电解海水制取次氯酸钠溶液系统的应用

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摘要: 本文介绍了滨海电厂电解海水制取次氯酸钠溶液系统的应用，工艺组成，电解系统的工作原理。阐述了影响电解系统的主要因素，电解厂房及系统运行安全要求等。

关键词：次氯酸钠溶液；系统；影响；安全

Abstract: this paper introduces the seawater electrolysis is coastal power plant sodium hypochlorite solution the application of the system, process composition, electrolytic system principle of work. Expounds the main factors of influence electrolytic system, electrolytic workshop and system operation safety requirements, etc.

Keywords: sodium hypochlorite solution; System; Influence; security

中图分类号：P624.8文献标识码：A 文章编号：

一.前言

滨海电厂的循环冷却水系统，通常采用海水直流冷却方式，经过一段时间的运行后，会在取水头部、循环水管道、凝汽器、热交换器等位置产生海生物的附着。海生物的生长和附着，减小了流道的过流断面，增大了循环水系统沿程和局部的水头损失，导致循环水泵出力增加，运行成本提高。人工清理费时费力，且需要系统停机，带来了不必要的经济损失。滨海电厂通常采用在循环水系统中投加次氯酸钠溶液的方式，抑制海生物生长，保持凝汽器和热交换器系统洁净，保证取水流道的过流断面，保障机组的安全运行。

次氯酸钠溶液有成品采购和电解制取两种。成品次氯酸钠溶液是氯碱化工厂的副产品，浓度较高，杂质较多。次氯酸钠溶液的主要危险性类别是腐蚀性和氧化性，具有受热、见光分解的特性，导致次氯酸钠溶液贮存和运输不便，贮存时间长了还易失效。因此，滨海电厂通常采用电解制取次氯酸钠溶液的方式。

二.电解制氯系统的组成

电解海水制取次氯酸钠溶液简称电解制氯。由电解系统、酸洗系统、冷却系统、电气系统、控制系统组成。

1.电解系统：

电解系统主要由多个电解槽组成。当海水通过电解槽时，被直流电电解产生次氯酸钠溶液。

电解槽电解海水时产生如下反应：NaCl+H2O NaClO+H2

每个电解槽组由一台整流变压器供给低压直流电。380V低压配电柜供给电解制氯组件所需交流电。机械设备主要由海水泵、过滤器、电解槽、次氯酸钠储罐等设备组成。这些设备由耐海水及次氯酸钠溶液腐蚀的UPVC管道或钢衬塑管道连接。

2.酸洗系统：

电解槽电解海水过程中，由于海水中存在钙镁离子，这些离子会聚集在负极形成钙镁离子的沉淀物，导致电解能力下降，能耗增加。因此电极需要定期酸洗，根据运行情况确定酸洗周期。酸洗系统是为电解槽酸洗提供10%的稀盐酸溶液，稀盐酸溶液通过酸洗泵在电解槽与酸洗箱之间循环流动，酸洗结束后，将废酸液排至室外中和池，中和后排出。酸洗系统主要包括酸洗箱、酸洗泵等。

3.冷却系统：

整流器在工作过程中产生大量的热量，为了保证整流器正常运行，需要对整流器进行冷却。采用水冷方式的冷却系统分为内外循环方式，内循环冷却水采用除盐水，外循环冷却水采用海水，内外循环水在板式热交换器进行热量交换。冷却系统主要设备有冷却水罐、内外循环冷却水泵、板式换热器等。

4.电气系统

电气系统的供电、配电设备由变压器、整流器、低压配电柜组成。整流器和变压器通过导电母排与电解槽组件连接，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，为机电设备提供交流电。

5.控制系统

控制系统主要由温度、流量、液位、压力、压差等传感器及仪表组成。系统通过PLC集中控制，循环水处理系统可以自动安全地运行。当自动控制失效后，设备可以就地进行人工控制。

三．影响电解系统的主要因素

1.海水中氯离子浓度：

我国各个海域的氯离子浓度不同，同一个海域的氯离子浓度也会随季节变化而不同。海水中氯离子的浓度一般是18000～20000ppm。氯离子浓度高，电解电流效率高，单位产量电耗小。如果海水中氯离子浓度低于10000ppm时，仍采用电解海水制氯的工艺，会出现电解电流效率低，单位产量电耗增大，投资、运营费用大的问题。

2.海水温度：

海水温度是随季节变化的，水温低，产率低，要达到同样的产率需要较高的电耗。滨海电厂电解用海水，通常在循环水泵房的鼓网间取水；冬季在循环水排水虹吸井取水。虹吸井内的循环水经热交换器和凝汽器后，温升达到8°以上，对系统运行较有利。冬季较低的海水温度，海生物的生长也会变缓慢。次氯酸钠溶液的的投加量可根据实际运行情况减少。

3.槽温度

电解反应是一个升温过程。海水在大电流作用下，温度升高很快。次氯酸钠溶液是不稳定的物质，温度高容易分解。据试验分析，在40°时次氯酸钠溶液的分解速度为30°的30倍。因此需要对电解槽的槽温度进行控制。一般电解槽的槽温度控制在40°内。

4.电极材料

电极材料是电解槽的核心部件。电极材料的选择就尤为重要。选用的电极材料的原则是：电解反应时氯离子、氢离子放电电位低，可以提高电解效率和电极寿命；电极材料或涂层工作时损耗小，电极材料耐介（海水、次氯酸钠溶液、稀盐酸）腐蚀。

5.衡量电解槽的主要技术经济指标：

衡量电解槽的主要技术经济指标如下：产出次氯酸钠溶液的有效浓度；电解槽的电流效率；直流电耗；交流电耗；电极的酸洗周期等。不同的海水水质条件、水温条件，采用不同构造形式的电解槽、电极材料等，会得到不同的数值。需要根据工程实际情况选择适合的电解槽。

四．厂房及运行安全

电解海水制氯系统在电解产生次氯酸钠溶液同时，会产生氢气及少量氯气。氢气具有可燃性和爆炸性，空气中氢气的浓度在4～70％之间，遇有明火即会发生爆炸。在电解过程中，氢气随次氯酸钠溶液排至室外的次氯酸钠储罐，通过次氯酸钠溶液储罐顶部的排放口自然排放，或通过风机强制排放。制氯站的排风装置应采用防爆型，并与氢气浓度探测仪连锁。在电解间需设置氢气浓度探测仪及氯气浓度探测仪，在控制室需设置氢气浓度报警仪及氯气浓度报警仪，当氢气浓度超过预设值（一般为1％），氯气浓度超过预设值（一般为0.1％），自动开启机械排风装置强制排风。制氯站的厂房要考虑泄爆措施。一般电解间采用混凝土墙与其他房间分隔开，外墙及屋面采用轻质材料。

五．小结

次氯酸钠溶液能够抑制海生物在循环水系统中繁殖生长，对循环水系统的正常运行有着重要的作用。应根据工程实际情况合理选择电解工艺流程、电解槽形式、阴阳极板材料，确定合理的投加方式和投加浓度。电解海水制取次氯酸钠溶液是安全、可靠、节能、环保的系统。

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