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(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)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(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司 北京 100095）

本文針對(duì)電解海水制取次氯酸鈉過(guò)程中，向大氣排放氯氣引起的污染問(wèn)題，提出采用吸附過(guò)濾的凈化廢氣處理方案，并對(duì)吸附設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)和選型，研究成果可實(shí)現(xiàn)海濱電廠區(qū)域環(huán)境氯氣排放的凈化處理，解決目前電解海水實(shí)現(xiàn)環(huán)保運(yùn)行所需亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

電廠；電解海水制氯系統(tǒng)；氯氣凈化處理；設(shè)備設(shè)計(jì)選型

1 引言

沿海電廠普遍采用電解海水制氯系統(tǒng)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(shè)備附著繁殖問(wèn)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(jìn)而迫使機(jī)組降低負(fù)荷運(yùn)行等諸多問(wèn)題。

電解海水制取次氯酸鈉的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物氫氣和氯氣，氫氣、氯氣隨次氯酸鈉溶液一同進(jìn)入次氯酸鈉儲(chǔ)罐中。為防止氫氣在儲(chǔ)罐中聚集引起爆炸，目前電廠通常采取在次氯酸鈉儲(chǔ)罐底部設(shè)置排氫風(fēng)機(jī)，將副產(chǎn)物氣體通過(guò)儲(chǔ)罐頂部的排氫口直接排至大氣。而氯氣是具有特殊強(qiáng)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(duì)人體健康有較大危害。直接將氯氣排至大氣對(duì)制氯廠房區(qū)域環(huán)境運(yùn)行人員健康安全及大氣環(huán)境都造成較大影響。因此，應(yīng)對(duì)氯氣進(jìn)行凈化處理后再排放。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前氯氣吸收工藝從反應(yīng)原理上可分為兩種：酸堿中和型和氧化還原型。

對(duì)氯氣的吸收處理，工業(yè)上一般采用堿液中和法，該方法是我國(guó)當(dāng)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(guò)程中，堿性吸收劑能使廢氣中的氯有效地轉(zhuǎn)變?yōu)楦碑a(chǎn)品一氯酸鹽。反應(yīng)機(jī)理為：

只要有足夠的OH-或CO32-，氯氣的溶解和吸收就將繼續(xù)進(jìn)行下去，因而堿液吸收含氯廢氣一般有較高的效率，可達(dá)99.9%。堿液吸收設(shè)備有填料塔、噴淋塔、波紋塔、旋轉(zhuǎn)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(jī)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(jìn)入固體的內(nèi)部的原子結(jié)構(gòu)中，吸附作用只是一個(gè)表面現(xiàn)象。廢氣的吸附法是通過(guò)氣體物質(zhì)附著在某一種固體物質(zhì)表面上的緩慢作用，來(lái)消除廢氣的過(guò)程。

由于活性炭的比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)較大，能與氣體充分接觸，工業(yè)上用于吸附含氯廢氣的吸附劑主要選擇活性炭。活性炭對(duì)含氯廢氣中的氯氣將優(yōu)先吸附，而對(duì)氮?dú)狻⒀鯕獾瓤諝獬煞值奈搅勘嚷葰馍俚枚唷Ｒ话阍?0℃下吸附，105℃下解吸。吸附法凈化含氯廢氣的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)二次污染，氯回收率高達(dá)95%左右，解吸氣經(jīng)一次處理可得到液氯產(chǎn)品。

對(duì)于火電廠而言，一是濱海電廠數(shù)量不多，二是即使是百萬(wàn)千瓦機(jī)組，電解制氯系統(tǒng)產(chǎn)生的氯氣量亦不大，所以目前國(guó)內(nèi)已運(yùn)行的火電廠，其電解海水制氯系統(tǒng)產(chǎn)生的氯氣都是通過(guò)羅茨風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)直接排放至大氣，造成環(huán)境污染。

隨著海濱電廠建設(shè)的擴(kuò)大，電解海水冷卻水源導(dǎo)致系統(tǒng)排放的氯氣日益增加，在節(jié)能環(huán)保的今天，對(duì)電解海水制氯系統(tǒng)有毒氣體的凈化處理亟待解決，這已成為未來(lái)沿海電廠應(yīng)用海水冷卻水源必須解決的前瞻性問(wèn)題。

3 凈化處理原則及凈化方案說(shuō)明

廠區(qū)及周圍刺激性氣體，是電解制氯車間通過(guò)次氯酸鈉儲(chǔ)罐底部排風(fēng)機(jī)將廢氣直接排至大氣導(dǎo)致的，若將制氯車間移至廠區(qū)邊緣，遠(yuǎn)離化驗(yàn)樓及有人員經(jīng)常出入的建筑，則將帶來(lái)工藝管道增長(zhǎng)，建設(shè)投資、維護(hù)費(fèi)用增多，運(yùn)行、檢修不便等問(wèn)題。因此提出采用吸附凈化裝置來(lái)處理制氯車間氯氣的辦法。

