淺談電解海水制氯裝置及系統(tǒng)的安裝調(diào)試技術(shù)

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(diào)試技術(shù)

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(yán)重時可迫使核電站停機停產(chǎn)，電解海水可產(chǎn)生多種強氧化性化學(xué)物質(zhì)，此類物質(zhì)可氧化DNA、RNA，致使細(xì)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(shè)備簡單、運行安全。電解制氯系統(tǒng)是電解海水的基礎(chǔ)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(diào)試技術(shù)，旨在提高產(chǎn)氯量，保障電站冷卻設(shè)備、海水輸送管道正常運行。

制氯；電解；海水；調(diào)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(jīng)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(yīng)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(xì)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(yīng)、析氧反應(yīng)，對電極性能及化學(xué)性能的要求較高，應(yīng)合理運用系統(tǒng)安裝及系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)。

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(shè)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(diào)節(jié)系統(tǒng)運行。系統(tǒng)設(shè)計溫度＜55℃，設(shè)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(dǎo)電結(jié)構(gòu)為銅鈦復(fù)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(diào)試

2.1 前期準(zhǔn)備

安裝前需驗收文件資料、硬件設(shè)備，保證文件資料中的設(shè)備批號及規(guī)格、化學(xué)成分、質(zhì)量檢驗及試驗報告等真實可靠，質(zhì)保等級、安裝圖紙、技術(shù)說明書、安裝程序及合同等完整、規(guī)范。檢查外觀時應(yīng)保證不銹鋼材料表面無銹斑或銹斑面積＜1%，設(shè)備表面清潔，無外來物，允許出現(xiàn)少量氧化薄膜，按照CNPE-MSW標(biāo)準(zhǔn)檢查涂裝顏色。驗收硬件設(shè)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(shù)

在過濾器與升壓泵內(nèi)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(shè)置一定的空間，使空氣可以充分稀釋罐頂?shù)臍錃?。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(dǎo)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(nèi)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(fù)合導(dǎo)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(zhì)沉積[2]。安裝電解槽外部的316不銹鋼緊固件及內(nèi)部鈦材質(zhì)緊固件時，需借助扭力扳手，保證安裝時嚴(yán)格按照設(shè)計的力矩擰緊金屬零件。安裝電解槽中的電極時采用復(fù)級連接形式，將兩端電極分別連接在電流的正極、負(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(zhì)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(diào)試階段，先調(diào)試儀控及電氣設(shè)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(diào)試[3]。隨后可調(diào)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(diào)試系統(tǒng)自診斷、數(shù)字通訊、聲光報警、聯(lián)鎖保護等功能，同時啟動試運。

3 結(jié)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(shè)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(yīng)合理安裝調(diào)試制氯裝置，控制好系統(tǒng)電流效率、電壓、電耗等參數(shù)，科學(xué)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(yīng)海水成分、溫度變化，提高系統(tǒng)電解反應(yīng)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(xiàn)象及其反向電解活化試驗研究[J].材料開發(fā)與應(yīng)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(diào)查[J].輻射防護通訊,2015,35(3):6-11.