電解海水制氯系統運行常見故障分析

翟純　何毅誠

【摘 要】電解海水制氯系統是發電廠普遍應用的殺菌滅藻系統，主要設備有整流變壓器、整流器、電解槽等，電解過程中持續產生氫氣，屬于易燃易爆氣體，具有一定風險，對設備系統可能發生的故障缺陷必須高度重視，有效及時處理，對風險進行有效控制，本文針對電解海水制氯系統運行特點，結合設備運行性能，主要從設備可能發生的缺陷進行描述，并闡述解決方案，以便于全面提高海水制氯系統的設備健康及安全管理水平。

【關鍵詞】電解槽;整流器;隔離釘

中圖分類號： TE974 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）20-0050-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.021

0 概述

為抑制海水中微生物和有機物的凝汽器中管線生長成污泥垢，降低熱交換效率，采用冷卻水中加入次氯酸鈉的方法。利用電解海水生產出次氯酸鈉，并以一定劑量加入到凝汽器中。電解海水制氯系統運行電流高，副產物為氫氣，存在一定的工業安全風險，因此設備運行的可靠性尤為重要，必須關注洗頭膏各項缺陷的處理，主要發生缺陷的設備主要有：整流器、電解槽、連接管線、清洗過濾器等，本文從設備原理，系統流程，以及各主要設備可能發生的缺陷及缺陷處理方法來闡述電解海水制氯系統的常見故障。

1 電解海水制氯主要設備介紹

1.1 主要工藝流程

海水→預過濾器→海水泵→自動沖洗過濾器→次酸鈉發生器→貯存箱→投藥泵→加藥點

1.2 電解槽

電解槽由陰、陽極板組成，極板的有兩種方式：一種是平行板式，另一種是圓筒式。電解槽一般要求海水進水氯離子大于8000mg/L，海水溫度大于5度，未收到油及有機物污染。海水注入電解槽中，在直流電流的作用下海水發生電離反應：

NaCl-----Na++CL-

H2O---H++OH-

陽極發生失電子反應：

2CL--2e----CL2

陰極發生的反應：

2H++2e---H2

溶液發生反應：

Na++OH-----NaOH

NaOH+CL2---NaCLO+NaCL+H2O

NaCL+H2O電解----NaCLO+H2

電解槽電解出氫氣排放至大氣中，電解過程會產生大量沉淀并使電解槽陰陽極板結垢，主要成分為氫氧化鈣、氫氧化鎂。

電解槽陽極網主要材質為鈦涂多元貴金屬，陰極板為哈氏合金。

陽極網電極壽命大于五年，陰極板電極壽命大于40年。

在100%法拉弟電流條件下，電解槽每產生1KG/H同時產生0.32Nm3氫氣。如果法拉第電流效率為85%，則產生0.385Nm3，若每小時產氯量為150KG/H，則產生57.75Nm3。因此產生大量氫氣，電解間必須在每個電解槽屋頂設置氫氣濃度報警探頭，并設計氫氣濃度報警儀。

每個電解槽都設有額定電壓，電解槽運行時需要關注電解槽槽壓。

1.3 整流器

電解槽的直流電壓是通過整流器將交流電壓變為直流電壓的，整流器主要包括：硅整流;整流器控制板，觸發板，霍爾元件等組成。硅整流運行時需要冷卻水運行防止運行中硅整流溫度過高。整流器控制板上設有調節電流按鈕，對整流器輸出電流大小進行控制。整流器設有報警：冷卻水壓力低，整流器過電流、過電壓、快熔故障等報警。

1.4 自清洗過濾器

自清洗過濾器對原海水進行過濾，內部設置濾網，過濾海水，保證進入電解槽的海水水質，一般設有一二級過濾器。

1.5 酸洗設備

電解槽運行一段時間后陰陽極之間會形成沉淀結垢，會導致陰陽極板間連接短路，導致運行電解槽電流增加，短路，用于電解槽中產生大量氫氣，會有氫氣爆燃的風險。因此必須定期進行酸洗，除去陰陽極表面結垢，恢復電解槽潔凈表面，保證電解槽運行安全。

2 電解海水制氯設備常見故障分析

2.1 電解槽

1）電解槽連接管線缺陷

電解槽運行一段時間后，運行管線主要是電解槽出口管線主要材質為PVC，因此電解槽溫度探頭連接處及電解槽出口管與出藥母管三通連接處，及各出口管線法蘭連接處容易有漏點。建議在冬季設備停運期間對容易泄漏反復維修的設備進行更換，維修人員提請對管線備件進行準備，管道泄漏會泄漏氫氣，因此會存在工業安全風險。運行人員在管線泄漏期間需要佩戴便攜式氫表進入電解間，如果發現氫氣含量異常升高，需要持續關注，馬上查找管道漏點。

如果由于房間通風系統設計問題，那必須對通風相關設備檢查：百葉窗是否通風良好：干凈無堵塞，通風機進出口是否干凈，通風量是否滿足要求，如果不符合要求，則需要變更加裝排氫風機，檢查排風帽是否按照設計施工，如果未按設計施工圖紙施工，需要恢復設計。

2）電解槽隔離釘脫落

電解槽在運行中會對陽極網沖刷，會產生晃動，如果隔離釘缺少會造成陰陽極板接觸，在運行中會產生火花，會有短路或氫爆的風險。因此維修及運行人員必須定期檢查電解槽隔離釘是否脫落，及時更換隔離釘或增加隔離釘數量，可靠隔離陰陽極板。

