电解海水制氯系统运行常见故障分析

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　　【摘 要】电解海水制氯系统是发电厂普遍应用的杀菌灭藻系统，主要设备有整流变压器、整流器、电解槽等，电解过程中持续产生氢气，属于易燃易爆气体，具有一定风险，对设备系统可能发生的故障缺陷必须高度重视，有效及时处理，对风险进行有效控制，本文针对电解海水制氯系统运行特点，结合设备运行性能，主要从设备可能发生的缺陷进行描述，并阐述解决方案，以便于全面提高海水制氯系统的设备健康及安全管理水平。
　　【关键词】电解槽;整流器;隔离钉
　　中图分类号： TE974 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）20-0050-002
　　DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.021
　　0 概述
　　为抑制海水中微生物和有机物的凝汽器中管线生长成污泥垢，降低热交换效率，采用冷却水中加入次氯酸钠的方法。利用电解海水生产出次氯酸钠，并以一定剂量加入到凝汽器中。电解海水制氯系统运行电流高，副产物为氢气，存在一定的工业安全风险，因此设备运行的可靠性尤为重要，必须关注洗头膏各项缺陷的处理，主要发生缺陷的设备主要有：整流器、电解槽、连接管线、清洗过滤器等，本文从设备原理，系统流程，以及各主要设备可能发生的缺陷及缺陷处理方法来阐述电解海水制氯系统的常见故障。
　　1 电解海水制氯主要设备介绍
　　1.1 主要工艺流程
　　海水→预过滤器→海水泵→自动冲洗过滤器→次酸钠发生器→贮存箱→投药泵→加药点
　　1.2 电解槽
　　电解槽由阴、阳极板组成，极板的有两种方式：一种是平行板式，另一种是圆筒式。电解槽一般要求海水进水氯离子大于8000mg/L，海水温度大于5度，未收到油及有机物污染。海水注入电解槽中，在直流电流的作用下海水发生电离反应：
　　NaCl-----Na++CL-
　　H2O---H++OH-
　　阳极发生失电子反应：
　　2CL--2e----CL2
　　阴极发生的反应：
　　2H++2e---H2
　　溶液发生反应：
　　Na++OH-----NaOH
　　NaOH+CL2---NaCLO+NaCL+H2O
　　NaCL+H2O电解----NaCLO+H2
　　电解槽电解出氢气排放至大气中，电解过程会产生大量沉淀并使电解槽阴阳极板结垢，主要成分为氢氧化钙、氢氧化镁。
　　电解槽阳极网主要材质为钛涂多元贵金属，阴极板为哈氏合金。
　　阳极网电极寿命大于五年，阴极板电极寿命大于40年。
　　在100%法拉弟电流条件下，电解槽每产生1KG/H同时产生0.32Nm3氢气。如果法拉第电流效率为85%，则产生0.385Nm3，若每小时产氯量为150KG/H，则产生57.75Nm3。因此产生大量氢气，电解间必须在每个电解槽屋顶设置氫气浓度报警探头，并设计氢气浓度报警仪。
　　每个电解槽都设有额定电压，电解槽运行时需要关注电解槽槽压。
　　1.3 整流器
　　电解槽的直流电压是通过整流器将交流电压变为直流电压的，整流器主要包括：硅整流;整流器控制板，触发板，霍尔元件等组成。硅整流运行时需要冷却水运行防止运行中硅整流温度过高。整流器控制板上设有调节电流按钮，对整流器输出电流大小进行控制。整流器设有报警：冷却水压力低，整流器过电流、过电压、快熔故障等报警。
　　1.4 自清洗过滤器
　　自清洗过滤器对原海水进行过滤，内部设置滤网，过滤海水，保证进入电解槽的海水水质，一般设有一二级过滤器。
　　1.5 酸洗设备
　　电解槽运行一段时间后阴阳极之间会形成沉淀结垢，会导致阴阳极板间连接短路，导致运行电解槽电流增加，短路，用于电解槽中产生大量氢气，会有氢气爆燃的风险。因此必须定期进行酸洗，除去阴阳极表面结垢，恢复电解槽洁净表面，保证电解槽运行安全。
　　2 电解海水制氯设备常见故障分析
　　2.1 电解槽
　　1）电解槽连接管线缺陷
　　电解槽运行一段时间后，运行管线主要是电解槽出口管线主要材质为PVC，因此电解槽温度探头连接处及电解槽出口管与出药母管三通连接处，及各出口管线法兰连接处容易有漏点。建议在冬季设备停运期间对容易泄漏反复维修的设备进行更换，维修人员提请对管线备件进行准备，管道泄漏会泄漏氢气，因此会存在工业安全风险。运行人员在管线泄漏期间需要佩戴便携式氢表进入电解间，如果发现氢气含量异常升高，需要持续关注，马上查找管道漏点。
　　如果由于房间通风系统设计问题，那必须对通风相关设备检查：百叶窗是否通风良好：干净无堵塞，通风机进出口是否干净，通风量是否满足要求，如果不符合要求，则需要变更加装排氢风机，检查排风帽是否按照设计施工，如果未按设计施工图纸施工，需要恢复设计。
