電解制氯系統(tǒng)次氯酸鈉含量在線檢測技術

陳國勇 廖佑明

【摘 要】國內(nèi)外電解海水制氯系統(tǒng)均采用碘量滴定法測定發(fā)生器出口次氯酸鈉濃度，該方法不能實時監(jiān)測發(fā)生器的工作狀態(tài)，僅為發(fā)生器性能考核時使用。如果采用實時監(jiān)測的方法，可科學地決定發(fā)生器的酸洗時機，有針對性的調(diào)節(jié)次氯酸鈉投加量，極大降低發(fā)生器的電耗，延長發(fā)生器使用壽命。

【關鍵詞】余氯測試;電解制氯;次氯酸鈉;DPD

中圖分類號： TM623 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）07-0015-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.07.005

0 引言

目前在各海濱電站冷卻循環(huán)水系統(tǒng)中，廣泛采用電解海水制取次氯酸鈉防生物污損技術，制取的次氯酸鈉通過碘量滴定法定期化驗其濃度，該方法原始低效。為了提高工作效率，有效監(jiān)控發(fā)生器產(chǎn)率，可采用余氯測試儀在線監(jiān)測次氯酸鈉含量。

1 電解海水制氯系統(tǒng)簡介

1.1 電解海水制氯系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由海水升壓及過濾系統(tǒng)、電解制氯系統(tǒng)、貯存及排氫系統(tǒng)、酸洗系統(tǒng)、投加系統(tǒng)和電氣儀控系統(tǒng)組成。

系統(tǒng)電解制氯子系統(tǒng)由次氯酸鈉發(fā)生器關鍵設備組成，多個雙極性板式電極組成電解槽、多個電解槽組成發(fā)生器。

1.2 電解海水制氯原理

天然海水經(jīng)過海水升壓泵升壓、過濾后進入發(fā)生器進行電解，產(chǎn)生一定濃度的次氯酸鈉與海水混合進入貯存罐，電解過程中產(chǎn)生的氫氣通過排氫風機稀釋后安全排放到大氣（氫氣濃度低于1%）。

貯存罐貯存的次氯酸鈉溶液通過投藥泵加至循環(huán)水前池和取水頭部。

由于發(fā)生器工作一段時間后，海水中的鈣鎂離子將在發(fā)生器電解槽陰極上附著、聚集。將使發(fā)生器的槽電壓升高、產(chǎn)率降低，繼而影響發(fā)生器的電解效率和使用壽命。因此，系統(tǒng)中配置了酸洗系統(tǒng)。

1.3 電解海水制氯系統(tǒng)特點

由于海水中含有鈣鎂離子，發(fā)生器在電解的過程中，鈣鎂離子將在陰極表面形成氫氧化鎂和氫氧化鈣，附著在陰極表面。將使得發(fā)生器槽電壓升高、次氯酸鈉產(chǎn)率降低。直接影響到整個制氯系統(tǒng)的電耗。

電解海水制氯系統(tǒng)中，電耗為發(fā)生器性能考核的重要指標之一。

發(fā)生器出口次氯酸鈉濃度為1000～2000mg/l。國內(nèi)外所有制氯系統(tǒng)次氯酸鈉含量測定方法均為碘量滴定法。只是在循環(huán)水出口安裝余氯測試儀，控制加藥量。由于循環(huán)水系統(tǒng)管網(wǎng)太長，余氯與次氯酸鈉投加量有較長時間的遲滯。

余氯測試儀的測量范圍為0～20mg/l。不宜直接測定發(fā)生器出口次氯酸鈉含量。

系統(tǒng)酸洗周期的確定：定時酸洗（720h）或根據(jù)槽電壓的升幅（單槽升高0.5V）。而電解槽槽壓與海水的氯根含量、鈣鎂離子含量和溫度均有一定的關系。因此定期酸洗或者根據(jù)槽電壓決定酸洗時機均不科學。

