10%，運行壓力為0.05-0.15Mpa。經過近三個月的廠內運行試驗，進一步驗證了該設備臭氧產量、濃度、可靠性、穩定性的有效性，運行參數達到了預期的設計要求。它的成功研制，將大大提高了我國現有臭氧技術產品制造水平，是替代進口設備的理想產品。行業內有關資深專家進行了現場考察及檢測，予以了高度評價，并對國內能生產大型中頻臭氧發生器而感到由衷的欣慰。

四、國產大型臭氧發生器的發展方向

筆者認為，國內從事臭氧設備制造的企業，面對目前我國臭氧發生器的現狀，在借鑒國外先進技術和經驗基礎上，應清楚地認識到我國工業用大型臭氧發生器的發展方向。

1、工頻設備向中頻設備過度

工頻臭氧發生器因諸多弊端，已越來越不適應市場的需要，生產企業如不能盡快進行技術革新和產品改進，必將遭受市場的淘汰。國內致力于生產中頻臭氧發生器的企業，應盡快從技術、規模上完善和壯大起來，提高與進口產品的競爭力。

2、單機產量越來越大

1kg/h的單機臭氧產量在日益增長的市場需求下已顯得微不足道，根據近幾年國內自來水行業對臭氧發生器的需要情況來看，國內生產企業想要占一席之地，必須有能力生產氧氣源達到10-30kg/h的臭氧發生器。

3、臭氧濃度需要有待于提高

目前國內大型設備的濃度普遍較低，為滿足不同領域對臭氧濃度的特殊需要，臭氧濃度有待于進一步提高。建議氧氣源大型臭氧設備，穩定運行時能達到80mg/L以上。

4、高效、節能

隨著工業的高速發展和市場競爭的不斷加劇，效率與節能將成為用戶選擇設備的重要指標。

5、設備動化、智能化

控制、檢測、監測、保護等自動化水平需要進一步提高。

五點建議：

1、轉變觀念：

在過去幾十年中，我國的臭氧技術一直在比較封閉的環境下和自我摸索中發展，技術上相對保守，形成的思路難以改變。但面對國外臭氧發生器的現狀和發展趨勢，固有的觀念必須改變，應從使用新材料、采用新工藝、學習新技術等多方面入手，并引起年輕的、高學歷的人才加入到臭氧行業當中，從原有的手工坊設備向現代化工業裝備方向發展。

2、加大科研力度、作好基礎性工作

大型臭氧發生器本身是一個復雜的系統工程，從氣源處理到臭氧產生，牽連到眾多領域和學科，而不是簡單的高壓放電就是臭氧發生器。所以說，科研機構及生產企業應加大科研的投入，對臭氧產生櫓，介質材料及特性與電壓、頻率及放電氣隙的匹配，驅動電源、高壓變壓器結構與特性，氣源處理及水冷卻等等進行多方面扎實而系統的研究，才能把設備做好做精，切記淺嘗輒止、自欺欺人，把不成熟的產品推向市場。

3、行業自律

目前我國臭氧行業還沒有完善的標準及規定，真正致力于臭氧設備的單位和設備制造的企業，應本著科學、務實的宗旨面對市場與經營。目前有些企業虛報產

量、夸大效果、炒作概念，追求短期的效應，承接與企業的技術和生產能力不相符的大型設備，不但會使企業蒙受損失，而且也把整個臭氧界給搞“臭”了。

4、交流與合作

臭氧設備的生產企業和研究機構，不但要學習國外的先進經驗與技術，而且要與國內企業和研究機構之間，進行多方面、多種方式的交流與合作，取長補短、共同進展。切記自我封閉，抱著自認為先進的技術孤芳自賞。“一枝獨秀不是春，萬紫千紅春滿園”，只有中國臭氧技術水平整體提高了，我們的臭氧產業才能真正的興起！

第二篇：我國鉛鋅工業的現狀和發展方向

我國鉛鋅工業的現狀和發展方向

我國鉛鋅資源現狀與產量

我國鉛鋅資源廣泛,礦石類型復雜,共伴生組分多。全國除上海、天津、香港外,均有鉛鋅礦產出,鉛鋅礦資源比較豐富。鉛鋅資源的特點和開發的總體條件是特大型、大型礦山數量較少,但儲量較豐富;伴生元素較多,礦石類型復雜;分布上是貧礦多富礦少;采礦及礦物加工水平已處于世界前列;礦山外部基礎設施較為完善;礦山資源開發利用的秩序和礦山環境治理需加強。截止2003年底,全國鉛礦區數850個,資源儲量為840.85萬ｔ,基礎儲量為1247.97萬ｔ,我國居澳大利亞之后列世界第2位。如果按2003年的鉛精礦63.15萬ｔ的開采水平計算,我國現有鉛資源儲量和儲量基礎靜態保證年限分別約為13年和20年。鋅的礦區數901個,資源儲量為513.02萬ｔ,基礎儲量為3762.46萬ｔ,居世界第一位。按2003年的鋅精礦168.74萬ｔ的開采水平計算,我國現有鋅資源儲量和儲量基礎靜態保證年限分別為15年和22年。

隨著我國的經濟發展、基礎設施建設的增加和西部大開發戰略的實施,國內鋅需求量總體增加,同時鋅精礦和精煉鋅的產量也在不斷增加。目前大中型礦山資源情況較好,鉛鋅品位較高、儲量較大,為我國的資源開發利用提供了物質條件。我國特大型、大型鉛鋅礦床數量少,但大中型以上礦山的鉛鋅總儲量達到80%以上。隨著我國鉛鋅礦山的發展,許多大中型企業已經從過去的單一采礦和礦物加工發展成具有采礦、礦物加工、冶煉、化工、材料為一體的綜合生產企業。如廣西的平桂礦務局、泗頂鉛鋅礦、佛子沖鉛鋅礦,廣東的凡口鉛鋅礦,云南的會澤鉛鋅礦,白銀有色金屬公司、湖南黃沙坪等企業。由于我國西部資源開發,鉛鋅精礦和精煉鉛鋅產量明顯增加,鉛精礦和精煉鉛產量分別達到95.46萬ｔ和156.41萬ｔ,精煉鉛產量比2002年增長了18.07%。其