3）電解槽陰陽極短路打火花

電解槽在隔離釘脫落或積鹽較多，海水有雜質情況下，陰陽極板會導通，會產生打火花現象，如果出現打火花現象，必須馬上停運該列電解槽。待維修人員確認原因處理完畢后方可重新啟動，如果是雜質及結垢較多造成短路現象，則應對電解槽酸洗，沖洗合格后投運電解槽。

4）電解槽陽極網損壞。

電解槽的運行中如果發生短路現象，可能會對陽極網及陰極板造成損壞，因此必須對損壞設設備更換，方可重新投運。

2.2 整流器

1）整流器觸發板輸出異常，導致整流器升電流過程中電流波動，整流變異響。

整流器觸發板是整流器控制中心，如果發生運行異常，整流器電流輸出就會不穩定，造成整流器電流波動，整流器觸發板也會受電磁信號干擾也會輸出異常，因此必須更換運行性能穩定的觸發板，任何時候，在整流器停運后需要將整流器控制電源斷開，消除殘余電壓與電流，確保整流器再次投運時運行的穩定性。停運整流器后，運行人員在電解槽未通水的情況下，需要將整流變10Kv開關斷開，并排空電解槽，防止停運時微電解損壞設備，造成設備損壞風險。

2）整流器觸發板異常會導致電流擊穿可控硅，可以導致整流變一次電流升高。

整流器觸發板輸出異常可能會導致硅整流元件被擊穿，造成整流變一次側電流升高，超出額定電流。

3）整流器冷卻水管泄漏，導致整流器無法投運，硅整流冷卻水如果泄漏，會有觸電的風險，因此必須將整流器停運，整流變10千伏開關斷開，確保設備處于安全狀態，在對整流器冷卻水管線維修，每年電解槽停運期間需要對整流器冷卻水管接頭處檢查，如有變形及時更換。檢修后投運時必須檢查所投運冷卻水管是否充滿水，無空氣，否則運行中會引起可控硅過熱損壞。

2.3 一二級自清洗過濾器

1）運行中差壓升高，對其手動多次反洗無效，需要對過濾器進行解體檢修。

運行中對海水水質變化情況跟蹤，當海水水質發生變化時，關注自清洗過濾器前后壓差，可以采取手動強制反洗的方法，恢復壓差至正常值。

2.4 次氯酸鈉貯存槽

1）電解槽運行過程中會產生大量沉淀聚集在次氯酸鈉儲存罐中，運行人員會通過對次氯酸鈉貯存罐定期排污的方法，對次氯酸鈉貯存罐排污，防止貯存罐內積累鹽過多，堵塞液位計及出藥系統。因此當發生堵塞液位計及液位計底部根閥時，對液位計或貯存罐隔離維修。

2）次氯酸鈉貯存罐噴藥。次氯酸鈉貯存罐是由上部進水，進水管線出水時由于流量大，會通過貯存罐上部的排氫口溢出地面。因此必須建議將入口管線出藥處加一緩沖的彎頭，對進水有所緩沖，防止藥液濺出罐外面。

3 電解海水制氯設計優化項目

1）次氯酸鈉貯存罐底部設有利于排污的有一定斜度的排污空間，有利于貯存罐排污。

2）電解槽在海水升壓泵出口母管設有旁路，使一臺電解槽檢修或酸洗時旁路多余水量。

3）電解槽出口設置安全閥，當電解槽超壓時泄壓用。

4）電解槽出口母管距離不易過長，降低氫氣泄漏的風險。

5）電解槽間通風系統的設計應充分考慮所運行電解槽分配均勻性。

6）電解槽生活水進水口與海水之間必須設有逆止閥，防止系統間串水。

7）次氯酸鈉貯存罐子處應設有排渣池，或其他處理沉渣措施，方便排除次氯酸鈉貯存罐積鹽。

4 結論

1）海水制氯電解槽經常發生冒火花缺陷，電解槽內運行時存在氫氣，存在爆炸風險。

2）整流器缺陷主要是整流器觸發板工作性能不穩定造成的，因此觸發板性能的穩定直接關系到設備是否能夠穩定運行，可控硅及整流變也會受到影響，此缺陷關系到電氣的工業安全，在使用相對穩定的整流器觸發板后，運行人員在停運整流器后，需要將整流變10Kv開關斷開，并排空電解槽，防止停運時微電解損壞設備，造成設備損壞風險。

3）電解槽各管路泄漏問題會導致電解間氫氣異常升高，氫氣濃度高到一定數值會報警，聯鎖停運運行的電解槽。

根據上述介紹的電解海水制氯系統常見故障處理，認為電解槽及整流器相關缺陷會直接影響到電氣設備安全，而電解槽管線泄漏會導致電解槽間氫氣濃度高報警，次氯酸鈉貯存罐積鹽也會導致次氯酸鈉液位計堵塞，因此在日常運行管理中必須對這些常見缺陷重視，積極探索解決，提高設備健康管理水平。

【參考文獻】

[1]張廣文，潘春生.電解海水制氯技術在火電廠的應用[J].東北電力技術.

[2]諸紅玉，等，凝器器銅管腐蝕研究[J].中國電力，2000.