電解海水制氯廠房周邊有毒氣體凈化措施

王思瑩，押淑芳

（國核電力規劃設計研究院有限公司 北京 100095）

電解海水制氯廠房周邊有毒氣體凈化措施

王思瑩，押淑芳

（國核電力規劃設計研究院有限公司 北京 100095）

本文針對電解海水制取次氯酸鈉過程中，向大氣排放氯氣引起的污染問題，提出采用吸附過濾的凈化廢氣處理方案，并對吸附設備進行設計和選型，研究成果可實現海濱電廠區域環境氯氣排放的凈化處理，解決目前電解海水實現環保運行所需亟需解決的關鍵問題。

電廠；電解海水制氯系統；氯氣凈化處理；設備設計選型

1 引言

沿海電廠普遍采用電解海水制氯系統解決海洋生物及菌藻類在冷卻水管道、凝汽器鈦管和海水淡化設備附著繁殖問題，以避免由于管道流通面積減小而使得凝汽器冷卻效率降低，進而迫使機組降低負荷運行等諸多問題。

電解海水制取次氯酸鈉的過程中會產生副產物氫氣和氯氣，氫氣、氯氣隨次氯酸鈉溶液一同進入次氯酸鈉儲罐中。為防止氫氣在儲罐中聚集引起爆炸，目前電廠通常采取在次氯酸鈉儲罐底部設置排氫風機，將副產物氣體通過儲罐頂部的排氫口直接排至大氣。而氯氣是具有特殊強烈刺激性氣味的窒息性氣體，毒性很大，刺激眼、鼻、喉以及上呼吸道等，對人體健康有較大危害。直接將氯氣排至大氣對制氯廠房區域環境運行人員健康安全及大氣環境都造成較大影響。因此，應對氯氣進行凈化處理后再排放。

2 國內外研究現狀

目前氯氣吸收工藝從反應原理上可分為兩種：酸堿中和型和氧化還原型。

對氯氣的吸收處理，工業上一般采用堿液中和法，該方法是我國當前處理含氯廢氣的主要方法：以堿液作為吸收液，常用的吸收劑有NaOH溶液、Na2C03溶液、Ca(0H)2石灰乳溶液等。吸收過程中，堿性吸收劑能使廢氣中的氯有效地轉變為副產品一氯酸鹽。反應機理為：

只要有足夠的OH-或CO32-，氯氣的溶解和吸收就將繼續進行下去，因而堿液吸收含氯廢氣一般有較高的效率，可達99.9%。堿液吸收設備有填料塔、噴淋塔、波紋塔、旋轉吸收器等。吸收塔材料常采用硬聚氯乙烯或鋼板襯橡膠。

與吸收機理不同，吸附是指液體或氣體附著集中于固體表面的作用，而吸收是指讓液體或氣體進入固體的內部的原子結構中，吸附作用只是一個表面現象。廢氣的吸附法是通過氣體物質附著在某一種固體物質表面上的緩慢作用，來消除廢氣的過程。

由于活性炭的比表面積和孔隙結構較大，能與氣體充分接觸，工業上用于吸附含氯廢氣的吸附劑主要選擇活性炭。活性炭對含氯廢氣中的氯氣將優先吸附，而對氮氣、氧氣等空氣成分的吸附量比氯氣少得多。一般在20℃下吸附，105℃下解吸。吸附法凈化含氯廢氣的優點是無二次污染，氯回收率高達95%左右，解吸氣經一次處理可得到液氯產品。

對于火電廠而言，一是濱海電廠數量不多，二是即使是百萬千瓦機組，電解制氯系統產生的氯氣量亦不大，所以目前國內已運行的火電廠，其電解海水制氯系統產生的氯氣都是通過羅茨風機鼓風直接排放至大氣，造成環境污染。

