電解海水制氯系統應用中的問題及對策

薛臘梅，唐智新，王偉業，徐升，孫雪，李強

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北 唐山 063200）

1 概述

某濱海公司周圍海域的水溫最大值為30.9℃，平均值12.6℃，海水中的藻類及微生物含量豐富。該公司有2×300MW燃煤-燃氣混燒供熱發電機組，凝汽器管材為鈦管，冷卻水取自海水直流冷卻，同時還備有4×1250t/d的海水淡化機組，利用余能余熱與海水換熱產生除鹽水，換熱管為鈦管+銅管。發電機組冷卻及海水淡化所需海水均由海水取水泵房供應，為保證發電機組凝汽器及海水淡化換熱管換熱效率不受海水中微生物及藻類生物等影響，在海水取水泵房附近，設置海水電解制氯設施，對海水加次氯酸鈉處理。正常運行時連續加藥，加藥點設置在海水取水泵房流道內。

氯作為強氧化劑和殺菌劑，防止生物附著的效果很好，但排入受納水體后，易對水環境產生污染[1]，有效氯投加量的控制需有經濟性、環境性考慮。

2 海水取水運行及次氯酸鈉投加

2.1 運行情況

電解海水制氯系統所生產的次氯酸鈉分別加入取水泵的各流道內，但發電機組直流冷卻取水海水與海水淡化取水泵次氯酸鈉投加量分別控制，即4臺電站直流冷卻取水泵共用1個次氯酸鈉流量計，6臺海水淡化取水泵共用1個次氯酸鈉流量計。海水取排水運行及次氯酸鈉投加情況見表1。

表1 海水取排水運行及次氯酸鈉投加情況

2.2 問題分析

余氯的衰減受pH值、光照、水體條件、溫度等的影響[1]，由于海水水源相同，取水后到取樣前一直都是避光狀態，該電廠不同取樣口的有效氯濃度差別較大，原因主要是受溫度影響，溫度越高，有效氯衰減越快[2]（見下圖）。

不同濃度及溫度下余氯濃度隨時間變化圖

冷凝器出口處的海水是與電站乏汽進行熱交換后的海水，溫度一般比原海水升高8℃～12℃，溫升高于板式換熱器的溫升，所以1#機組冷凝器出口處的海水余氯要比1#機組板式換熱器進口處的海水余氯濃度低。

電站直流冷卻海水有效氯含量投加量為0.39mg/L，淡化海水有效氯含量投加量為0.46mg/L，兩者相差0.07mg/L，但1#機組板式換熱器進口處有效氯含量都遠大于海水淡化取樣為預處理出水的有效氯含量（見表2），主要原因是受次氯酸鈉在海水中停留時間影響，停留時間越長余氯消耗越多。據計算，海水從取排水到海水淡化預處理需約7min（兩者約距離730m、管徑DN1200、流量約7200m3/h），再加上預處理的停留時間約3min，到取樣口處共約用時10min。海水從取排水到1#機組板式換熱器進口處不到2min（兩者距離約320m、管徑DN2400、流量約50 000m3/h）。

表2 海水有效氯含量

為查明不同停留時間對余氯的影響，分別做試驗。1#機組板式換熱器進口處取樣后，立即在現場測定余氯，然后重新取樣帶回化驗室測定，并記錄時間間隔。由表3可知，余氯在自然海水中極不穩定，5min內迅速衰減，停留時間對余氯衰減有較大影響，因此要求余氯必須現場測定。

表3 停留時間對余氯的影響

3 建議

目前，我國電廠直流冷卻尚無海水加氯濃度及余氯排放標準[2]。根據相關資料，海水余氯濃度保持在0.5mg/L左右即可抑制生物生長繁殖[3]，電廠直流冷卻海水加氯濃度一般為1～2mg /L，保持冷凝器進口前的余氯保持在0.3～0.5mg/L，凝汽器出口余氯量一般控制在0.1mg/L以下。

根據廠家的電解海水制氯系統操作運行維護手冊要求，海水有效氯投加濃度在1mg/L，控制凝汽器出口余氯量在0.03mg/L，為有效殺死海水直流冷卻系統及淡化源海水中的生物，同時降低對外排海域的污染，因此建議該公司分別制定海水淡化和電廠海水余氯控制標準，海水淡化余氯控制標準設備廠家按照要求≤0.1mg/L，即執行現在的標準0.01～0.1mg/L，建議調整電廠的海水余氯控制標準：若在冷凝器出口處取樣，建議標準為0.01～0.1mg/L；若在機組板式換熱器進口處取樣，建議標準為0.2～0.5mg/L。

4 結語

由于我國至今尚未制定冷卻水加氯濃度及余氯排放標準，而余氯在海水冷卻水中的衰減會直接決定加氯的方式及濃度[2]，因此該電廠的生產制度、海水冷卻水加氯濃度和余氯排放標準的制定、余氯環境行為和范圍及風險評價等均可供參考。