海水加氯系統改進研究

韓永紅

摘要：通過分析次氯酸鈉生產與分配系統現有設計，研究產能及相關標準，優(yōu)化設計系統，滿足使用泵連續(xù)加藥及相關備用要求，優(yōu)化設計海水沖洗加藥管路方案，必要時可以使用海水泵對加藥管道進行帶壓沖洗，避免加藥管道堵塞及使用酸洗管道造成的排放超標。

關鍵詞：海水;加氯系統;連續(xù)帶壓加氯;帶壓沖洗

一、研究內容和目的

1.1 研究內容

1.1.1 功能

次氯酸鈉生產與分配系統主系統位于制氯站（91UTL），海水泵及相關閥門、儀表設備位于聯合泵房，它的功能是通過電解海水，產生次氯酸鈉溶液，并向循環(huán)水、重要廠用水系統、海水淡化取水系統的管路投加。次氯酸鈉 溶液能殺死海水中的海生物，抑制其在海水管路上吸附滋生，保證管路和設備暢通，從而達到凝汽器和熱交換器有良好的傳熱性能的目的。

循環(huán)水系統、重要廠用水系統、海水淡化取水系統為海水直流系統，1#機組海水總取水量約為32.82m3/s。

1.1.2次氯酸鈉生產與分配系統工藝流程

海水經過位于聯合泵房（11UQA）內的海水泵（1用1備）升壓后，通過綜 合廊道（91UYZ）進入制氯站（91UTL）內的自清洗過濾器（1用1備），除去 海水中的較大的顆粒物質后，進入電解槽組。變壓整流裝置（2臺）將10kV的 交流電轉化成直流電供給電解槽組。流經電解槽組的海水被直流電電解產生次氯 酸鈉溶液及氫氣進入次氯酸鈉儲罐，同時產生微量氯氣。次氯酸鈉儲罐共2臺， 設置在廠房外，氫氣在次氯酸鈉儲罐頂部通過空氣自然稀釋并排到大氣中。如次氯酸鈉生產過程中設置中間排氫裝置，應考慮相關的防爆設計。

根據不同的運行條件，采用重力自流連續(xù)投加或沖擊投加的方式投加有效氯。 聯合泵房采用重力流連續(xù)投加有效氯后，各加藥點處保證加藥后海水中有效氯濃 度為1 mg/L;取水頭部采用沖擊投加（2次/天，2小時/次）有效氯后，加藥點處的海水中有效氯濃度為3 mg/L。

1.1.3系統出力

1號機組共1套電解海水制氯裝置，每套電解海水制氯裝置有2條生產線，每條生產線含2列電解槽組。考慮2號機組循環(huán)水流量，1號機組每條生產線有效氯 產量為185kg/h，2條生產線供1 號機組使用，每條生產線可以分別獨立運行，也可以同時運行。

1.1.4電解海水制氯的原理

電解海水產生的有效氯通過連續(xù)加藥的方式至取水頭部和聯合泵房（11UQA）各加藥點，以抑制海水各回路海生物的生長。

電解海水時產生以下反應：

平衡反應（1）、（2）和（3）的運動方向主要取決于pH值和環(huán)境溫度。

當海水pH值約為8～8.5，且溫度高達15℃時，所有的分子態(tài)消失，當量的活性氯由約80%的次氯酸鈉（NaClO）和約20%的次氯酸（HClO）的次氯酸根離子混合物組成。

1.2研究必要性

冷卻水殺菌劑加藥量應經試驗確定，宜控制凝汽器冷卻水出口中余氯量為0. Img/L?0. 5mg/L，或按下列數據設計：對于海水直流冷卻系統，宜連續(xù)投加氧化性殺菌劑，加藥量宜按lmg/L設計，當配合沖擊加藥時，宜為每天1次?3次，沖 擊加藥量宜按2mg/L?4mg/L設計，每次持續(xù)時間宜為0. 5h? lh;當采用間斷加藥時，宜為每天1次?3次，加藥量宜按 2mg/L?4mg/L設計，每次持續(xù)時間宜為2h?3h。對于循環(huán)冷卻 系統，宜釆用間斷加藥方式，宜為每天1次?3次，循環(huán)水加藥量 宜按lmg/L?2mg/L設計，每次持續(xù)時間宜為0. 5h?lh，采用二氧化氯殺菌時加藥量可適當降低。海水循環(huán)冷卻系統非氧化性殺菌劑應根據微生物生長情 況定期投加，宜為3d?5d投加一次，加藥量可按在系統保有水量中為5mg/L?6mg/L計算。

加氯管道采用重力自流，海水中的鈣、鎂等離子形成的沉積物會堵塞加氯管道，為了及時去除這些積垢，需要定期進行酸洗，但是排放酸會對于環(huán)境污染也不允許超范圍排放，需要研究解決方案滿足加氯及排放需要。

1.3研究目的

本課題研究期望形成研究加氯方案，滿足加氯及環(huán)境排放要求。

海水經自動預沖洗過濾器過濾后，由海水升壓泵提升進入自動沖洗過濾器，經細網過濾后注入次氯酸鈉發(fā)生器電解槽進行電解，生成的次氯酸鈉溶液進入次氯酸鈉貯存罐。當貯存罐液位達到一定高度時，次氯酸鈉溶液通過連續(xù)加藥泵和沖擊加藥泵自動加注到加藥點。

發(fā)生器在電解過程中產生的副產物氫氣隨同電解液一起被送入次氯酸鈉貯存罐，經過風機鼓風由貯存罐頂部風帽安全排放至大氣。

必要時，可由海水升壓泵后引海水對加藥管道進行帶壓重新，防止加藥管道堵塞。

電解過程中，一些主要由海水中的鈣、鎂等離子引起的沉積物會在陰極表面形成。導致槽電壓上升，電流效率下降，電極間距減小，嚴重時會造成電極間短路。為了及時去除這些積垢，保證電解槽長期、穩(wěn)定、高效運行，電解海水制氯裝置專門配置了一套酸洗系統。只要定期將酸洗箱中5～8%左右的稀鹽酸注入電解槽中，讓酸洗液在發(fā)生器、酸洗泵和酸洗箱之間循環(huán)一段時間即可。

3結論

次氯酸鈉生產與分配系統（90QCU）通過電解海水產生最大濃度約為1500mg/L的有效氯，有效氯具有毒性，能抑制或殺死海生物的幼蟲或孢子，防止海水各回路（PA、10PUA、10PEA）受海洋生物的污染，而導致傳熱效率降低。

根據不同的運行條件，通過加藥泵采用連續(xù)投加或沖擊投加的方式投加有效氯。聯合泵房采用連續(xù)投加有效氯后，各加藥點處的海水中有效氯濃度為1 ppm，取水頭部采用沖擊投加（3次/天，1小時/次）有效氯后，各加藥點處的海水中有效氯濃度為3 ppm。同時可根據機組的運行情況，對電解裝置生產線的有效氯產量在0～100%之間調整。

必要時，可由海水升壓泵后引海水對加藥管道進行帶壓重新，防止加藥管道堵塞。

總之，經過改進后能夠實現泵的連續(xù)加藥，滿足設計要求，同時也可以使用海水泵進行加藥管道重新，避免管道堵塞及酸洗造成的排放超標。

（中核霞浦核電有限公司?福建?寧德?355100）