中,精煉鉛增長比較多的省份有內蒙古、陜西、福建,增長率都在70%以上。鋅精礦和精煉鋅產量分別達到202.91萬ｔ和228.62萬ｔ。鋅精礦產量增長比較多的省份有內蒙古、甘肅、陜西、福建和湖南,目前全國主要產鋅大省為湖南、云南、廣西、遼寧和四川,五省合計占全國礦產鋅總產量的69.53%;主要雜鋅生產企業有河北邯鄲市鋅廠、湖南株冶火炬金屬股份有限公司、浙江永康市金明鋅合金廠和雄安金屬有限公司,四家企業合計產量占全國雜產鋅總產量的63.27%。

鉛鋅產量大幅度增長,原材料供應形勢依然嚴峻。截至2002年底,我國共建成規模以上鉛鋅冶煉企業300余家,形成鉛鋅冶煉能力分別達到150萬ｔ/ａ和230萬ｔ/ａ。目前我國既是最大的鉛鋅生產國,同時,也是世界上鉛鋅進出口大國。國內鉛鋅原材料生產能力越來越不能滿足國內冶煉日益增長的需要,形成了大量進口鉛鋅原材料和大量出口金屬鉛鋅的局面。

我國鉛鋅工業所面臨的問題

我國是世界第一產鋅大國,但我國的人均鋅消耗量低,世界人均鋅消耗量為1.2ｋｇ/ａ,美國為5.6ｋｇ/ａ,我國只有0.8ｋｇ/ａ,低于世界人均水平[4]。隨著我國經濟的發展,加之人口眾多,我國鋅的消耗量將迅速增加,而我國的鋅冶煉技術還跟國外存在一定的差距,具體表現在以下幾方面。

1.產業規模經濟水平較低

我國企業平均規模與經濟規模的比值為39%,企業平均規模顯著偏小;ＭＥＳ(最小經濟規模)企業產量占全部產量的53.2%,ＭＥＳ企業產量占全部產量的份額不高;分散生產經營狀態較嚴重,且全部企業開工率偏低,在80%左右,生產能力過剩,缺乏市場競爭能力。由此,可以看出我國鉛鋅冶煉產業規模經濟水平較低[15]。

2.企業生產率低,某些生產工藝落后

以20萬噸鋅冶煉廠為例,國外只需600人,而我國需要6000人,生產率之比是1∶

10。與國外先進的水平相比,還存在一定的差距,落后的火法冶鋅所占比例較高,尤其在自動控制、工藝穩定、環保方面。

此外,先進的鋅精礦直接加壓浸出技術國外已經應用多年,我國還處于研究階段。

3.二次金屬回收率低

國外二次鋅的回收利用率已達30%,美國80座電爐煉鋼廠,產出鋅鎘鉛的煙塵,收集后進一步冶煉。我國處理鍍鋅鋼材、雜黃銅等含鋅原料時,鋅未回收利用,沒有形成產業。我國是世界第一干電池生產大國,耗鋅13～14萬噸,不易回收。目前我國再生鋅5萬噸,能力達5000ｔ/ａ的廠家幾乎沒有。

總的來講我國鉛鋅再生綜合利用率低。據有關統計資料表明,1995年中國再生鉛占鉛產量比例的28%,1999年的再生鋅產量占全國鋅產量1%。而西方發達國家早在20世紀40年代就重視有色金屬廢料的再生利用。中國的鉛鋅產量大幅增長仍以原生礦選礦產品鉛精礦與鋅精礦為主,鉛鋅的再生技術和綜合利用率還遠遠落后于世界發達國家的水準。

我國鉛鋅再生回收情況目前我國有專業再生鉛生產廠220多家,多為鄉鎮及個體企業。主要以廢鉛蓄電池為原料,生產方法主要是反射爐混煉法,生產規模一般為1000～5000ｔ/ａ。1999年我國精鉛產量達80×104ｔ,再生鉛僅14×104ｔ;精鋅產量達170×104ｔ,其中再生鋅不過5×104ｔ。

電池含鋅用鋅制作的鋅錳干電池耗鋅主要以鋅餅、鋅板的形式,每萬只干電池耗鋅量如下:1#電池耗鋅210ｋｇ、2#電池耗鋅120ｋｇ、5#電池耗鋅55ｋｇ,我國是電池生產和消費大國。1999年電池產量達150億只,占世界電池產量的三分之一。我國每年生產干電池,需耗鋅13×104～14×104ｔ,占全國鋅產量的10%。但干電池的回收卻

沒有切實做好。目前我國的再生鋅廠家僅10余家,生產原料主要是鍍鋅灰和鋅渣。熱鍍鋅鋅渣含鋅熱鍍鋅是鋅的主要消費部門,占鋅消費量的45%～55%。但熱鍍鋅的利用率僅70%左右,熱鍍鋅產生的鋅灰和鋅渣含鋅量高達80%～90%,是再生鋅生產的重要原料。下面是一些鋅廢料的含鋅情況。鋅灰:42 5%～80 5%;鋅渣:85.3%～97.2%;粗鋅錠:90.5%～97.18%;邊角料:90～96%。

另外還有含Ｚｎ4%～20%的豎罐煉鋅渣、鋅浸出渣及廢鋼鐵在煉鋼回爐時產生的煙塵。目前常見的電爐煉鋼煙塵成分如下:Ｚｎ15%～38%、Ｐｂ0.01%～0.1%、Ｆｅ20%～30%、Ｃ0.5%～1.5%、Ｆ0.2%～4%、Ｃｌ3%～7%、ＳｉＯ22%～5%、ＣａＯ2%～10%。20世紀90年代我國廢鋼鐵的再生數量平均為250～300ｋｔ/ａ。粗略估算,廢鋼鐵冶煉每年產生的含鋅煙塵達180～240ｋｔ,其中含鋅量30～40ｋｔ,我國目前在這方面的回收還做得很不夠。

