电解氯化钠制氯在核电站水处理厂的应用
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摘要：文章总结概括了海阳核电水处理厂SMC-1K型次氯酸钠发生器的电解氯化钠制氯的调试过程，明确了电解氯化钠制氯过程中的注意事项，实现了电解氯化钠制氯的远方控制、自动程序运行。
中图分类号：TQ085 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）36-0043-02
电解海水制取次氯酸钠溶液技术以其经济环保、高效安全的特点，被很多沿海电厂用于抑制冷却水、原水等水中微生物的滋生，以达到净化水质的效果。山东海阳核电厂一期工程建设2台美国西屋公司第三代核电技术AP1000百万千瓦级压水堆核电机组。海阳核电厂常规岛区域除盐水处理之前设有一座处理水量为8400t/d的水处理厂。水处理厂的净化工艺采用澄清、过滤二级处理，主要流程为：原水提升泵房配水井机械加速澄清池V型滤池生活、除盐水水池。为了抑制原水中的澡生物以及其他菌类进入，在澄清池前设置一处前加氯口，为了避免夏季除盐水原水池和生活水池滋生微生物，故在原水池前设置后加氯口，可随时根据原水池中水的余氯量来控制微生物的滋生。为此采用了SMC-1K型次氯酸钠发生器将配置好的氯化钠溶液电解产生次氯酸钠溶液，然后储存到位于高处的次氯酸钠储存罐，最后依靠重力作用依次加到各加氯点。
1 系统说明
1.1 基本原理
将氯化钠饱和溶液用浓盐水泵从浓盐水池打到稀盐水池，配制浓度为28～36g/L的低浓度食盐水，将配置好的低浓度食盐水通过发生器电解槽，进行无隔膜电解生成次氯酸钠溶液。当阳极为不溶性材料时，阳极生成的氯离子溶解于水，与阴极生成的氢氧化钠互相作用，生成次氯酸钠，反应式如下所示：
电离反应：NaCl=Na++Cl-
H2O=H++OH-
电化反应：阳极2Cl-2eCl2
阴极2Na++2H2O+2eH2+2NaOH
无隔膜电解总反应式为：NaCl+H2O+（2F）=NaClO+H2
其中反应产生的次氯酸钠溶液在次氯酸钠循环槽与电解装置之间循环，氢气则从次氯酸钠循环槽的顶部通过排氢管道排入大气。
1.2 系统流程
海阳核电水处理厂制氯系统由盐水配制及循环系统、盐水电解系统、次氯酸钠贮存和排氢系统、投药管路、酸洗系统组成。其工艺流程如图1所示，将氯化钠固体倒入湿盐贮存池，加入适量水使得氯化钠成饱和溶液状态，用浓盐水泵将定量氯化钠饱和溶液打到稀盐水池，稀盐水池进水配制28～36g/L的低浓度食盐水。启动稀盐水泵将稀盐水溶液打到次氯酸钠循环槽至设计高度，启动次氯酸钠循环泵，低浓度食盐水在次氯酸钠循环槽与次氯酸钠发生装置之间循环电解，待到规定的电解时间后，次氯酸钠溶液进入次氯酸钠贮存罐。当澄清池、生活水池或者除盐水原水池需要加氯时，打开贮存罐出口门，次氯酸钠溶液依靠重力作用依次投到各加药点。氯化钠电解过程中产生的氢气则在次氯酸钠循环槽的顶部由排氢管道排放至大气。
图1
2 调试阶段
2.1 电气及仪控专业调试
2.1.1 加氯控制柜送电：联系运行人员在水厂加药间配电室给水厂加氯就地控制柜送电。
2.1.2 仪控专业调试：加氯就地控制柜带电后，给就地电磁阀控制柜送电。仪控人员首先在就地开、关加氯间所有电磁阀、电动阀，就地试转浓盐水泵、稀盐水泵以及次氯酸钠循环泵。就地试验合格后，在远方PLC画面进行远方传动至试验合格完成。配合设备厂家进行整流柜的
调试。
2.2 工艺系统冲洗试转及配制氯化钠溶液
2.2.1 次氯酸钠循环槽冲洗：进水冲洗浓盐水池及稀盐水池，试转浓盐水泵、稀盐水泵及检查系统严密性，启动稀盐水泵向次氯酸钠循环槽进水冲洗至排水清澈。
