電解海水制氯系統(tǒng)運(yùn)行常見故障分析

翟純　何毅誠

【摘 要】電解海水制氯系統(tǒng)是發(fā)電廠普遍應(yīng)用的殺菌滅藻系統(tǒng)，主要設(shè)備有整流變壓器、整流器、電解槽等，電解過程中持續(xù)產(chǎn)生氫氣，屬于易燃易爆氣體，具有一定風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)設(shè)備系統(tǒng)可能發(fā)生的故障缺陷必須高度重視，有效及時(shí)處理，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效控制，本文針對(duì)電解海水制氯系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行性能，主要從設(shè)備可能發(fā)生的缺陷進(jìn)行描述，并闡述解決方案，以便于全面提高海水制氯系統(tǒng)的設(shè)備健康及安全管理水平。

【關(guān)鍵詞】電解槽;整流器;隔離釘

中圖分類號(hào)： TE974 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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(jī)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(chǎn)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(tǒng)運(yùn)行電流高，副產(chǎn)物為氫氣，存在一定的工業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，因此設(shè)備運(yùn)行的可靠性尤為重要，必須關(guān)注洗頭膏各項(xiàng)缺陷的處理，主要發(fā)生缺陷的設(shè)備主要有：整流器、電解槽、連接管線、清洗過濾器等，本文從設(shè)備原理，系統(tǒng)流程，以及各主要設(shè)備可能發(fā)生的缺陷及缺陷處理方法來闡述電解海水制氯系統(tǒng)的常見故障。

1 電解海水制氯主要設(shè)備介紹

1.1 主要工藝流程

海水→預(yù)過濾器→海水泵→自動(dòng)沖洗過濾器→次酸鈉發(fā)生器→貯存箱→投藥泵→加藥點(diǎn)

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(jìn)水氯離子大于8000mg/L，海水溫度大于5度，未收到油及有機(jī)物污染。海水注入電解槽中，在直流電流的作用下海水發(fā)生電離反應(yīng)：

NaCl-----Na++CL-

H2O---H++OH-

陽極發(fā)生失電子反應(yīng)：

2CL--2e----CL2

陰極發(fā)生的反應(yīng)：

2H++2e---H2

溶液發(fā)生反應(yīng)：

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(huì)產(chǎn)生大量沉淀并使電解槽陰陽極板結(jié)垢，主要成分為氫氧化鈣、氫氧化鎂。

電解槽陽極網(wǎng)主要材質(zhì)為鈦涂多元貴金屬，陰極板為哈氏合金。

陽極網(wǎng)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(chǎn)生1KG/H同時(shí)產(chǎn)生0.32Nm3氫氣。如果法拉第電流效率為85%，則產(chǎn)生0.385Nm3，若每小時(shí)產(chǎn)氯量為150KG/H，則產(chǎn)生57.75Nm3。因此產(chǎn)生大量氫氣，電解間必須在每個(gè)電解槽屋頂設(shè)置氫氣濃度報(bào)警探頭，并設(shè)計(jì)氫氣濃度報(bào)警儀。

每個(gè)電解槽都設(shè)有額定電壓，電解槽運(yùn)行時(shí)需要關(guān)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?yōu)橹绷麟妷旱?，整流器主要包括：硅整?整流器控制板，觸發(fā)板，霍爾元件等組成。硅整流運(yùn)行時(shí)需要冷卻水運(yùn)行防止運(yùn)行中硅整流溫度過高。整流器控制板上設(shè)有調(diào)節(jié)電流按鈕，對(duì)整流器輸出電流大小進(jìn)行控制。整流器設(shè)有報(bào)警：冷卻水壓力低，整流器過電流、過電壓、快熔故障等報(bào)警。

1.4 自清洗過濾器

自清洗過濾器對(duì)原海水進(jìn)行過濾，內(nèi)部設(shè)置濾網(wǎng)，過濾海水，保證進(jìn)入電解槽的海水水質(zhì)，一般設(shè)有一二級(jí)過濾器。