我國鉛鋅工業的快速發展對國內資源、環境造成較大影響。一方面，導致對 鉛鋅礦產資源的過度開采，在一些地區出現的無秩序的亂采濫挖，嚴重破壞和浪 費資源。如在陜西與甘肅交界的西成地區和鳳太地區，云南的蘭坪地區，四川的 甘洛地區，廣西的河池地區等均出現亂采濫挖鉛鋅礦產資源的情況；另一方面，對生態環境的破壞日益嚴重。我國９０％左右的產品是用嚴重污染環境的燒結法 工藝生產的，落后的豎罐煉鋅工藝不僅沒有淘汰，反而在西部地區還在進一步發展；在進口鉛鋅原料中，發達國家不允許使用的高砷礦占相當大比重。

鉛是對人體有害的元素，鉛生產過程中對環境的破壞十分嚴重。近年來，我 國迅速成為世界第一鉛產品出口國與發達國家轉移高污染工業的政策有關，實際 上是外國將我國變為高污染產品的生產基地。

鉛鋅工業發展方向

我國加入“WTO”以后，鉛鋅礦山工業應積極迎接國外鉛鋅原料工業強有力的挑戰，通過加強技術改造力度，在競爭中實現技術裝備水平的提高。在露采方面，應著重研究和引進國外大型高效率的露采設備，積極推廣高強度的開拓運輸方式和開采技術；在地采方面，應研究和推廣高效率的液壓鑿巖技術、大深孔采礦技術以及機械化充填采礦技術，逐步實現采礦技術的連續化和無軌化；在選礦方面，應加強大型、高效、多能的選礦設備、高效藥劑以及耐磨材料的研究，積極推進選礦工藝技術自動化進程。

面對經濟發展中如影隨形的高消耗、高污染和資源環境約束問題,中國開始尋求經濟增長模式的全面轉變,走節約型發展道路,也就是大力發展循環經濟。這是我國政府?十一五”規劃的重要原則。根據上述情況,具體到鉛鋅工業則大有必要切實抓好其再生利用工作,綜合考慮可從以下方面著手:1 對鉛鋅工業相關企業大力宣傳我國資源情況,闡述不回收或低回收再生鉛鋅的弊端和危害,強調回收的重要性。重視發展再生有色金屬。這樣一方面可降低生產能耗(資料顯示,在原生金屬生產的總費用中,能源費用占有相當大的比例。其中Ｐｂ:17%、Ｚｎ:20%。若采用廢料生產再生金屬的能耗比原生金屬的能耗會大幅度降低,其中Ｐｂ降低60%～65%;Ｚｎ降低60%～72%);另一方面,可減少環境污染,增加社會效益。如鉛及其化合物對自然環境有破壞作用,危害生物生長及人體健康,回收和再生利用它們的廢料對保護生態環境大有益處。原生金屬生產,由于礦物品位低、成分復雜因而工藝流程長、生產技術復雜,必須配置相應的環保設施。一般增加環保設施費用占總投資的20%～30%。2 希望政府制定再生回收的相關政策,如強制性要求電池銷售以舊換新,并對其他相關含鋅產品進行分類回收。要求鋼廠煙灰返煉鋅廠或本廠提煉合格再出廠。各種壓鑄合金廢品分別回收再熔煉成合金。并建議采用如下方法:回收鋼廠煙塵中的鋅,如回轉窯煙化、垂直噴射火焰爐煙化

及等離子爐熔煉、用ＮＨ3+(ＮＨ4)2ＣＯ3溶液浸出等工藝。3 建立綜合回收網絡,支持建立分布全國的回收網點,回收加工廠,鼓勵民營和國企搞回收,安置從業人員,建立網絡縱橫的再生資源和回收加工體系。4 開展鉛鋅再生技術的試驗研究,探索新的提取工藝,從稅收政策上支持新的再生技術。

根據我國冶鋅技術所處的現狀,今后我國冶鋅發展的重點將是以下幾個方面。

(1)提高企業的管理水平及技術水平,從而提高勞動生產率。

(2)由于我國的鋅冶煉迅速發展,原料供應日益緊張,目前年進口鋅精礦約50萬噸。所以多金屬難選復雜礦的開采勢在必行,包括我國大型氧化鋅礦的開采,冶煉廠面臨各方面技術改革以處理各類混合精礦,如高硅氧化鋅精礦的工業化研究。（3）隨著精礦質量下降和環保要求的提高,應加強對含砷汞煙氣的治理。

(4)加強鋅金屬資源的綜合利用,特別是二次資源的利用。

第三篇：臭氧處理泳池水技術與應用現狀

一、臭氧的應用改進了氯化法泳池水的水質

我國目前水處理過程中，廣泛使用氯或氯化合物為殺菌劑，泳池水殺菌則幾乎全依賴氯劑。

早在100年前人們就開始使用氯劑進行消毒，其中尤以元素氯可以迅速殺死大多數微生物，而且可以保持水中足夠余氯使抑制作用得以保持而得到推廣。氯具有價格低廉，來源方便的特點，在泳池水的處理上至今仍被繼續大量采用。池中的污染物主要為尿素即由泳者帶入的細菌。一個泳者據稱能帶入30-40億個細菌及0.5克有機物。氯在殺死細菌的同時卻與尿素、有機物形成氯化胺及三鹵甲烷(THM),氯化胺的揮發性很大是造成室內游泳池大廳內特殊氣味的主要化合物，對人的眼、耳、鼻、喉粘膜產生刺激。THM則已被確認為對小白鼠具有致癌性。美國環保局(EPA)于2001年7月23日在因特網上公布了THM有害健康的論點，并稱有些人由于長期飲用THM超標水（EPA標準為100μg/L），可能導致肺、肝及中樞神經系統的癌變，在泳池水中THM的存在，可通過人的呼吸、皮膚的呼吸及滲透對健康構成一定危害。環保工作者還發現THM一旦生成，在自然環境中不易分解而發揮到大氣層中，在到達大氣對流層后的半衰期可長達2-3個月，在此期間將造成對大氣臭氧層的破壞，形成了對人類可持續發展的威脅。

