电解海水制次氯酸钠

电解海水制次氯酸钠北海电厂循环水处理工艺辅控二值陈克林工艺简介•电解海水制氯装置通过电解含有一定氯离子浓度的海水产生次氯酸钠溶液,把次氯酸钠加入到循环水中，抑制微生物的生长和繁殖，达到保护循环水系统。工作原理•含有氯离子的海水流经电解槽时，给电解槽通以直流电，在电解槽内产生如下反应：•阳极反应：•2Cl-→Cl2+2e•阴极反应：•2H2O+2e→2OH-+H2↑•两极间的化学反应：•（1）Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O•（2）ClO-+H2O=HClO+OH-•（3）HClO=H++ClO-总反应方程•总反应：•NaCl+H2O→NaClO+H2↑•平衡反应（1）、（2）和（3）的运行方向主要取决于PH值和环境温度。•除上述反应外，由于海水中存在钙、镁离子,电解时这些离子会在阴极上形成钙和镁的沉淀物，增加电能的消耗。因此，必须通过酸洗的方法定期消除这些沉淀物。系统描述•设计参数连续加药浓度：1mg/L；冲击加药浓度：3mg/L加药方式：连续复合每天一次的冲击加药装置产氯量：2X45Kg/h•装置描述电解海水制氯装置是通过整流变压器和整流器，将AC6.3KV交流电变压整流为直流电，施加到海水电解槽的阴、阳极上。使海水发生电解产生活性有效氯，投加到机组冷却海水中，以解决海生物及菌藻类在冷却水管道和凝汽器铜管上附着繁殖、减少流通面积影响输水能力、降低凝汽器冷却效率、迫使机组降低负荷运行影响发电等诸多问题。装置包括两组有效氯产量为45kg/h的电解槽，每组电解槽可以独立运行，可分别对应于二台机组。工艺流程•装置在正常运行状态下工作时，海水通过一用一备自动清洗过滤器除去海水中大颗粒物质（大于0.5mm），经二台耐海水腐蚀的海水升压泵（一用一备）将海水升压，然后通过除沙器（一用一备）除去直径在0.04mm以上的沙粒后进入电解槽组件。制氯单元是由两组45kg/h电解槽组成，每组电解槽是采用Seven-TrendDeNora公司的最先进技术制造的三片式SC型海水电解槽组成，每组电解槽在水路上通过管道串联连接，在电路上通过导电母排串联连接。两套整流装置将6kV交流电转化为直流电分别供给对应的电解槽组，将流经电解槽的海水电解，产生次氯酸钠溶液及副产物氢气进入次氯酸钠储罐。主要设备•电解海水次氯酸钠发生装置系统由自动冲洗海水过滤器、海水升压泵、海水除沙器、次氯酸钠发生器、次氯酸钠贮存罐、加药泵、酸洗设备、整流变压器、整流柜、控制柜和动力柜等组成。•机械设备由海水泵、过滤器、风机、加药泵、次氯酸钠储罐及酸洗设备组成。这些设备由UPVC管道连接。•热控设备由程控柜、操作员站和温度、流量、液位、压力、压差等传感器及仪表组成。整流柜主要参数型号：KGHS-6300/36额定直流输出电压：36VDC额定直流输出电流：6300A额定直流输出电压调节范围：0～36VDC额定直流输出电流调节范围：0～6300ADC整流方式晶闸管六相半波整流冷却方式：水冷调节方式：恒电流PID调节恒流控制误差：1%电解流程系统图去供水专业来循环冷却水从供水专业来循环冷却水6kvAC3PH50Hz输入6kvAC3PH50Hz输入整流/变压器整流/变压器M/h3MPa60.30PI接酸洗入口接酸洗出口接清水入口PSA#2排氢风机#1排氢风机LISA＃2次氯酸钠贮存罐＃1次氯酸钠贮存罐冲击投药泵#2连续投药泵#1连续投药泵PIPIPI0.30120MPaM/h3FIFI3M/hMPa530.30+-+-0.20MPa43M/h从供水专业来工业水冲洗酸洗区接酸洗罐清水入口洗眼器PIPITIPDAMMPDA#2自动冲洗海水过滤器#1自动冲洗海水过滤器0.08-.0114MPaM/h3#1海水泵#2海水泵PISAFISAPISAFISAHLHL酸洗入口#1次氯酸钠发生器#2次氯酸钠发生器TISAH酸洗出口酸洗出口至废水处理系统循环水吸水口#1海水除沙器#2海水除沙器酸洗箱酸洗泵酸洗系统从1、2号机组循环水出口来海水供配电设备•供配电设备由整流变压器、整流器、低压配电柜组成。