隨著海濱電廠建設的擴大，電解海水冷卻水源導致系統排放的氯氣日益增加，在節能環保的今天，對電解海水制氯系統有毒氣體的凈化處理亟待解決，這已成為未來沿海電廠應用海水冷卻水源必須解決的前瞻性問題。

3 凈化處理原則及凈化方案說明

廠區及周圍刺激性氣體，是電解制氯車間通過次氯酸鈉儲罐底部排風機將廢氣直接排至大氣導致的，若將制氯車間移至廠區邊緣，遠離化驗樓及有人員經常出入的建筑，則將帶來工藝管道增長，建設投資、維護費用增多，運行、檢修不便等問題。因此提出采用吸附凈化裝置來處理制氯車間氯氣的辦法。

首先應保證廢氣吸收及處理的效果，廢氣經凈化后，達到國家允許的排放標準達標排放，符合“大氣污染綜合排放標準GB-162 97-1996二級排放”，符合“大氣質量與污染排放標準GB3095-82”，達到凈化后氣體排放濃度小于0.1mg/m3，并有防爆要求（因為有氫氣），設備成本少，操作方便，運行費用低廉，維修方便，盡量爭取回收副產品，凈化效率高等。

4 凈化處理裝置

4.1 基本設計參數：

污染物濃度：某沿海電廠點解海水制氯廠房周圍氯氣濃度約為1mg/m3；

處理風量按12000m3/h（6000m3/h*2）.

4.2 設備技術參數及選型

選用干式化學過濾機組對氯氣進行凈化處理。干式化學過濾機組采用添加化學成份的活性炭材料，通過酸堿反應和催化氧化反應，去除空氣中的有害成分。特點是效率高，安裝簡便，維護方便。

（a）設備技術參數：

電源 380V 50HZ額定風量（m3/h） 6000處理效率（%） 99氯氣有效吸附量（KG） 66

（b）如圖1所示，設備有預過濾段、化學過濾段、風機段，具體設備選型如下：

（1）箱體：3mm厚304不銹鋼焊接制作。箱體帶泄爆裝置，當機組內部壓力增高時，泄爆裝置自動開啟，避免箱體損壞；

（2）預過濾器：初效過濾器；

（3）化學過濾器：催化活性炭：厚度600mm；

（4）不銹鋼風機；

（5）防爆電機，防爆級別EX II CT4；

（6）電控：液晶控制器控制，實時顯示設備運行狀況（風機、壓縮機運行狀態）。風機故障提示：風機發生故障時，液晶控制器發出報警提示。設備帶消防火警接口，收到消防告警信號后，設備自動停機，報警信號消失后，需要人工啟動設備。

（7）監控：在機組的出風側裝有氫氣和氯氣檢測傳感器，實時檢測排放濃度。

A.氫氣：氫氣傳感器發出報警提示時，機組風機開啟或者旁通閥打開；

B.氯氣：同時設置兩個報警點：預報警和更換報警。

（8）預報警：當設備排放濃度達到0.08mg/m3時，設備發出預報警，提示用戶需要準備濾料更換工作。

（9）更換報警：當設備排放濃度達到0.1mg/m3時，設備發出報警，提示用戶進行濾料更換。

圖1 設備結構示意圖及 吸附設備內部構造

4.3 設備安裝

（1）凈化主機采用防雨結構設計，可以直接安裝在室外，整機防爆，防爆等級CT4。

（2）一個儲液罐加裝一套定風量排氣凈化系統，同時在排風主管上考慮事故旁通系統。

（3）設備前端排風主風管根據現場情況制作。設備后端根據安裝位置酌情考慮是否加裝排風豎管。

（4）機組控制箱安裝在控制室內。

4 結語

核電站電解海水制氯系統產生的廢氣直接排放，會造成廠區較大范圍內的環境污染，污染源附近甚至危及到工作人員的生命安全。選用干式化學過濾機組對氯氣進行凈化處理，通過催化氧化反應，有效的去除空氣中的有害成分氯氣。

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X781.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-5624（2018）02-0224-03