電解制氯系統(tǒng)次氯酸鈉含量在線檢測(cè)技術(shù)

陳國(guó)勇 廖佑明

【摘 要】國(guó)內(nèi)外電解海水制氯系統(tǒng)均采用碘量滴定法測(cè)定發(fā)生器出口次氯酸鈉濃度，該方法不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)生器的工作狀態(tài)，僅為發(fā)生器性能考核時(shí)使用。如果采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法，可科學(xué)地決定發(fā)生器的酸洗時(shí)機(jī)，有針對(duì)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(zhǎng)發(fā)生器使用壽命。

【關(guān)鍵詞】余氯測(cè)試;電解制氯;次氯酸鈉;DPD

中圖分類號(hào)： TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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(shù)，制取的次氯酸鈉通過(guò)碘量滴定法定期化驗(yàn)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(cè)試儀在線監(jiān)測(cè)次氯酸鈉含量。

1 電解海水制氯系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 電解海水制氯系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由海水升壓及過(guò)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(guān)鍵設(shè)備組成，多個(gè)雙極性板式電極組成電解槽、多個(gè)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(guò)海水升壓泵升壓、過(guò)濾后進(jìn)入發(fā)生器進(jìn)行電解，產(chǎn)生一定濃度的次氯酸鈉與海水混合進(jìn)入貯存罐，電解過(guò)程中產(chǎn)生的氫氣通過(guò)排氫風(fēng)機(jī)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(guò)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(shí)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(diǎn)

由于海水中含有鈣鎂離子，發(fā)生器在電解的過(guò)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(gè)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(biāo)之一。

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

余氯測(cè)試儀的測(cè)量范圍為0～20mg/l。不宜直接測(cè)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(shí)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(guān)系。因此定期酸洗或者根據(jù)槽電壓決定酸洗時(shí)機(jī)均不科學(xué)。

2 在線檢測(cè)次氯酸鈉含量方案

2.1 系統(tǒng)描述

由于余氯測(cè)試儀測(cè)量范圍有限，而發(fā)生器出口次氯酸鈉含量較高?？刹捎蒙钏♂尩霓k法，測(cè)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(cè)試儀的范圍內(nèi)。

而余氯測(cè)試儀的安裝方式選用流通式，可使測(cè)試結(jié)果更準(zhǔn)確。

2.2 系統(tǒng)組成

測(cè)試系統(tǒng)主要由1個(gè)流通池、1臺(tái)余氯測(cè)試儀和2個(gè)轉(zhuǎn)子流量計(jì)組成。

分別來(lái)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(lái)的清水，同時(shí)進(jìn)入流通池?；旌虾蠼?jīng)過(guò)余氯測(cè)試儀傳感器探頭，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)余氯含量，現(xiàn)場(chǎng)指示儀表和流通池固定在安裝位置附近的墻上。

現(xiàn)場(chǎng)指示儀表帶變送功能，其信號(hào)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(cè)試儀

余氯測(cè)試儀的種類

按測(cè)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(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)造成電催化電極的磨損，且有一定的使用壽命。而比色法測(cè)量更準(zhǔn)確，壽命更長(zhǎng)。本系統(tǒng)選用DPD比色法余氯測(cè)試儀。

余氯測(cè)試儀技術(shù)參數(shù)

在線余氯測(cè)試儀技術(shù)參數(shù)表

3 次氯酸鈉含量測(cè)試方法

（1）新測(cè)試系統(tǒng)安裝：根據(jù)圖3，將流通池和現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)出口管道，轉(zhuǎn)子流量計(jì)垂直安裝。

（2）試運(yùn)行：

打開閉流通池出口門，同時(shí)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(shí)流通池內(nèi)不能聚集被測(cè)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(duì)平衡，流通池內(nèi)多余的被測(cè)液體通過(guò)溢流口排至地溝。

接通余氯測(cè)試儀電源，按使用手冊(cè)設(shè)置好儀表的各項(xiàng)參數(shù)。5分鐘后，儀表測(cè)得的數(shù)據(jù)可作為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)使用。

（3）余氯測(cè)試的維護(hù)

每隔3-5個(gè)月對(duì)電極進(jìn)行一次校準(zhǔn)，校準(zhǔn)前對(duì)電極進(jìn)行清洗。

（4）PLC程序設(shè)計(jì)

余氯測(cè)試儀就地顯示儀表除了實(shí)時(shí)顯示流通池內(nèi)的次氯酸鈉含量外，同時(shí)送出4～20mA電信號(hào)至PLC。PLC在程序設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)滿足如下要求：

工程量整定按4～20mA對(duì)應(yīng)0～20mg/L;

工程量計(jì)算按0.2Ct=20.2Cs計(jì)算，

即：2Ct=101Cs

其中 Ct：發(fā)生器出口次氯酸鈉實(shí)際含量;

Cs：工程量整定后的計(jì)算值

4 結(jié)論

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

從目前多套制氯設(shè)備的使用情況看，發(fā)生器電極結(jié)垢情況嚴(yán)重時(shí)直接影響到電極的使用壽命，主要表現(xiàn)為酸洗維護(hù)不及時(shí)或不正確。不能定量分析發(fā)生器的結(jié)垢情況，運(yùn)行人員只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)定期（如720h）對(duì)發(fā)生器酸洗60分鐘。由于海水中鈣鎂離子含量不同、運(yùn)行電流不一定總在額定狀態(tài)。因此，酸洗周期不應(yīng)該是一個(gè)固定值。如采用在線檢測(cè)的辦法，當(dāng)發(fā)生器產(chǎn)率低于額定產(chǎn)率的80%時(shí)，對(duì)發(fā)生器進(jìn)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。

【參考文獻(xiàn)】

[1]電解海水防污系統(tǒng)中有效氯的研究 陳佼嬌 2006-05-01.

[2]海水電解制氯設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行[J] 何文斌 東北電力技術(shù) 2008（04）.

[3]USEPA 180.1 Other Clean Water Act Test Methods： Microbiological.

[4]Standard Method 2130B Methods Approved to Analyze Drinking Water Samples to Ensure Compliance with Regulations.

[5]METHOD 300.1 DETERMINATION OF INORGANIC ANIONS IN DRINKING WATER BY ION CHROMATOGRAPHY Revision 1.0 John D. Pfaff.