整流器和整流变压器通过导电母排与电解槽组件连接，并为电解槽提供直流电。低压配电柜通过电缆和机电设备连接并提供交流电。整流柜图电解槽组件•电解槽组件是装置的核心部件。整套电解海水制氯装置是由两列45kg/h电解槽组组成，每组电解槽包括7个SC300/3型电解槽，该14个电解槽在水路上通过管道并联连接，在电路上通过导电母排串联连接。通过电解槽的海水被直流电电解产生有效氯，每列电解槽的产氯量为45kg/h。整个电解槽组件在出厂前已组装在一个组架上。电解槽描述•电解海水制氯装置中核心部件——电解槽是选用美国Exceltec国际有限公司技术制造的SC330/3型网状透明结构海水电解槽。发生器的结构:板式数量:2套有效氯产率:≥45kg/h.套电极寿命:≥5年析氯电位≤1.13V（S.C.E）交流电耗≤5.5kW.h/kg直流电耗3.90kW.h/kg酸洗周期:≥720h电极材料:阳极采用钛涂贵金属氧化物涂层，阴极采用哈氏合金C材料电解槽图单个电解槽阴阳电极•阴极：阴极采用钛合金。钛合金在海水和次氯酸钠介质中具有较强的耐蚀性。•密封：槽内导电件的密封采用氟橡胶O型圈，壳体和盖的密封用硅橡胶O型圈。这些密封形式经长期运行证明有极好的密封性能。•金属零件：槽内所有紧固件和结构件的材料均为钛，外部的紧固件为黄铜和紫铜。•导电：电解槽阴极或阳极的导电连接件为钛-铜复合棒，复合棒在槽内部分为钛，在槽外部分为铜。这样既避免了腐蚀，又保证导电良好。槽间电连接采用铜板，拆卸十分简便、快捷。电解主要特点•电解槽盖：槽盖采用透明的有机玻璃加工制造，操作人员在运行过程中可以透过槽盖直接观察槽内反应情况，有利于更准确掌握电解槽维修和酸洗的时机。•电解槽壳体：壳体采用极耐次氯酸钠腐蚀的聚氯乙烯材料加工而成，该结构具备高的安全性和稳定性，特制的O型圈密封消除了液体泄漏问题。•阳极：阳极采用钛涂贵金属氧化物涂层的尺寸稳定阳极（DSA）。该阳极在0~45℃温度范围内均有良好的电化学性能，具有长寿命使用特性。阳极为板网式形状，阳极和阴极用PVDF隔片保持2.5mm间距。•电解槽内阳极为单极型。电解槽直立放置，海水由下向上一次性高速流过。电解产生的氢气能顺着水流顺利排出，不会在槽内积存。钙镁沉淀物在高流速下减缓了在阴极上的积存，延长了酸洗周期。定期酸洗•电解海水时，除产生次氯酸钠和氢气外，还不可避免地产生钙、镁沉淀物，并在电解槽阴极上累积，导致电解槽槽电压升高，电流效率下降，电耗增大。因此须定期地对电解槽进行酸洗，以除去阴极表面的沉淀物。电解槽酸洗周期一般为30天。酸洗时，首先将海水或自来水注入酸洗罐内，达到一定高度，然后通过离心式塑料泵使罐内海水高速流过配比器（喷射器）内经计算校核的小孔，从而将盐酸抽至酸洗罐。再次注入海水，调整盐酸溶液浓度为10%。而后使稀盐酸在酸洗罐和电解槽组之间进行循环。酸洗结束后，酸洗泵再把积存在电解槽组内的废酸抽回酸洗罐，最后中和排出，酸洗结束。海水升压泵•选用IH80-65-160型号的钛泵。•海水升压泵为卧式离心泵，密封形式为单端面机械密封，采用耐腐蚀性材料制成，轴承架形成组合部件，拆装方便。泵壳体、叶轮、轴材料等均为钛合金，极耐次氯酸钠腐蚀。•电机功率：18.5KW,380V•扬程：30m•流量：56m3/h海水升压泵图加药泵•连续加药泵选用同海水升压泵IH65-50-125型号的钛泵。•电机功率：11KW,380V•扬程：30m•流量：56m3/h•冲击加药泵选用IH100-80-160型号的钛泵。•电机功率：15KW,380V•扬程：30m•流量：120m3/h加药泵图风机•风机采用中低压离心式鼓风机，用以稀释次氯酸钠储罐内的氢气。叶轮由10个后倾的机翼型叶片、曲线型前盘和平板后盘组成。静平衡高，空气性能好，效率高，运转平稳。风机图自动清洗过滤器•选用ZHG56-LA型自动清洗过滤器。