1.5 酸洗設(shè)備

電解槽運(yùn)行一段時(shí)間后陰陽極之間會(huì)形成沉淀結(jié)垢，會(huì)導(dǎo)致陰陽極板間連接短路，導(dǎo)致運(yùn)行電解槽電流增加，短路，用于電解槽中產(chǎn)生大量氫氣，會(huì)有氫氣爆燃的風(fēng)險(xiǎn)。因此必須定期進(jìn)行酸洗，除去陰陽極表面結(jié)垢，恢復(fù)電解槽潔凈表面，保證電解槽運(yùn)行安全。

2 電解海水制氯設(shè)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(yùn)行一段時(shí)間后，運(yùn)行管線主要是電解槽出口管線主要材質(zhì)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(diǎn)。建議在冬季設(shè)備停運(yùn)期間對(duì)容易泄漏反復(fù)維修的設(shè)備進(jìn)行更換，維修人員提請(qǐng)對(duì)管線備件進(jìn)行準(zhǔn)備，管道泄漏會(huì)泄漏氫氣，因此會(huì)存在工業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。運(yùn)行人員在管線泄漏期間需要佩戴便攜式氫表進(jìn)入電解間，如果發(fā)現(xiàn)氫氣含量異常升高，需要持續(xù)關(guān)注，馬上查找管道漏點(diǎn)。

如果由于房間通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題，那必須對(duì)通風(fēng)相關(guān)設(shè)備檢查：百葉窗是否通風(fēng)良好：干凈無堵塞，通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口是否干凈，通風(fēng)量是否滿足要求，如果不符合要求，則需要變更加裝排氫風(fēng)機(jī)，檢查排風(fēng)帽是否按照設(shè)計(jì)施工，如果未按設(shè)計(jì)施工圖紙施工，需要恢復(fù)設(shè)計(jì)。

2）電解槽隔離釘脫落

電解槽在運(yùn)行中會(huì)對(duì)陽極網(wǎng)沖刷，會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，如果隔離釘缺少會(huì)造成陰陽極板接觸，在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生火花，會(huì)有短路或氫爆的風(fēng)險(xiǎn)。因此維修及運(yùn)行人員必須定期檢查電解槽隔離釘是否脫落，及時(shí)更換隔離釘或增加隔離釘數(shù)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(zhì)情況下，陰陽極板會(huì)導(dǎo)通，會(huì)產(chǎn)生打火花現(xiàn)象，如果出現(xiàn)打火花現(xiàn)象，必須馬上停運(yùn)該列電解槽。待維修人員確認(rèn)原因處理完畢后方可重新啟動(dòng)，如果是雜質(zhì)及結(jié)垢較多造成短路現(xiàn)象，則應(yīng)對(duì)電解槽酸洗，沖洗合格后投運(yùn)電解槽。

4）電解槽陽極網(wǎng)損壞。

電解槽的運(yùn)行中如果發(fā)生短路現(xiàn)象，可能會(huì)對(duì)陽極網(wǎng)及陰極板造成損壞，因此必須對(duì)損壞設(shè)設(shè)備更換，方可重新投運(yùn)。

2.2 整流器

1）整流器觸發(fā)板輸出異常，導(dǎo)致整流器升電流過程中電流波動(dòng)，整流變異響。

整流器觸發(fā)板是整流器控制中心，如果發(fā)生運(yùn)行異常，整流器電流輸出就會(huì)不穩(wěn)定，造成整流器電流波動(dòng)，整流器觸發(fā)板也會(huì)受電磁信號(hào)干擾也會(huì)輸出異常，因此必須更換運(yùn)行性能穩(wěn)定的觸發(fā)板，任何時(shí)候，在整流器停運(yùn)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(yùn)時(shí)運(yùn)行的穩(wěn)定性。停運(yùn)整流器后，運(yùn)行人員在電解槽未通水的情況下，需要將整流變10Kv開關(guān)斷開，并排空電解槽，防止停運(yùn)時(shí)微電解損壞設(shè)備，造成設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)。