2 在線檢測次氯酸鈉含量方案

2.1 系統(tǒng)描述

由于余氯測試儀測量范圍有限，而發(fā)生器出口次氯酸鈉含量較高。可采用生活水稀釋的辦法，測試次氯酸鈉含量。

電解海水制氯系統(tǒng)中，一般提供一路生活水，用于洗眼器。次氯酸鈉含量最高為2000mg/l。如果稀釋100倍，剛好在余氯測試儀的范圍內(nèi)。

而余氯測試儀的安裝方式選用流通式，可使測試結(jié)果更準確。

2.2 系統(tǒng)組成

測試系統(tǒng)主要由1個流通池、1臺余氯測試儀和2個轉(zhuǎn)子流量計組成。

分別來自發(fā)生器次氯酸鈉出口母管的次氯酸鈉溶液和生活水管來的清水，同時進入流通池。混合后經(jīng)過余氯測試儀傳感器探頭，實時監(jiān)測余氯含量，現(xiàn)場指示儀表和流通池固定在安裝位置附近的墻上。

現(xiàn)場指示儀表帶變送功能，其信號送至PLC，其值乘以100和即為發(fā)生器出口次氯酸鈉含量。

2.3 余氯測試儀

余氯測試儀的種類

按測試方法分為便攜式和在線式，本系統(tǒng)選擇在線式;

按傳感器種類分為電催化電極和DPD比色法。由于海水中含有一定的泥沙，長時間使用會造成電催化電極的磨損，且有一定的使用壽命。而比色法測量更準確，壽命更長。本系統(tǒng)選用DPD比色法余氯測試儀。

余氯測試儀技術參數(shù)

在線余氯測試儀技術參數(shù)表

3 次氯酸鈉含量測試方法

（1）新測試系統(tǒng)安裝：根據(jù)圖3，將流通池和現(xiàn)場顯示儀表安裝于發(fā)生器出口附近的墻壁上，連接好流通池進出口管道，轉(zhuǎn)子流量計垂直安裝。

（2）試運行：

打開閉流通池出口門，同時打開次氯酸鈉入口門和生活水入口門，調(diào)節(jié)次氯酸鈉流量為200mL/min，生活水流量為20L/min。由于流通池出口門的管徑叫大，此時流通池內(nèi)不能聚集被測液體。然后逐漸調(diào)節(jié)出口門開度，使流通池內(nèi)的液位保持相對平衡，流通池內(nèi)多余的被測液體通過溢流口排至地溝。

接通余氯測試儀電源，按使用手冊設置好儀表的各項參數(shù)。5分鐘后，儀表測得的數(shù)據(jù)可作為實測數(shù)據(jù)使用。

（3）余氯測試的維護

每隔3-5個月對電極進行一次校準，校準前對電極進行清洗。

（4）PLC程序設計

余氯測試儀就地顯示儀表除了實時顯示流通池內(nèi)的次氯酸鈉含量外，同時送出4～20mA電信號至PLC。PLC在程序設計時，應滿足如下要求：

工程量整定按4～20mA對應0～20mg/L;

工程量計算按0.2Ct=20.2Cs計算，

即：2Ct=101Cs

其中 Ct：發(fā)生器出口次氯酸鈉實際含量;

Cs：工程量整定后的計算值

4 結(jié)論

本方案為電解海水制氯裝置在線監(jiān)測其次氯酸鈉含量提出了全新的方法，同時在實驗室環(huán)境下驗證了該方案的可行性，擬在下一個工程中應用并完善。

從目前多套制氯設備的使用情況看，發(fā)生器電極結(jié)垢情況嚴重時直接影響到電極的使用壽命，主要表現(xiàn)為酸洗維護不及時或不正確。不能定量分析發(fā)生器的結(jié)垢情況，運行人員只能根據(jù)經(jīng)驗定期（如720h）對發(fā)生器酸洗60分鐘。由于海水中鈣鎂離子含量不同、運行電流不一定總在額定狀態(tài)。因此，酸洗周期不應該是一個固定值。如采用在線檢測的辦法，當發(fā)生器產(chǎn)率低于額定產(chǎn)率的80%時，對發(fā)生器進行酸洗，可減少發(fā)生器的酸洗頻次。更能保證發(fā)生器的使用壽命。

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