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        淺談電解海水制氯裝置及系統(tǒng)的安裝調試技術

        2017-03-06 06:38:40卞凱遼寧紅沿河核電有限公司遼寧大連116319
        化工管理 2017年24期
        關鍵詞:電解槽陰極電解

        卞凱(遼寧紅沿河核電有限公司,遼寧 大連 116319)

        淺談電解海水制氯裝置及系統(tǒng)的安裝調試技術

        卞凱(遼寧紅沿河核電有限公司,遼寧 大連 116319)

        海水是沿海電站的天然冷卻水資源,但海水中的生物可形成粘泥、腐蝕金屬,嚴重時可迫使核電站停機停產,電解海水可產生多種強氧化性化學物質,此類物質可氧化DNA、RNA,致使細胞組織失活、死亡,能有效防污,避免防污時形成二次污染,健康環(huán)保,且設備簡單、運行安全。電解制氯系統(tǒng)是電解海水的基礎性裝置,能維持核電站正常運行,本文淺談了電解海水制氯裝置及系統(tǒng)的安裝調試技術,旨在提高產氯量,保障電站冷卻設備、海水輸送管道正常運行。

        制氯;電解;海水;調試;安裝

        沿海核電站中的海水輸送管道、冷卻系統(tǒng)等容易受到生物污損,引起合金鋼或碳鋼管道腐蝕、管道堵塞、循環(huán)系統(tǒng)污染、冷熱交換效率減小、部件失靈、儀表損壞等問題。為避免海生物附著、滋長及減少污損,使核電站經濟、安全運行,可利用特制電極接入直流電無隔膜直接電解天然的海水,使海水中的氯化鈉、氯離子在陰極、陽極反應的作用下生成具有強氧化作用的有效氯(Cl2、ClO-、HClO),利用有效氯擊暈、破壞、殺傷海洋微生物、植物、動物的組織細胞[1]。制氯裝置及制氯系統(tǒng)在電解海水時可同時發(fā)生析氯反應、析氧反應,對電極性能及化學性能的要求較高,應合理運用系統(tǒng)安裝及系統(tǒng)調試技術。

        1 裝置

        某核電站位于港口城市,共有4臺壓水堆機組,采用海水冷卻,冷卻系統(tǒng)中配置的循環(huán)水泵共4臺,4臺水泵可同時運行。因海水中含有大量微生物及藻類,為避免藻類、微生物等海洋水生物影響冷卻循環(huán)系統(tǒng)的熱效率,在循環(huán)水泵的出口處設置了電解海水制氯裝置。在一棟高約10m,寬約20m,長約25m的建筑中單獨安裝制氯系統(tǒng),包括加藥泵、電解槽、整流器及控制柜等,采用靈敏的儀表與PLC處理器控制調節(jié)系統(tǒng)運行。系統(tǒng)設計溫度<55℃,設計壓力為0.4MPa,直流電耗為2.5kW°h/kg AVCI~4.0kW°h/kg AVCI,工作電壓<190V DC、電流<3000A DC,流量為28t/h~35t/h,儲罐中的氫氣濃度<1%。裝置中的陽極為鈦基涂層DSA陽極,陽極的極化率為31mV,析氯電位為1.09V,采用耐腐蝕、強度高、析氫電位低的哈氏合金陰極,導電結構為銅鈦復合材料,主體材料為聚丙烯,電解槽中的電解小室共為8個,制氯能力約為65kg/h。酸洗周期約為750h,酸洗液為鹽酸(10%);儲罐液位為2m時加藥泵可連續(xù)加藥,為4.5m時進行沖擊加藥,液位為0.5m時停止加藥,加藥Cl2,每天沖擊加藥2次,40min/次,沖擊加藥量為5mg/L,連續(xù)加藥量為1mg/L。

        2 安裝調試

        2.1 前期準備

        安裝前需驗收文件資料、硬件設備,保證文件資料中的設備批號及規(guī)格、化學成分、質量檢驗及試驗報告等真實可靠,質保等級、安裝圖紙、技術說明書、安裝程序及合同等完整、規(guī)范。檢查外觀時應保證不銹鋼材料表面無銹斑或銹斑面積<1%,設備表面清潔,無外來物,允許出現少量氧化薄膜,按照CNPE-MSW標準檢查涂裝顏色。驗收硬件設備時要檢查海水泵、酸洗泵、過濾裝置等的進口、出口及接口尺寸,檢查儲罐接管尺寸、壁厚度、外形尺寸,檢查電解槽接口尺寸、高度、寬度及長度等。