針對以上問題，臭氧處理泳池水的技術得到了進一步發展。臭氧被證明是水處理過程中除氟以外最強的氧化劑，他首先能以比氯高出百倍的反應速度分解有機物，防止氯與尿素化合成氯胺，又能氧化THM的前驅物（Precursor），而使THM大大降低。此外，臭氧分解后在水中形成的羥基能夠使多價金屬離子水解成膠體化合物，通過砂濾器而被過濾掉，這不僅使水的感觀得到改進，尤其是水中有機物被氧化分解，后又被過濾去除，因此即使為了防止交叉感染，泳池中還需保持0.5mg/L左右余氯，氯劑的投加量大為降低，一般只為單獨使用氯劑的15~20%。嗣后的經驗證明，返回泳池水中的殘留臭氧低于0.15mg/L時[10],并不會造成任何不利影響,即使長期游泳也不致產生健康危害,西方工業國家尤其是歐洲,不僅普遍接受了這一事實,在約30,000個泳池中使用臭氧,并進一步發展傳統的德國標準,實現了完全取消氯劑的殺菌技術。這一技術主要在法國及一些非德語國家推廣應用達30多年，積累了大量有益的經驗，并為臭氧處理池水技術的發展提供了系統、實用的經驗。美洲國家，包括美國近年來已注意到這一情況，開始大量采用臭氧技術，發展的勢頭很快，但在應用比例上還低于歐洲國家。我國游泳運動發展得較晚，泳池的建設規模較小，臭氧技術應用不多。近期，隨著對外開放，一些舉行正式或國際比賽的泳池已按國家規定或規范【1】設置臭氧處理裝置。此外，一些公眾性泳池、高檔賓館、小區的泳池也都提出了采用臭氧技術的要求。人們對于個人衛生的保護意識在此次“非典”危害中得到了進一步加強。可以預見，我國臭氧處理泳池水技術今后必將得到加速發展。

二、臭氧處理泳池水技術發展現

臭氧與氯劑相似，具有殺菌作用，并以快速百倍的反應速度，殺死水中常見的大腸桿菌，現已為眾多科學家闡明，某些病原菌，例如病毒、阿米巴變形蟲、囊胞等能抵抗氯劑，但卻不能幸免而被臭氧殺死。臭氧的使用給泳者以一種可以安全游泳的寬慰。臭氧的另一作用是氧化性能力，他能防止造成泳池室內特殊臭味的化合物在水中的積累，包括泳者排泄物與氯反應生成的含氯有機物的積累，這些化合物有一氯胺、二氯胺、三氯胺、THM、氯化肌酸、氯尿等，他們中有不少本身具有色澤或臭味，并都屬THM的前驅物。臭氧實際上是在不斷的阻斷這些前驅物的生成，使游泳池成為池水清澈、空氣新鮮和眼瞼、鼻膜無刺激的健身場所。當然，其中尤為重要的是水中THM的大幅度下降，是給予健身人們創造的最好條件。

臭氧的第三個作用就是協助砂濾去除金屬鹽類及有機物，這是由于有機物在氧化過程中極易成為多極化合物，并能與多價金屬陽離子，如鈣、鎂、鐵、鋁等，結合成絡合物，并成為微絮凝態而被砂濾去除。臭氧能使綠色池水變成藍色、閃爍、清澈的水體而受到歡迎? 基于如何更好的發揮臭氧的以上三項作用，結合環保、衛生及經濟考慮，臭氧處理泳池水的技術大致可分為四大類型即： ★ 全流量系統（Full-flow）

★ 分流量系統(Slipstream)★ UV-O3系統(UV-Ozone)

三、全流量系統

顧名思義，全流量系統就是全部泳池循環水與臭氧接觸的方法,這一方法是早期應用臭氧處理池水廣泛采用的方法，適宜于城市公眾性、競賽型、以及一些負荷大對池水水質及空氣質量要求較高的游泳池。這一方法在20世紀70年代中開始在法、英被采用，由于改善了室內空氣質量，因此可以減少新鮮空氣的置換量，而大大節省電耗，尤其是冬季，所節省的能源完全可以抵消發生臭氧所增加的能耗【2】。英、法等國均提出了泳池建設、運行指導文件【3】，德國后期也在一些規范中作了修改，這一全流量臭氧系統在80年代得到了十分迅速的發展。

臭氧投加量為循環水量的0.8-1.0 mg/L，一般采用由射流器中產生的負壓發生臭氧，射流器中飽和了臭氧的水再與主管水流合并，并在接觸罐中反應不低于二分鐘以達到殺菌的目的。根據當時一些環保組織的推薦，要求返回泳池的殘留臭氧應盡量降低。早期，歐洲引用德國經驗，此殘留值的最高容許值為0.05 mg/L【4，5】，這樣離開接觸罐的水中殘留的臭氧均要在活性炭臭氧破壞層內分解掉以保證返回池水中的臭氧低于0.05 mg/L。這一技術要求及設計方案在很大程度上限制了全路系統，因為要使臭氧與水有足夠的反應時間，又要使殘留系統的臭氧不超過0.05mg/L，就只有增加臭氧的投加量或者安裝體積龐大的接觸罐及活性炭破壞層，這樣至少有30~40%臭氧白白浪費掉。這一方法還帶來消耗活性炭，活性炭氧化而顆粒變小以至滲入水中，活性炭層易積累微生物，使池水濁度下降，過濾效率降低。此外，為了保持池水中有一定殘留殺菌劑，還要加氯，使游離氯的含量保證在0.5-1.0 mg/L。八十年代的后期在世界衛生組織（WHO）發表了歐共體、美國的臭氧水中允許量【5】，提出此值為0.1mg/L,并被絕大多數國家認可。從此，這項技術方案得到了進一步發展。九十年代，人們利用WHO放寬水中臭氧含量這一有利條件，在積累了許多全流量系統推廣應用經驗后，又推出了第二代臭氧處理方法，即分流量系統技術的產生。