　　2）电解槽隔离钉脱落
　　电解槽在运行中会对阳极网冲刷，会产生晃动，如果隔离钉缺少会造成阴阳极板接触，在运行中会产生火花，会有短路或氢爆的风险。因此维修及运行人员必须定期检查电解槽隔离钉是否脱落，及时更换隔离钉或增加隔离钉数量，可靠隔离阴阳极板。
　　3）电解槽阴阳极短路打火花
　　电解槽在隔离钉脱落或积盐较多，海水有杂质情况下，阴阳极板会导通，会产生打火花现象，如果出现打火花现象，必须马上停运该列电解槽。待维修人员确认原因处理完毕后方可重新启动，如果是杂质及结垢较多造成短路现象，则应对电解槽酸洗，冲洗合格后投运电解槽。
　　4）电解槽阳极网损坏。
　　电解槽的运行中如果发生短路现象，可能会对阳极网及阴极板造成损坏，因此必须对损坏设设备更换，方可重新投运。 　　2.2 整流器
　　1）整流器触发板输出异常，导致整流器升电流过程中电流波动，整流变异响。
　　整流器触发板是整流器控制中心，如果发生运行异常，整流器电流输出就会不稳定，造成整流器电流波动，整流器触发板也会受电磁信号干扰也会输出异常，因此必须更换运行性能稳定的触发板，任何时候，在整流器停运后需要将整流器控制电源断开，消除残余电压与电流，确保整流器再次投运时运行的稳定性。停运整流器后，运行人员在电解槽未通水的情况下，需要将整流变10Kv开关断开，并排空电解槽，防止停运时微电解损坏设备，造成设备损坏风险。
　　2）整流器觸发板异常会导致电流击穿可控硅，可以导致整流变一次电流升高。
　　整流器触发板输出异常可能会导致硅整流元件被击穿，造成整流变一次侧电流升高，超出额定电流。
　　3）整流器冷却水管泄漏，导致整流器无法投运，硅整流冷却水如果泄漏，会有触电的风险，因此必须将整流器停运，整流变10千伏开关断开，确保设备处于安全状态，在对整流器冷却水管线维修，每年电解槽停运期间需要对整流器冷却水管接头处检查，如有变形及时更换。检修后投运时必须检查所投运冷却水管是否充满水，无空气，否则运行中会引起可控硅过热损坏。
　　2.3 一二级自清洗过滤器
　　1）运行中差压升高，对其手动多次反洗无效，需要对过滤器进行解体检修。
　　运行中对海水水质变化情况跟踪，当海水水质发生变化时，关注自清洗过滤器前后压差，可以采取手动强制反洗的方法，恢复压差至正常值。
　　2.4 次氯酸钠贮存槽
　　1）电解槽运行过程中会产生大量沉淀聚集在次氯酸钠储存罐中，运行人员会通过对次氯酸钠贮存罐定期排污的方法，对次氯酸钠贮存罐排污，防止贮存罐内积累盐过多，堵塞液位计及出药系统。因此当发生堵塞液位计及液位计底部根阀时，对液位计或贮存罐隔离维修。
　　2）次氯酸钠贮存罐喷药。次氯酸钠贮存罐是由上部进水，进水管线出水时由于流量大，会通过贮存罐上部的排氢口溢出地面。因此必须建议将入口管线出药处加一缓冲的弯头，对进水有所缓冲，防止药液溅出罐外面。
　　3 电解海水制氯设计优化项目
　　1）次氯酸钠贮存罐底部设有利于排污的有一定斜度的排污空间，有利于贮存罐排污。
　　2）电解槽在海水升压泵出口母管设有旁路，使一台电解槽检修或酸洗时旁路多余水量。
　　3）电解槽出口设置安全阀，当电解槽超压时泄压用。
　　4）电解槽出口母管距离不易过长，降低氢气泄漏的风险。
　　5）电解槽间通风系统的设计应充分考虑所运行电解槽分配均匀性。
　　6）电解槽生活水进水口与海水之间必须设有逆止阀，防止系统间串水。
　　7）次氯酸钠贮存罐子处应设有排渣池，或其他处理沉渣措施，方便排除次氯酸钠贮存罐积盐。
　　4 结论
　　1）海水制氯电解槽经常发生冒火花缺陷，电解槽内运行时存在氢气，存在爆炸风险。
　　2）整流器缺陷主要是整流器触发板工作性能不稳定造成的，因此触发板性能的稳定直接关系到设备是否能够稳定运行，可控硅及整流变也会受到影响，此缺陷关系到电气的工业安全，在使用相对稳定的整流器触发板后，运行人员在停运整流器后，需要将整流变10Kv开关断开，并排空电解槽，防止停运时微电解损坏设备，造成设备损坏风险。
　　3）电解槽各管路泄漏问题会导致电解间氢气异常升高，氢气浓度高到一定数值会报警，联锁停运运行的电解槽。
　　根据上述介绍的电解海水制氯系统常见故障处理，认为电解槽及整流器相关缺陷会直接影响到电气设备安全，而电解槽管线泄漏会导致电解槽间氢气浓度高报警，次氯酸钠贮存罐积盐也会导致次氯酸钠液位计堵塞，因此在日常运行管理中必须对这些常见缺陷重视，积极探索解决，提高设备健康管理水平。
　　【参考文献】
　　[1]张广文，潘春生.电解海水制氯技术在火电厂的应用[J].东北电力技术.
　　[2]诸红玉，等，凝器器铜管腐蚀研究[J].中国电力，2000.
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