•结构特点：•海水过滤器是用来滤除海水中的杂质，防止电解槽堵塞。过滤器采用自动反冲洗型，壳体、滤网、轴均采用耐海水腐蚀的不锈钢。•操作原理：•该过滤器利用系统的压差，不影响海水流动情况下自动进行反冲洗，清洗时不需要独立供应清洗液。•正常操作时，海水从过滤器入口进入管型线滤网筒，所有大于0.4mm的杂质留在网内。这个过程连续进行直到杂质在过滤器管内积累到一定程度，导致压差增加。当压差控制器达到预先设定值（0.035Mpa）时，自动反冲洗开始启动。通过滤网体的转动，每个网芯管分别连接到反冲洗出口，利用反冲洗水分别有效地冲洗过滤器的每个网芯管，并将了冲洗杂质，通过排污阀排到地沟中。•整个操作过程通过压差控制自动进行。当所有的过滤器管被清洗完毕，自动反冲洗循环停止，过滤器恢复到正常方式直到压差控制器下一次动作，重复进行清洗。自动清洗过滤器图次氯酸钠储罐•次氯酸钠储罐选用容积为40m3的玻璃钢储罐。•次氯酸钠储罐是用来以风机强制鼓风稀释电解产生的氢气，并排除电解过程中形成的钙、镁沉淀物。次氯酸钠储罐为直立式，椭圆形封头的罐体，以利用排氢和排污。次氯酸钠储罐是由玻璃钢材料制造，既耐腐蚀，又可满足室外抗温差及日光照射等因素老化的要求。次氯酸钠储罐装有溢流管、排污管、人孔、就地液位显示、液位开关及液位控制系统。液位开关设定很低、低、高、很高四点。次氯酸钠储罐图系统的运行•系统运行模式•根据需求，系统可有两种工作模式：手动模式和自动模式。•1手动模式•手动模式是由操作人员根据工艺流程分步控制各个设备运行。在设备调试阶段应采用手动模式。但必须明确的是：违反工艺要求的操作不会被执行。例如：在风机没有运行的情况下，启动整流器的操作不会被执行。•2自动模式•自动模式是由PLC根据编制好的程序自动控制各个设备运行。设备调试完成投入正常运行时，系统运行建议采用自动模式。酸洗设备•酸洗泵选用CQF型离心式耐腐蚀塑料泵。泵体材料选用增强聚丙烯材料，极耐腐蚀。酸洗泵用来将稀盐酸在酸洗罐和电解槽组之间循环。同时，当酸洗结束后，将积存在电解槽组内的废酸抽空。•电机功率：1.1KW,380V•扬程：20m•流量：3.0m3/h•酸洗罐•酸罐选用FRP罐。容积为1.5m3，立式放置，设有液位指示装置，便于配比盐酸。热工保护定值设备控制项目报警值上限值下限值电解槽入口压力0.4MPa入口流量16.2m3/h出口温度55℃槽压37V1V整流器电流6300A电压60V冷却水压力0.2MPa次氯酸钠储罐液位高限3.6m液位中限1.6m液位低限0.5m酸洗设备图系统启动•手动启动•将整流器的远控/就地开关置于“远控”。•将低压配电柜上所有（控制柜除外）远控/就地开关置于“远控”。•将控制柜的自动/手动开关置于“手动”。•根据需要选择1组或2组或两组同时运行。•在控制柜上进行如下操作：•启动风机。•启动海水泵。•延时约1分钟后，启动整流器，调节电流输出给定旋钮，使电流达到6300A。•储罐液位到达中液位后，可以启加药泵进行加药。•储罐液位到达高液位后，启动冲击加药泵进行加药。自动启动•将整流器的远控/就地开关置于“远控”。•将低压配电柜上的远控/就地开关（控制柜除外）置于“远控”。•将控制柜的手动/自动开关置于“自动”。•根据需要选择1组或2组或两组同时运行。•在控制柜上启动“自动启动”按钮。•系统按“手动启动”中的顺序自动启动。•说明：两套同时运行时，所有的海水泵，整流器，加药泵均启动。•单套运行时（1组或2组），只启动相应组的整流器，海水泵和加药泵处于一用一备状态。启动后注意事项•在制氯系统的启动中，尤其是装置在停机一段时间后的启动，由于水路中各个流量调节阀不一定在合适的调节位置。建议采用如下手、自动配合启动的方法，达到安全运行的目的。•将控制柜的自动/手动开关置于“手动”。•根据需要选择1组或2组或两组同时运行。同时调节好水路中各个阀门的位置，与之配合。•依次启动风机、海水泵。•检查水路流量、液位达到要求后，启动整流器。并调节输出电流到需要值。•将控制柜的自动/手动开关