四、分流量系統

英國的工程人員于八十年代初發現：

● 全流量系統時公眾性泳池，即使部分臭氧能力停運，水質影響不大。● 九十年代美國環境保護局(EPA)規定泳池大廳空氣中最大允許量(8h接觸)為0.1ppm(v)或0.2mg/L(wt)【5，6】,泳池水中臭氧含量即使在0.15 mg/L,空氣質量仍符合要求,由此提出了針對全流量系統而言的所謂不脫除臭氧處理方法。● 大部分池水循環為逆流并且循環次數大于6次，臭氧到達池內每一點的時間不超過五分鐘，而臭氧的半衰期則為20分鐘。由此提出了，只要使返回入池中的水中殘留臭氧在0.05-0.15 mg/L之間，系統將保證得到各種指標的最佳值。

● 只要達到使全部池水在24小時內與臭氧接觸一次，就可以保證其以全路系統殺菌的效果

綜合以上觀點，英國電工協會于1985-1986年在Cirencester體育中心室內泳池做了示范裝置試驗，試驗結果由休閑—游泳協會的一些醫學專家提出，結論是可以進一步削減氯用量，降低室內氯味，避免眼、鼻粘膜刺激，對消除氣喘類病癥提供了極為有利的條件。

九十年代中期，分流量系統流程問世。臭氧投加量為全流量系統的10～20%或0.1-0.2 mg/L即可。實際運轉時循環池水的20~25%進入射流管，臭氧投加量為0.6-1g/m3,經過不低于2分鐘接觸后與系統水混合，在加氯后返回泳池，活性炭分解器只在放空系統中安裝以保障空氣中臭氧低于0.1ppm。與全流量相比，分流量系統能節約50%以上的臭氧消耗。

分流量系統主要應用于已有公眾性泳池的改建，特別在受到占地面積及資金限制時尤為首選方案。一些新建的50米標準池對象為學校、小區及酒店，即不像市政泳池或游樂池這樣負荷較大，均可采用分流量系統。值得一提的是，在加拿大許多省內，包括安大略省、不列顛哥倫比亞省及阿爾巴脫省公眾性泳池幾乎全部采用分流量系統技術，即使對大型游樂池及比賽池也不例外。

目前，分流量系統繼續在接觸反應罐后加氯0.5-1.0 mg/L，但也有眾多報道稱，完全不加氯（溴）劑的泳池，即無氯泳池，在歐洲已得到推廣。

五、UV-O3系統

在一個臭氧發生模塊中增加一個紫外線燈管叫做UV-O3系統。這是分流量系統的進一步發展。它也是采用分流量系統技術，并將紫外線能激發臭氧活性，并加速其與水分子生成羥基游離基（OHˉ）的特點結合在一個模塊中。OHˉ是臭氧與水反應后的活性物質，比次氯酸根（ClOˉ）的氧化能力大10-100倍，殺菌性能大3125倍，這是UV-O3系統的理論依據。過濾后的水管上，旁路部分水經UV-O3一體機處理后返回系統。

在UV一體機內池水經箱內增壓泵，射流管與臭氧混合，并經接觸反應罐反應后返回池系統內，由于紫外線的照射，增加了OH? 的生成，加速氧化與殺菌作用，并使離開接觸罐的水中臭氧能得到充分分解。

UV-O3方法，不僅能保證與分流量方法一樣的低臭氧投加量和同等的殺菌、氧化效果，而且避免了使泳池水中臭氧含量過高（例如 >0.15 mg/L）的危險。由于UV的作用接觸罐的體積小，也不必使用活性炭分解臭氧，對保證水質透明度更有保證。

UV-O3系統的使用可以降低氯劑的用量，Phil Castle報導【7】他們將多個條件相仿的泳池，進行全路、旁路及UV的對比試驗，歷時4個月，證明在滿足殺菌、氧化要求的情況下，UV系統氯劑的用量可以進一步下降，并使水中結合氯、游離氯分別降到0.2 mg/L,0.4 mg/L以下,這在一定程度上使池水中的氯胺及THM得到大幅度降低,這對滿足環保方面日益嚴格要求將是十分重要的。

在UV-O3系統中，臭氧與UV的協同作用生成羥基游離基（OH-）可以加速有機氯的分解。游離基的生成及與有機污染物的作用在UV光學作用下，幾乎是瞬間完成的，時間極短，并只有在UV光照下才能進行，因此臭氧不會進入池水中，過程的安全性更高。

試驗證明，UV-O3系統的高效過程其優點可歸納如下：

● 高效控制微生物

● 大幅度降低氯胺，三鹵甲烷

● 水透明性高，水質優。

● 室內空氣新鮮

● 降低對皮膚，眼睛的刺激

● 對游泳者及工作人員不產生不利健康的物質

● 避免使用活性炭罐的麻煩及衛生方面的問題

● 降低水中游離氯含量

● 需用廠房面積小，安裝、操作容易，維護也較簡單

UV-O3系統在一些高檔泳池中已得到大量使用。近年來在比賽用泳池中也得到大量推廣。

六、臭氧水處理技術的安全問題 臭氧對人體有害已得到證實，防止它對人們的不利有相關聯的兩個因素：一是空氣中的臭氧含量應不大于0.1ppm,這一點并不難做到，因為大概在0.01ppm時人們的嗅覺就能發現臭氧的存在，采用相應措施就能避免事故的發生，這一點臭氧發生器的供應商對其產品均有嚴格的操作說明，所以只要遵照要求即可。二是泳池水中氯胺與三鹵甲烷（THM）問題,其中氯胺雖有臭味但毒性不大，本身就是一種殺菌劑，脫除THM的化合物；THM卻是一項眾多醫學專家十分關注的問題。