首先應(yīng)保證廢氣吸收及處理的效果，廢氣經(jīng)凈化后，達(dá)到國(guó)家允許的排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)排放，符合“大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB-162 97-1996二級(jí)排放”，符合“大氣質(zhì)量與污染排放標(biāo)準(zhǔn)GB3095-82”，達(dá)到凈化后氣體排放濃度小于0.1mg/m3，并有防爆要求（因?yàn)橛袣錃猓O(shè)備成本少，操作方便，運(yùn)行費(fèi)用低廉，維修方便，盡量爭(zhēng)取回收副產(chǎn)品，凈化效率高等。

4 凈化處理裝置

4.1 基本設(shè)計(jì)參數(shù)：

污染物濃度：某沿海電廠點(diǎn)解海水制氯廠房周圍氯氣濃度約為1mg/m3；

處理風(fēng)量按12000m3/h（6000m3/h*2）.

4.2 設(shè)備技術(shù)參數(shù)及選型

選用干式化學(xué)過(guò)濾機(jī)組對(duì)氯氣進(jìn)行凈化處理。干式化學(xué)過(guò)濾機(jī)組采用添加化學(xué)成份的活性炭材料，通過(guò)酸堿反應(yīng)和催化氧化反應(yīng)，去除空氣中的有害成分。特點(diǎn)是效率高，安裝簡(jiǎn)便，維護(hù)方便。

（a）設(shè)備技術(shù)參數(shù)：

電源 380V 50HZ額定風(fēng)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(shè)備有預(yù)過(guò)濾段、化學(xué)過(guò)濾段、風(fēng)機(jī)段，具體設(shè)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(dāng)機(jī)組內(nèi)部壓力增高時(shí)，泄爆裝置自動(dòng)開(kāi)啟，避免箱體損壞；

（2）預(yù)過(guò)濾器：初效過(guò)濾器；

（3）化學(xué)過(guò)濾器：催化活性炭：厚度600mm；

（4）不銹鋼風(fēng)機(jī)；

（5）防爆電機(jī)，防爆級(jí)別EX II CT4；

（6）電控：液晶控制器控制，實(shí)時(shí)顯示設(shè)備運(yùn)行狀況（風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)）。風(fēng)機(jī)故障提示：風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，液晶控制器發(fā)出報(bào)警提示。設(shè)備帶消防火警接口，收到消防告警信號(hào)后，設(shè)備自動(dòng)停機(jī)，報(bào)警信號(hào)消失后，需要人工啟動(dòng)設(shè)備。

（7）監(jiān)控：在機(jī)組的出風(fēng)側(cè)裝有氫氣和氯氣檢測(cè)傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)排放濃度。

A.氫氣：氫氣傳感器發(fā)出報(bào)警提示時(shí)，機(jī)組風(fēng)機(jī)開(kāi)啟或者旁通閥打開(kāi)；

B.氯氣：同時(shí)設(shè)置兩個(gè)報(bào)警點(diǎn)：預(yù)報(bào)警和更換報(bào)警。

（8）預(yù)報(bào)警：當(dāng)設(shè)備排放濃度達(dá)到0.08mg/m3時(shí)，設(shè)備發(fā)出預(yù)報(bào)警，提示用戶需要準(zhǔn)備濾料更換工作。

（9）更換報(bào)警：當(dāng)設(shè)備排放濃度達(dá)到0.1mg/m3時(shí)，設(shè)備發(fā)出報(bào)警，提示用戶進(jìn)行濾料更換。

圖1 設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖及 吸附設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造

4.3 設(shè)備安裝

（1）凈化主機(jī)采用防雨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以直接安裝在室外，整機(jī)防爆，防爆等級(jí)CT4。

（2）一個(gè)儲(chǔ)液罐加裝一套定風(fēng)量排氣凈化系統(tǒng)，同時(shí)在排風(fēng)主管上考慮事故旁通系統(tǒng)。

（3）設(shè)備前端排風(fēng)主風(fēng)管根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況制作。設(shè)備后端根據(jù)安裝位置酌情考慮是否加裝排風(fēng)豎管。

（4）機(jī)組控制箱安裝在控制室內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

核電站電解海水制氯系統(tǒng)產(chǎn)生的廢氣直接排放，會(huì)造成廠區(qū)較大范圍內(nèi)的環(huán)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(xué)過(guò)濾機(jī)組對(duì)氯氣進(jìn)行凈化處理，通過(guò)催化氧化反應(yīng)，有效的去除空氣中的有害成分氯氣。

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[3]劉春，張平.可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討[J].石油化工自動(dòng)化，2016，6(1).

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X781.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1009-5624（2018）02-0224-03