PDF《海水电解制氯设备的优化运行》

海水电解制氯设备的优化运行 何文斌 华能大连电厂 摘要:华能大连电厂海水电解制氯设备投产近十年来,经过必要的系统改造和设备维护,运行 基本稳定,有效的抑制了四台机组海水系统海生物的生长,保证了机组稳定经济运行.

本文介绍了 电解制氯设备的工艺流程和设备特点,阐述了设备系统的改造情况,指出了运行和维护的要领及注 意事项. 关键词:海水 电解制氯 电解槽 极板 冲击加氯 华能大连电厂共装有四台 350MW 亚临界燃煤机组,其中,#

1、2 机组是全套引进日本三菱公 司的设备,于1988 年投产;

#

3、4 机组是引进美国西屋公司的设备,于1998 年投产.锅炉的型式 为亚临界一次中间再热汽包炉,#

1、2 锅炉是强制循环,#

3、4 锅炉是自然循环;

汽机的型式均是 单轴、双缸、双排汽、中间再热背压凝汽式机组.四台机组凝汽器内部材质全部为钛管、钛板,循 环冷却介质为海水,开放冷却方式. #

1、2 机组设计的循环冷却水处理方式是加液态氯,#

3、4 机组设计的循环冷却水处理方式是直 接电解海水制氯.由于加液态氯的设备经十几年的运行腐蚀比较严重,使设备和人身安全得不到保 证,因此,在#

3、4 机组投产后,我们就利用其海水电解制氯设备的备用容量取而代之,将#

1、2 机 组的加液氯也改为利用海水电解制氯来实现循环水的加氯处理.

1 海水电解制氯设备简介 海水电解制氯指的是利用海水中固有的高浓度氯化钠成分、通过施加直流电使其发生电解产生 氯气、并直接转化成次氯酸钠的工艺过程,该工艺的核心设备是电解槽. 1.1 电解制氯工作原理 通过电解槽组件的海水被直流电电解,分别在阴阳极上发生如下反应: 阳极反应: 2Cl--2e→Cl2 (1) 阴极反应: 2H2O+2e→2OH- +H2↑ (2) 电解槽极间反应: Cl2+ 2NaOH→2NaClO+H2↑ (3) 次氯酸和次氯酸根统称为有效氯.在海水系统中,防止海生物生长就是利用电解海水所产生的 有效氯成分. 1.2 海水电解制氯的方式 直接利用海水电解制氯一般有两种方式,俗称板式和管式两种.板式电解制氯指的是其电解槽 是采用板式极板;

管式电解制氯指的是其电解设备采用的是套管式阴阳极板.目前,国内外海水电 解制氯设备中,以板式电解制氯设备应用的较为普遍.华能大连电厂的两套海水电解制氯设备就是 板式结构. 1.3 工艺流程

1 华能大连电厂的电解制氯设备是随主机组全套引进的美国产品,由美国 JOHNSON MARCH 公司整体配套,采用美国 Exceltec 国际公司(现名为 Severn Trent De Nora 公司)电解槽.电解制氯 设备共两套,单套出力为 80kg/h.CL2,每套共