世界各國泳池水標準中均規定THM最高含量應低于100μg/L。這個要求大部分以臭氧為主的殺菌技術是完全可以滿足的。最近世界泳聯（FINA）提出的“FINA2002-2005手冊”THM容許量定為20μg/L，評價認為只要嚴格操作，降低氯的投加量，這一指標也是可以實現的。UV與O3結合的一體機在這方面呼聲更高。我國目前生活飲用水執行100μg/L，對于游泳池水中THM的含量未做規定，如也以100μg/L要求，對于一些以氯劑處理的泳池水估計很難達到，國外70-80年代THM含量在150-450μg/L左右，由于THM指標的限制，促使泳池業主推廣應用了臭氧殺菌技術。2008年奧運會將在中國舉行，泳池水THM指標也將達到世界泳聯要求。這將大大推動我國臭氧處理泳池水技術及應用的發展。

第四篇：我國化工新材料工業現狀和發展方向

我國化工新材料工業現狀和發展方向

編者按：2011年9月7日，在哈爾濱召開的第一屆中國國際新材料產業博覽會上，進行了化工新材料發展經驗交流，石油和化學工業規劃院史獻平副院長作了《“十二五”化工新材料發展戰略研究》報告。本文摘要刊登有關內容，供省內有關領導和部門參考。

一、我國化工新材料行業的現狀

2010年，我國化工新材料產業的總產值約為1700億元，其中新領域的高端化工材料約占51%，二次加工的化工新材料約占44%，而傳統化工材料的高端品種僅占5%。初步形成了包括研發、設計、生產和應用各門類較為齊全的產業體系。部分關鍵技術取得突破，包括：有機硅和有機氟、工程塑料、特種橡膠等。在新能源、汽車、高端裝備制造、節能環保等領域形成了較大規模的市場。我國氟材料的基礎資源螢石資源較為豐富，具有一定的資源優勢，年產量占全球總產量的50%；有機硅生產所需的工業硅產量也約為世界總量的一半，一半以上的工業硅出口。

二、當前新材料行業存在的問題和差距

一是總量供應不足。2009年，我國化工新材料的國內自給率僅約為60%，嚴重依賴進口，特別是工程塑料、特種橡膠等石化基新材料的自給率僅約為33%，而且工程塑料產量中外資企業比重很高。

二是以低檔產品為主，難以滿足高端市場要求。目前國內生產的化工新材料主要是低檔產品，而中高檔產品主要依靠進口，例如進口的聚四氟乙烯約為出口同類產品價格的兩倍，進口的聚甲醛等工程塑料的價格也遠高于國內企業特別是本土企業產品的價格。

三是主要生產通用型產品，缺乏針對細分市場的專用型產品。根據細分市場的不同要求，可通過調整工藝參數、特殊單體共聚改性等方法生產針對性的專用型化工新材料產品，但我國生產的化工新材料主要是通用型產品，缺乏針對細分市場的專用型產品，例如在四大類有機硅材料（硅橡膠、硅油、硅樹脂、硅烷偶聯劑）中，發達國家有6000-8000個品種和牌號，而我國不足100種。

四是部分環保型產品的市場尚處在發育初期。因為我國尚未對不能生物降解的普通塑料征收環境稅，可降解塑料與傳統塑料相比使用成本偏高，可降解塑料的市場尚處在發育初期；作為發展國家，我國目前使用的ODS替代品仍以針對臭氧層有較小破壞作用的HCFCs為主未來需要逐漸使用對臭氧層完全沒有破壞作用的HFCs替代。

五是新技術開發水平較低。我國化工新材料研發力量薄弱，特別是工程化水平更低，致使一些主要產品的技術長期得不到突破，如聚甲醛、聚碳酸酯，丁基膠等。

六是應用技術服務和市場培育還是薄弱環節。

三、我國化工新材料產業面臨的機遇

一是產業結構調整和戰略性新興產業的發展為化工新材料產業提供了市場空間。“十二五”期間新能源產業中風電裝機達到7000萬千瓦；太陽能發電能力500萬千瓦；核電開建能力4000萬千瓦，將需要：高性能玻璃纖維50萬噸、高性能合成樹脂90萬噸、多晶硅4萬噸；2015年新能源汽車產銷將超過50萬輛，將需要：電池隔膜1億平方米/年，六氟磷酸鋰1000噸/年，汽車輕量化將需要大量合成樹脂代替鋼材和玻璃，高端裝備制造（航天、航空及海洋工程）、新一代信息技術、節能環保、生物產業等行業的發展將大大促進對化工新材料的需求；

二是國民經濟發展方式的轉變將促進化工新材料產業發展。包括：擴大內需提高人民生活水平，低碳及綠色發展，城鎮化水平提高等；

三是國家鼓勵創新政策將推動化工新材料生產技術取得突破。

四、“十二五”化工新材料產業發展目標

一是滿足國家戰略發展和產業結構調整需求，擴大我國化工新材料產業規模。提高市場自給率：國內市場自給率從2009年的大約62%提高到2015年的大約81%，到2020年國內自給率超過90%。擴大產值規模：規劃到2015年我國化工新材料產業的產值達到約3498億元，年均增長率約為16%，約為同期GDP增長速度的二倍。

二是提高技術水平，強化滿足高端需求能力。加大研發經費投入，提高創新能力。重點企業研發投入占銷售收入的比重要達到5%以上。到2015年使我國化工新材料的整體技術水平與發達國家的差距縮小到10年以內，達到本世紀初的國際先進水平，擁有一批具有自主知識產權的核心技術；到2020年使我國化工新材料產業的整體技術水平接近發達國家。產品結構由通用型向滿足專用及高端需求發展。