2.2.2 次氯酸钠发生装置循环冲洗：检查次氯酸钠循环回路，以清水作为介质在次氯酸钠循环槽与次氯酸钠发生装置之间循环冲洗至排水清澈。
2.2.3 次氯酸钠贮存罐冲洗及投药管路试用：启动次氯酸钠循环泵，由次氯酸钠循环槽向贮存罐进液冲洗至出水清澈。继续进液至贮存罐高液位。打开贮存罐出液阀，观察并调试至投药管路流量计示数与PLC画面数据一致。
2.2.4 氯化钠溶液配制：将袋装的氯化钠固体倒入浓盐水池，加入适量水，启动浓盐水泵在湿盐贮存池和浓盐水池之间建立循环，加速氯化钠固体溶解为氯化钠饱和溶液。打开稀盐水池进液阀，关闭浓盐水池循环门，启动浓盐水泵将氯化钠饱和溶液打到稀盐水池，进适量水配制28～36g/L的氯化钠溶液。
2.3 整套启动试运制氯系统
2.3.1 联锁保护和报警功能：根据厂家提资对制氯系统进行联锁保护和报警功能的调试，确保系统能够自动良好运行。
具体的实施过程如下：
建立电解循环后稳步升高电压至13～16V同时电流在400～450A之间，对氯化钠溶液循环电解；当电解装置本体温度超过40℃时，发出警报，停运制氯系统；自动设定电解时间，电解完成后药液存入贮存罐；记录运行时间，定期（2～3个月）对电解系统酸洗，保证系统良好状态；贮存罐进液过程中，次氯酸钠循环槽液位低于0.2m发出报警，停止进液；次氯酸钠贮存罐液位低于0.15m发出制氯警报；系统内电动阀、电磁阀出现开关不到位的情况下，发出警报。
2.3.2 启动试运。
首先将配置好的28～36g/L的氯化钠溶液在次氯酸钠发生器和次氯酸钠循环槽之间建立稳步循环，然后打开循环冷却水对电解装置进行循环冷却。
调节整流柜控制方式为远程-稳压模式，调节电压输出按钮，慢慢升高通电电压至13～16V且电流在400～450A之间，此时对循环内的氯化钠溶液进行循环电解，电解过程中产生的热量通过循环冷却水带走，达到既定电解时间后程序自动切换将次氯酸钠溶液打到次氯酸钠贮存罐，最后系统进水对电解装置进行循环冲洗，冲洗废液排放至地沟，试运结束。
3 调试过程注意事项
（1）电解过程中会产生次氯酸钠溶液及氢气，次氯酸钠具有腐蚀性，因此在调试及巡检过程中须对系统内管路进行严格检查，避免出现渗漏，若出现渗漏须查明并立即处理。电解过程中会产生氢气，排氢管路须按照氢气物理性质进行向上弯伸，避免出现氢气积聚。电解环境内避免明火作业。
（2）电解过程中须随时监视电解装置本体温度，对循环冷却水流量进行调整，必要时对设备进行停运保护。
（3）电解过程须严格按照说明书，对通电电流与通电电压进行设置，当工作电流与电压满足电解条件但产品浓度明显下降时，须对电解装置进行酸洗。
（4）为了避免电解装置效率下降，系统运行2～3个月之后须对电解装置及循环槽进行酸洗一次，清洗时由人工进入循环槽，将附着在循环槽内壁的钙镁离子沉积物铲掉，污垢不得留在槽内，以免堵塞电解槽。
4 调试结论
HJ1K次氯酸钠发生器采用机械循环间隙运行方式。随着循环次数增加次氯钠浓度不断提高直至达到设计浓度。两套电解装置通过调试实现了长期远程控制自动运行，系统各项运行数据均符合设计要求，次氯酸钠浓度符合7～9g/L，制氯量满足澄清池、生活水池及除盐水原水池的需求量。系统自投运以来，装置运行良好，无结垢现象，应用效果良好，运行数据如表1所示。
参考文献
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[3] 河南省电力公司.火电工程调试技术手册：化学卷
[M].北京：中国电力出版社，2004.
作者简介：宁玉开（1987—），山东德州人，供职于山东中实易通集团有限公司，研究方向：电厂化学、电力系统及其自动化调试。