海水加氯系统改进研究

韩永红

摘要：通过分析次氯酸钠生产与分配系统现有设计，研究产能及相关标准，优化设计系统，满足使用泵连续加药及相关备用要求，优化设计海水冲洗加药管路方案，必要时可以使用海水泵对加药管道进行带压冲洗，避免加药管道堵塞及使用酸洗管道造成的排放超标。

关键词：海水;加氯系统;连续带压加氯;带压冲洗

一、研究内容和目的

1.1 研究内容

1.1.1 功能

次氯酸钠生产与分配系统主系统位于制氯站（91UTL），海水泵及相关阀门、仪表设备位于联合泵房，它的功能是通过电解海水，产生次氯酸钠溶液，并向循环水、重要厂用水系统、海水淡化取水系统的管路投加。次氯酸钠 溶液能杀死海水中的海生物，抑制其在海水管路上吸附滋生，保证管路和设备畅通，从而达到凝汽器和热交换器有良好的传热性能的目的。

循环水系统、重要厂用水系统、海水淡化取水系统为海水直流系统，1#机组海水总取水量约为32.82m3/s。

1.1.2次氯酸钠生产与分配系统工艺流程

海水经过位于联合泵房（11UQA）内的海水泵（1用1备）升压后，通过综 合廊道（91UYZ）进入制氯站（91UTL）内的自清洗过滤器（1用1备），除去 海水中的较大的颗粒物质后，进入电解槽组。变压整流装置（2台）将10kV的 交流电转化成直流电供给电解槽组。流经电解槽组的海水被直流电电解产生次氯 酸钠溶液及氢气进入次氯酸钠储罐，同时产生微量氯气。次氯酸钠储罐共2台， 设置在厂房外，氢气在次氯酸钠储罐顶部通过空气自然稀释并排到大气中。如次氯酸钠生产过程中设置中间排氢装置，应考虑相关的防爆设计。

根据不同的运行条件，采用重力自流连续投加或冲击投加的方式投加有效氯。 联合泵房采用重力流连续投加有效氯后，各加药点处保证加药后海水中有效氯浓 度为1 mg/L;取水头部采用冲击投加（2次/天，2小时/次）有效氯后，加药点处的海水中有效氯浓度为3 mg/L。

1.1.3系统出力

1号机组共1套电解海水制氯装置，每套电解海水制氯装置有2条生产线，每条生产线含2列电解槽组。考虑2号机组循环水流量，1号机组每条生产线有效氯 产量为185kg/h，2条生产线供1 号机组使用，每条生产线可以分别独立运行，也可以同时运行。

1.1.4电解海水制氯的原理

电解海水产生的有效氯通过连续加药的方式至取水头部和联合泵房（11UQA）各加药点，以抑制海水各回路海生物的生长。

电解海水时产生以下反应：

平衡反应（1）、（2）和（3）的运动方向主要取决于pH值和环境温度。

当海水pH值约为8～8.5，且温度高达15℃时，所有的分子态消失，当量的活性氯由约80%的次氯酸钠（NaClO）和約20%的次氯酸（HClO）的次氯酸根离子混合物组成。

1.2研究必要性

冷却水杀菌剂加药量应经试验确定，宜控制凝汽器冷却水出口中余氯量为0. Img/L?0. 5mg/L，或按下列数据设计：对于海水直流冷却系统，宜连续投加氧化性杀菌剂，加药量宜按lmg/L设计，当配合冲击加药时，宜为每天1次?3次，冲 击加药量宜按2mg/L?4mg/L设计，每次持续时间宜为0. 5h? lh;当采用间断加药时，宜为每天1次?3次，加药量宜按 2mg/L?4mg/L设计，每次持续时间宜为2h?3h。对于循环冷却 系统，宜釆用间断加药方式，宜为每天1次?3次，循环水加药量 宜按lmg/L?2mg/L设计，每次持续时间宜为0. 5h?lh，采用二氧化氯杀菌时加药量可适当降低。海水循环冷却系统非氧化性杀菌剂应根据微生物生长情 况定期投加，宜为3d?5d投加一次，加药量可按在系统保有水量中为5mg/L?6mg/L计算。

加氯管道采用重力自流，海水中的钙、镁等离子形成的沉积物会堵塞加氯管道，为了及时去除这些积垢，需要定期进行酸洗，但是排放酸会对于环境污染也不允许超范围排放，需要研究解决方案满足加氯及排放需要。

1.3研究目的

本课题研究期望形成研究加氯方案，满足加氯及环境排放要求。

海水经自动预冲洗过滤器过滤后，由海水升压泵提升进入自动冲洗过滤器，经细网过滤后注入次氯酸钠发生器电解槽进行电解，生成的次氯酸钠溶液进入次氯酸钠贮存罐。当贮存罐液位达到一定高度时，次氯酸钠溶液通过连续加药泵和冲击加药泵自动加注到加药点。

发生器在电解过程中产生的副产物氢气随同电解液一起被送入次氯酸钠贮存罐，经过风机鼓风由贮存罐顶部风帽安全排放至大气。

必要时，可由海水升压泵后引海水对加药管道进行带压重新，防止加药管道堵塞。

电解过程中，一些主要由海水中的钙、镁等离子引起的沉积物会在阴极表面形成。导致槽电压上升，电流效率下降，电极间距减小，严重时会造成电极间短路。为了及时去除这些积垢，保证电解槽长期、稳定、高效运行，电解海水制氯装置专门配置了一套酸洗系统。只要定期将酸洗箱中5～8%左右的稀盐酸注入电解槽中，让酸洗液在发生器、酸洗泵和酸洗箱之间循环一段时间即可。

3结论

次氯酸钠生产与分配系统（90QCU）通过电解海水产生最大浓度约为1500mg/L的有效氯，有效氯具有毒性，能抑制或杀死海生物的幼虫或孢子，防止海水各回路（PA、10PUA、10PEA）受海洋生物的污染，而导致传热效率降低。

根据不同的运行条件，通过加药泵采用连续投加或冲击投加的方式投加有效氯。联合泵房采用连续投加有效氯后，各加药点处的海水中有效氯浓度为1 ppm，取水头部采用冲击投加（3次/天，1小时/次）有效氯后，各加药点处的海水中有效氯浓度为3 ppm。同时可根据机组的运行情况，对电解装置生产线的有效氯产量在0～100%之间调整。

必要时，可由海水升压泵后引海水对加药管道进行带压重新，防止加药管道堵塞。

总之，经过改进后能够实现泵的连续加药，满足设计要求，同时也可以使用海水泵进行加药管道重新，避免管道堵塞及酸洗造成的排放超标。

（中核霞浦核电有限公司 福建 宁德 355100）