三是提高產業集中度，建設一批重點工程，培養一批骨干企業。根據市場需求和技術成熟程度，考慮在碳纖維、特種橡膠、高性能膜材料及氟硅材料等領域建設一批重點工程。到2015年每個化工新材料領域形成2～3個主營業務特色鮮明，具有較強行業帶動力和市場競爭力的骨干企業。

五、“十二五”化工新材料產業發展重點：

（1）工程塑料：

技術目標：加快通用工程塑料的自主技術研發，突破國外技術壟斷；加快特種工程塑料產業化進程，力爭“十二五”期間實現2至3個品種產業化；淘汰落后裝臵和工藝技術，采用新技術改造現有裝臵提高裝臵開工水平。

質量目標：提升產品質量、增加品種牌號，行業標準國際化。

企業建設目標：培育一批有行業帶頭作用的骨干企業，支持擁有自主知識產權的重點企業。

產業鏈建設目標：加強原料配套、助劑生產、應用開發等工作，完善產業鏈體系。

新建產能目標：尼龍：28萬噸/年，聚碳酸酯：23萬噸/年，聚甲醛：14萬噸/年，聚對苯二甲酸丁二醇酯：17萬噸/年，聚苯醚：3萬噸/年，特種工程塑料：1萬噸/年。

（2）特種橡膠：

結構調整目標：優化資源配臵，合理調整產品與產業結構，向多品種、經濟規模化方向發展。未來重點發展丁基橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、SIS彈性體、熱塑性聚氨酯彈性體、聚烯烴類熱塑性彈性體、丙烯酸酯橡膠等膠種。

技術開發目標：加快丁腈橡膠、乙丙橡膠等的自主技術研發；加快擁有自主技術產權膠種（如丁基橡膠）的工業技術推廣，擴大市場占有率；加快部分精細膠種的產業化進程，力爭2-3個品種實現工業化；加快氯丁橡膠等裝臵的節能降耗技術改造，降低氯磺化聚乙烯等品種污染物排放水平。

新建產能目標：丁腈橡膠：10.6萬噸/年；丁基橡膠：28.5萬噸/年；乙丙橡膠：18萬噸/年；氯丁橡膠：4萬噸/年；丙烯酸酯橡膠：0.9萬噸/年；氯化聚乙烯橡膠：1萬噸/年；熱塑性聚氨酯彈性體：4.5萬噸/年；苯乙烯類彈性體：4.6萬噸/年；聚烯烴彈性體：2.5萬噸/年；異戊橡膠：8.8萬噸/年；其它品種：0.7萬噸/年。

（3）高性能纖維：

碳纖維：選定3-5家企業，進行持續的碳纖維技術研發工作，開發系列牌號碳纖維產品，至2015年碳纖維產能達到1萬噸以上。提高單線生產能力，突破關鍵技術、實現成套設備國產化，降低投資成本。強化熱能的綜合利用及廢氣治理，實現節能降耗，清潔生產。開發“工業用途”碳纖維復合材料，爭取實現一批以工業產品為目標的、上下游產業鏈配套的、有一定市場規模的碳纖維產業集群。

芳綸：可以在中國石化儀征化纖、中藍晨光化工研院、河南神馬公司、山東煙臺氨綸、江蘇兆達等企業中選擇1-2家，在資金、人員等方面給予支持，以求盡快進行技術攻關，使得產品達到用戶要求。2015年產能達到1噸/年。

超高分子量聚乙烯：扭轉干法產品比例低的局面，通過不斷發展干法工藝生產裝臵，將干法產品比例提高到70%，達到國際水平。

（4）有機氟材料：

產值目標：2015年達到300億元。

結構調整目標：聚四氟乙烯在含氟聚合物總量中的比重由目前的90%降到75%以下。加快氟烷烴制冷劑產品結構的調整，到“十二五”末，力爭將HCFCs在制冷劑中的消費比例由目前的70%降低到50%以下。亦即將HFCs在制冷劑中的消費比例由目前的30%提高到50%以上。

重點建設產品：特種高品質聚四氟乙烯、高性能氟橡膠、聚全氟乙丙烯樹脂、新型ODS替代品、電子級含氟精細化學品和含氟表面活性劑及其配套原料。

（5）有機硅材料：

產值目標：2015年達到600億元。

技術目標：單套設備生產能力均達到10萬噸/年以上；主產品選擇性：二甲基二氯硅烷平均收率85%以上；關鍵性原料單耗（t/t）：硅粉0.23-0.24，氯甲烷 0.82-0.84；氯回收利用率：≥80%。重點工程： 12萬噸/年高性能有機硅下游產品及其配套20萬噸/年有機硅單體工程，1萬噸/年苯基單體和5000噸/年苯基硅樹脂。