10 个电解槽,分为两组并联,每组

5 个电解槽串联, 电解槽型号为:SC-400/1. 电解制氯设备的流程:来自机组循环水泵出口的海水,经后增设的前置过滤器(大型粗滤网) 过滤后进入海水升压泵升压,升压后的海水先进入自清洗过滤器(小滤网) ,然后进入电解槽组,电 解后含有次氯酸钠和氢气的海水进入室内的储存罐,在罐内氢气和海水自然分离,用风机向罐内鼓 风,将氢气稀释并排至室外.室内的次氯酸钠储罐与室外后增加的大储罐连通,用冲击加药泵将含 有次氯酸钠的海水加至循环水涵洞的入口处.电解制氯工艺流程简图见图 1. 图1:电解制氯工艺流程简图 注:上图中深色方框为后增加的设备 1.4 设备特点 电解槽采用美国 Severn Trent De Nora 公司(以下简称 STDN)SC 型网状透明结构海水电解槽, 其主要技术特点如下: SC 型电解槽的盖板采用增强耐蚀透明有机玻璃制成,设备在运行过程中,可清楚观察到内部电 极表面反应情况,了解电解槽内部运行情况,方便运行人员对设备的监视,可直观地确定电极酸洗 时间和维修时机,避免极板烧损. SC 型电解槽是单极式电解槽,单个电解槽结构紧凑,易于维修和更换,较双极式管式电解槽其 体积小、占地面积少. 阳极采用 STDN 公司电解海水制氯专利技术的 DSA 阳极,材质是钛网涂贵重金属氧化物(铂、 钌、铱)涂层.网状结构可以有效的增加水流的扰动,减轻极板的结垢. 阴极采用哈氏合金材料,与钛阴极相比,具有较低析氢电位、降低电解槽电压、减少用电量、 强度高、耐腐蚀等优越性. SC 型电解槽导电结构为钛铜复合结构,既增加了耐蚀性,又降低了电阻率,节约了电能. SC 型海水电解槽的主要技术参数见表 1, 我厂应用的 SC-400/1 型电解槽的主要技术参数见表 2, SC-400/1 型电解槽

5 槽串联后产品水有效氯浓度见表 3. 电解槽组块 自清洗过滤器 前置过滤器 升压泵 海水入口 排氢 海水入口涵洞 次氯酸钠储罐 冲击加药泵 氢稀释风机

2 表1 SC型海水电解槽的主要技术参数 序号 项目 SC 型电解槽指标

1 阳极材料 钛网涂贵重金属氧化物

2 阴极材料 哈氏合金

3 直流电耗 ≤3.75kW・h/kg・Cl2

4 交流电耗 ≤4.43kW・h/kg・Cl2

5 电流效率 ≥83% 表2 SC-400/1型电解槽的主要技术参数 序号 项目 SC-400/1 型电解槽参数

1 阳极板数量

12 个2阴极板数量

11 个3有效氯产量 7.58kg/h

4 最高电解电流 7560A

5 电解槽电压 4.5V

6 流速 37m/分钟

7 流量 34.07m3 /h

8 最高运行压力 0.25Mpa

9 最大电流密度 1621A/m2 表3 5槽串联后产品水有效氯浓度 序号 电解电流 A 产品水有效氯浓度 mg/L

1 4000

550 2

5000 699

3 6000

891 4

7200 1002

2 系统运行方式及设备的改造 由于系统原设计和制造上的缺陷,无论是其运行方式和单体设备或多或少的都存在一定问题, 不能够满足现场实际运行的需要.为此,在总结了几年来运行经验的基础上,根据现场运行的具体 情况,对系统的运行方式及设备进行了必要的改造. 2.1 冲击加氯 系统原设计的是连续加冲击的加氯方式,海水涵洞入口加药点加氯量为:连续加氯 2mg/l、冲击 加氯 6mg/l.但我厂十几年一期机组加液氯的经验是:取消连续加氯,只采取冲击加氯的方式,冲击 加氯量 1mg/l 左右足矣.为此,对电解制氯设备我们停止了连续加氯泵,只采用冲击加氯的方式. 2.2 增加次氯酸钠储罐 由于系统原设计的室内次氯酸钠储罐容积较小(4*37M3 ) ,全部采取冲击加氯,冲击频繁且时 间较短,每次冲击加氯时间只有

15 分钟左右,达不到冲击效果.因此,我们在室外增设了两台大型 产品水(次氯酸钠)储罐,容积为 2*300M3 .这样,就满足了冲击加氯的需求,每天冲击 3-4 次, 每次冲击时间 2-2.5 小时.

3 2.3 增加酸储罐 电解槽的酸洗一般每月进行一次.原系统虽设计了酸洗箱,但是没有设计浓酸储存罐,每次酸 洗都得从化学水处理酸罐用桶人工转运盐酸添加到酸洗箱内,这种工艺既不符合规程也不安全.为 了解决这一问题,我们在电解制氯室外增加了一个

4 M3 高位盐酸储罐,酸洗时可将盐酸通过位差自 流放入酸洗箱内,既安全又........