2）整流器觸發(fā)板異常會(huì)導(dǎo)致電流擊穿可控硅，可以導(dǎo)致整流變一次電流升高。

整流器觸發(fā)板輸出異?？赡軙?huì)導(dǎo)致硅整流元件被擊穿，造成整流變一次側(cè)電流升高，超出額定電流。

3）整流器冷卻水管泄漏，導(dǎo)致整流器無法投運(yùn)，硅整流冷卻水如果泄漏，會(huì)有觸電的風(fēng)險(xiǎn)，因此必須將整流器停運(yùn)，整流變10千伏開關(guān)斷開，確保設(shè)備處于安全狀態(tài)，在對(duì)整流器冷卻水管線維修，每年電解槽停運(yùn)期間需要對(duì)整流器冷卻水管接頭處檢查，如有變形及時(shí)更換。檢修后投運(yùn)時(shí)必須檢查所投運(yùn)冷卻水管是否充滿水，無空氣，否則運(yùn)行中會(huì)引起可控硅過熱損壞。

2.3 一二級(jí)自清洗過濾器

1）運(yùn)行中差壓升高，對(duì)其手動(dòng)多次反洗無效，需要對(duì)過濾器進(jìn)行解體檢修。

運(yùn)行中對(duì)海水水質(zhì)變化情況跟蹤，當(dāng)海水水質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，關(guān)注自清洗過濾器前后壓差，可以采取手動(dòng)強(qiáng)制反洗的方法，恢復(fù)壓差至正常值。

2.4 次氯酸鈉貯存槽

1）電解槽運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量沉淀聚集在次氯酸鈉儲(chǔ)存罐中，運(yùn)行人員會(huì)通過對(duì)次氯酸鈉貯存罐定期排污的方法，對(duì)次氯酸鈉貯存罐排污，防止貯存罐內(nèi)積累鹽過多，堵塞液位計(jì)及出藥系統(tǒng)。因此當(dāng)發(fā)生堵塞液位計(jì)及液位計(jì)底部根閥時(shí)，對(duì)液位計(jì)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(jìn)水，進(jìn)水管線出水時(shí)由于流量大，會(huì)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(duì)進(jìn)水有所緩沖，防止藥液濺出罐外面。

3 電解海水制氯設(shè)計(jì)優(yōu)化項(xiàng)目

1）次氯酸鈉貯存罐底部設(shè)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(shè)有旁路，使一臺(tái)電解槽檢修或酸洗時(shí)旁路多余水量。

3）電解槽出口設(shè)置安全閥，當(dāng)電解槽超壓時(shí)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(fēng)險(xiǎn)。

5）電解槽間通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮所運(yùn)行電解槽分配均勻性。

6）電解槽生活水進(jìn)水口與海水之間必須設(shè)有逆止閥，防止系統(tǒng)間串水。

7）次氯酸鈉貯存罐子處應(yīng)設(shè)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(jié)論

1）海水制氯電解槽經(jīng)常發(fā)生冒火花缺陷，電解槽內(nèi)運(yùn)行時(shí)存在氫氣，存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

2）整流器缺陷主要是整流器觸發(fā)板工作性能不穩(wěn)定造成的，因此觸發(fā)板性能的穩(wěn)定直接關(guān)系到設(shè)備是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行，可控硅及整流變也會(huì)受到影響，此缺陷關(guān)系到電氣的工業(yè)安全，在使用相對(duì)穩(wěn)定的整流器觸發(fā)板后，運(yùn)行人員在停運(yùn)整流器后，需要將整流變10Kv開關(guān)斷開，并排空電解槽，防止停運(yùn)時(shí)微電解損壞設(shè)備，造成設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)。

3）電解槽各管路泄漏問題會(huì)導(dǎo)致電解間氫氣異常升高，氫氣濃度高到一定數(shù)值會(huì)報(bào)警，聯(lián)鎖停運(yùn)運(yùn)行的電解槽。

根據(jù)上述介紹的電解海水制氯系統(tǒng)常見故障處理，認(rèn)為電解槽及整流器相關(guān)缺陷會(huì)直接影響到電氣設(shè)備安全，而電解槽管線泄漏會(huì)導(dǎo)致電解槽間氫氣濃度高報(bào)警，次氯酸鈉貯存罐積鹽也會(huì)導(dǎo)致次氯酸鈉液位計(jì)堵塞，因此在日常運(yùn)行管理中必須對(duì)這些常見缺陷重視，積極探索解決，提高設(shè)備健康管理水平。

【參考文獻(xiàn)】

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