（6）生物可降解材料：

1、采用兩步法生產技術，建設3～5萬噸/年規模的聚乳酸生產裝臵，2015年全國至少具備10萬噸/年生產能力；

2、在完善好1萬噸/年PHA生產裝臵的基礎上，建設5萬噸/年級的PHAs生產裝臵；

3、實現生物法丁二酸的工業化生產，為大規模的PBS生產提供廉價的原料；

4、加強纖維素的工業化利用技術開發工作，爭取在纖維素酶和五碳糖的微生物轉化方面取得實質性的突破，避免生物可降解材料生產與人爭糧。

第五篇：水輪機技術現狀與發展方向心得體會

水輪機技術現狀與發展方向心得體會

金濤 能源學院 1120200113

為期五周的小學期，讓我對水輪機這一課題有了深刻的認識。

在老師的課堂上，我了解到，水輪機是一種將水能轉換為機械能的動力機械。在大多數情況下，將這種機械能通過發電機轉換為電能，因此水輪機是為水能利用和發電服務的。水是人類在生活和生產中能依賴的最重要的自然資源之一，我們的祖先很早以前就和洪水開展了斗爭并學會了利用水能。公園前二千多年的大禹治水，至今還為人們所稱頌。公元37年中國人發明了用水輪帶動的鼓風設備-水排，公元260-270年中國人創造了水碾，公元220-300年間發明了用水輪帶動的水磨，這些水力機械結構簡單，制造容易。缺點是笨重、出力小、效率低。真正大規模地對水力資源合理開發和利用，是在近代工業發展和有關發電、航運等技術發展以后。水利資源的綜合開發和利用，是指通過修建水利樞紐工程來進行對河流水力資源在防洪、灌溉、航運、發電以及水產等發明的綜合利用。我國的水電發展設備事業也是在新中國成立以后才有了蓬勃發展，1975年我國還只能自行設計制造7.5萬千瓦的新安江水電站，我國已能自行設計制造單機容量70萬千瓦的混流式水輪機發電機組及單機容量17萬千瓦的軸流轉槳式水輪發電機組。我國的水力設備的設計、制造水平已達到世界先進水平。我國設計、制造的水力發電設備遠銷到美國、加拿大、菲律賓、土耳其、南斯拉夫、越南等國，受到了這些國家的歡迎。

水輪機是把水流的能量轉換為旋轉機械能的動力機械，它屬于流體機械中的透平機械。早在公元前100年前后，中國就出現了水輪機的雛形—水輪，用于提灌和驅動糧食加工器械。現代水輪機則大多數安裝在水電站內，用來驅動發電機發電。在水電站中，上游水庫中的水經引水管引向水輪機，推動水輪機轉輪旋轉，帶動發電機發電。作完功的水則通過尾水管道排向下游。水頭越高、流量越大，水輪機的輸出功率也就越大。

通俗點說，水輪機的工作原理很簡單。就像我們小時候玩的風車一樣。因為水（液體）和氣體統稱為流體。其實他們的工作原理很簡單的。只是在水輪機的另一端，有一個勵磁裝置，也就是發電機。這樣就可以發電了（當然還有導線，變壓器，轉速控制器之類的）

水輪機及輔機是重要的水電設備是水力發電行業必不可少的組成部分，是充分利用清潔可再生能源實現節能減排、減少環境污染的重要設備，其技術發展與我國水電行業的發展規模相適應。在我國電力需求的強力拉動下，我國水輪機及輔機制造行業進入快速發展期，其經濟規模及技術水平都有顯著提高，我國水輪機制造技術已達世界先進水平。

水輪機按工作原理可分為沖擊式水輪機和反擊式水輪機兩大類。沖擊式水輪機的轉輪 受到水流的沖擊而旋轉，工作過程中水流的壓力不變，主要是動能的轉換；反擊式水輪機的轉輪在水中受到水流的反作用力而旋轉，工作過程中水流的壓力能和動能均有改變，但主要是壓力能的轉換。

沖擊式水輪機是借助于特殊導水機構引出具有動能的自由射流，沖向轉輪水斗，使轉輪旋轉做功，從而完成講水能轉換成機械能的一種水力原動機。在沖擊式水輪機中，以工作射流與轉輪相對位置和做工次數的不同，可分為切擊式水輪機、斜擊式水輪機和雙擊式水輪機。

切擊式水輪機工作射流中心線與轉輪節圓相切，故名切擊式水輪機。其轉輪葉片均由一系列呈雙碗狀水斗組成，故又稱水斗式水輪機。切擊式水輪機是目前沖擊式水輪機中應用最廣泛的一種機型。其應用水頭一般為300-2000m，目前最高應用水頭已達到1771.3m（澳大利亞的列塞克-克羅依采克水力蓄能電站，水輪機出力P=22.8MW）。斜擊式水輪機主要工作部件和切擊式水輪機基本相同，只是工作射流與轉輪進口平面呈某一角度α，射流斜著射向轉輪。斜擊式水輪機適用于水頭在35-350m、軸功率為10-500kW、比轉速為18-45的中小型水電站。雙擊式水輪機水流先從轉輪外周進入部分葉片流道，消耗了大約70%-80%的動能，然后離開葉道，穿過轉輪中心部分的空間，又一次進入轉輪另一部分葉道消耗余下大約20%-30%的動能。這種水輪機效率低，一般適用于H<60m，N<150kW的小型水電站。

反擊式水輪機的工作原理是，在一個圓錐形筒的下端焊接兩個或更多個出水曲管，圓錐形筒可繞中心豎直軸自由轉動、往筒里灌水，水從下端曲管中流出時產生沿水流方向的加速度，根據牛頓第三定律，水以相反方向的力作用于曲管上。這樣，圓筒在水流的反作用力作用下，繞豎直軸轉動，直到筒中的水流盡為止。這個現象也可以根據動量守恒定律來解釋。配圖中是水輪機模型轉動時的閃光照片。反擊式水輪機可分為混流式、軸流式、斜流式和貫流式。軸流式、貫流式和斜流式水輪機按其結構還可分為定槳式和轉槳式。定槳式的轉輪葉片是固定的；轉槳式的轉輪葉片可以在運行中繞葉片軸轉動，以適應水頭和負荷的變化。各種類型的反擊式水輪機都設有進水裝置，大、中型立軸反擊式水輪機的進水裝置一般由蝸殼、固定導葉和活動導葉組成。蝸殼的作用是把水流均勻分布到轉輪周圍。當水頭在40米以下時，水輪機的蝸殼常用鋼筋混凝土在現場澆注而成；水頭高于40米時，則常采用拼焊或整鑄的金屬蝸殼。

在反擊式水輪機中，水流充滿整個轉輪流道，全部葉片同時受到水流的作用，所以在同樣的水頭下，轉輪直徑小于沖擊式水輪機。它們的最高效率也高于沖擊式水輪機，但當負荷變化時，水輪機的效率受到不同程度的影響。反擊式水輪機都設有尾水管，其作用是：回收轉輪出口處水流的動能；把水流排向下游；當轉輪的安裝位置高于下游水位時，將此位能轉化為壓力能予以回收。對于低水頭大流量的水輪機，轉輪的出口動能相對較大，尾水管的回收性能對水輪機的效率有顯著影響。