        2.2 工藝技術

        在過濾器與升壓泵內壁安裝陰極保護與碳鋼襯防腐層,安裝玻璃鋼儲罐時在罐體與罐頂上封頭之間設置一定的空間,使空氣可以充分稀釋罐頂的氫氣。利用單軌吊安裝電解槽,采用PVC材料安裝電解槽的殼體,安裝時利用O型硅橡膠圈密封蓋與殼體之間的縫隙,通過安裝O型氟橡膠圈密封電解槽中的導電件,在進水口及出水口出安裝法蘭,防止發(fā)生密封泄露,直立放置電解槽,保證海水高速流過。在槽內液路之間安裝可撓接頭,在兩端的接線端子之間安裝銅母線,在陰極與陽極之間安裝PVDF隔離釘,保證陰極與陽極之間的距離>2.5mm,在陽極、陰極之間安裝銅鈦復合導電件。安裝哈氏合金陰極前注意拋光材料表面,減少鎂、鈣等物質沉積[2]。安裝電解槽外部的316不銹鋼緊固件及內部鈦材質緊固件時,需借助扭力扳手,保證安裝時嚴格按照設計的力矩擰緊金屬零件。安裝電解槽中的電極時采用復級連接形式,將兩端電極分別連接在電流的正極、負極。在整流系統(tǒng)上方安裝PLC控制器及流量報警裝置,分配跳閘條件DI通道,使DI通道與PLC控制器對接,以快速判斷、及時排除整流系統(tǒng)故障,避免不斷積累的熱量損壞系統(tǒng)中的晶閘管。按照GB50016標準安裝電氣間、控制室、酸洗間、電解間及整流間等功能區(qū),在室外安裝次氯酸鈉及酸堿儲罐,采用輕質材料安裝電解間的屋頂、外墻,在電解間與其他功能間之間安裝防爆墻。在調試階段,先調試儀控及電氣設備,送電后運行控制柜,打開過濾器、升壓泵、加藥泵、電動閥、電磁閥等,在PLC畫面監(jiān)控下完成調試[3]。隨后可調試投藥管路、排氣管路、沖洗管路、循環(huán)管路,試驗方法包括壓力試驗、灌水試驗等,管路正常時可啟動整套系統(tǒng),利用沖擊試驗調試系統(tǒng)自診斷、數字通訊、聲光報警、聯鎖保護等功能,同時啟動試運。

        3 結語

        綜上,海藻、管鉤蝦、海鞘、苔蘚蟲、藤壺等海生物可污損濱海核電站冷卻系統(tǒng)與海水管路,增加電站設備清污與維修費用、影響發(fā)電,電解海水在防止污損方面具有環(huán)保、防污徹底、長效等特點。海水溫度、組成可隨海域位置、季節(jié)發(fā)生變化,為提高防污效率,應合理安裝調試制氯裝置,控制好系統(tǒng)電流效率、電壓、電耗等參數,科學選擇陽極及改善電極性能,減少陰極沉積黑色膜、鈣鎂鹽及陽極腐蝕問題,使制氯系統(tǒng)電解過程、槽電壓、電流效率等可適應海水成分、溫度變化,提高系統(tǒng)電解反應的選擇性、電流密度、電流效率。

        [1]李大鵬,張福兵,羅嘵軍.核電站制氯系統(tǒng)漏電保護頻繁動作分析與處理[J].全面腐蝕控制,2016,30(5):35-39.

        [2]王輝,王海濤,許實,等.Ti/IrO_2-Ta_2O_5-SnO_2氧化物陽極的錳中毒現象及其反向電解活化試驗研究[J].材料開發(fā)與應用,2017,32(2):74-79.

        [3]鄧飛,林清,周睿東,等.臺山/陽江核電廠周圍環(huán)境水中~3H濃度調查[J].輻射防護通訊,2015,35(3):6-11.

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