核电站电解海水制氯的设计研究

核电站电解海水制氯的设计研究

董俊俊刘景伟

董俊俊刘景伟

福建福清核电有限公司福建福清350318

摘要：海水资源本身的含盐量比较高，电解海水能够获得一定的次氯酸钠，并且还具有着成本比较低，安全可靠的特点，这使得大多数的循环水系统、海水淡化取水系统以及重要厂用水系统都有了充足的杀菌除藻剂。本文结合了某核电厂制氯站的设计方案，介绍了电解海水制氯工艺设计的思路，希望能够为我国的电解海水制氯设计水平的提升起到一定的帮助。

关键词：核电站；电解海水；制氯；设计

我国的淡水资源并不是非常行充足，并且我国人口众多，人均资源比较少，现阶段我国的淡水供应形势逐渐加剧，所以在进行工业生产的过程中，应该将海水作为工业用水，这样就能够缓解我国的淡水资源的使用压力。该核电厂的厂址是在滨海地区，在进行运行的过程中将以海水资源为主要的生产用水，这对于我国的淡水资源节约以及环境保护具有着重要的意义。海水中的悬浮物、胶体、微生物、有机物以及贝壳等比较多，并且浑浊程度也比较深，有较大的色度，这就容易导致循环水系统容易出现生物滋生以及堵塞的现象，进而就会导致整个系统的运行状况受到影响，引发一些安全问题。所以在使用海水资源的过程中，要处理好海水腐蚀以及生物滋生的问题。

一、循环冷却水防微生物污损处理介绍

一般在进行循环冷却水防微生物污损处理的方式主要有两种，分别是加液氯以及电解海水制度次氯酸钠。首先就是加液氯的方式，这种方式本身具有着成本低的效果，具有着运行费用比较高的特点，同时含有较强的毒性，容易导致环境污染现象的发生，破坏环境。其次就是电解海水制取次氯酸钠。这种方式与加液氯的特点正好相反。投资成本高，但是运行费用低，并且还不会对周围的环境产生影响。

现阶段下党和国家非常重视环境保护工作，所以为了能够降低环境污染，应该要采用第二种方式进行循环冷却防微生物污损处理方法，也就是进行电解海水制取次氯酸钠。该核电厂所使用的海水中的氯离子浓度比较高，能够满足海水电解制氯方法对于氯离子浓度的要求。

二、电解海水制取次氯酸钠的工作原理分析

一般NaCI主要是以离子状态存在于海水中，而NaCI在电场的影响下就会产生化学反应，阴极表面就会出现H2，阳极出现的CI2就容易与NaOH出现刺激化学反应，从而生成Na-CIO。

而阴阳极之间并不存在一定的隔膜，所以CI2就与会OHˉ发生一定的化学反应，从而生成CIOˉ

ＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ→电解ＮａＣｌＯ＋Ｈ２↑

该项目的电解海水NaCIO发生装置在天然海水中进行电解，能够边制取NaCIO，并且也能够将水体中的微生物等杀灭，从而起到净化水体的作用，避免出现一些生物滋生以及堵塞的现象。

三、设计参数介绍分析

（一）水质指标参数介绍

根据我国的相关规定，次氯酸钠发生装置的环境需要达到一定的要求才能够进行的。海水的水温不能够低于10℃，而周围环境温度则是要控制在0-25℃之间；空气中的最大响度湿度则是不能够超过90%；海水中的氯离子的浓度则是要在10000mg/L以上，并且化学耗氧量要在20mg/L以下，对于锰离子的浓度也有着一定的要求，要在0.1mg/L以下。该核电厂的各项参数都符合规定的各项标准，所以该核电厂的电解海水制氯装置的环境属于正常环境。

（二）循环水量以及冷却方式分析

循环水系统、海水淡化取水系统以及重要厂用水系统都属于海水直流系统，在进行系统的运行的过程中，海水总取水量则是在35立方米每秒。

（三）加药方式分析

不同方式的循环水系统所加的药存在着一定的区别，一般开式循环水系统都会采用氧化型杀菌剂，而闭式系统则是会采用非氧化性杀菌剂。冷却水在进行杀菌剂添加的过程中要对添加的量进行控制，一般都要经过试验来进行确定，出水口的余氯量则是要在0.1-0.5mg/L的范围内。海水直流冷却系统在进行药剂添加的过程中可以采用氧化性杀菌剂连续添加的方式，还有就是间断加药以及配合冲击加药两种。在进行循环冷系统加药的过程中，最好是采用间断加药的方式进行加药。

四、次氯酸钠系统设计

（一）系统的构成部分

一般次氯酸钠系统的构成部分组要有三部分，分别是电解系统、酸洗系统以及冷却系统。

某滨海核电厂电解海水制氯系统

首先电解系统主要包括海水泵、自清洗过滤器、电解槽组、变压器以及整流器等设备。其次就是酸洗系统，酸洗系统主要的设备有酸储罐、碱储罐、卸酸泵、卸碱泵、酸洗箱、酸洗泵、二氧化碳吸收器、酸雾吸收器以及中和泵等。一般海水中的钙镁离子会在阴极形成一些沉淀物，这些沉淀物会影响电解效果，导致电能消耗增加，所以为了能够有效的保障电解，就要进行定期的酸洗工作。酸洗系统能够提供10%的稀盐酸溶液，而稀盐酸溶液则是能够在酸洗泵的作用下，在电解槽以酸洗箱之间来回流动进行酸洗，并且在酸洗之后，中和池则是能够中和废酸液，达到一定的中和标准之后在排除中和池。最后就是冷却系统，冷却系统中的设备有冷却水罐、冷却水泵、冷却水管道泵以及板式换热器等设备。一般在进行电解海水的过程中整流器会产生一定的热量，所以为能够确保整流器的顺利运行就要做好冷却处理，一般主要是采用水冷方式进行整流器冷却。

（二）系统概述分析

在电解系统运行的过程中，在海水泵升压之后，海水进入到自清洗过滤其中，然后将海水中的大颗粒物质进行清除，然后再进入电解槽组，电解槽组所使用的电流主要是依赖于系统中的变压整流装置，它能够将交流电转化成低压电流，从而满足电解槽组的使用，当海水在电解槽组中进行电解之后，所产生的次氯酸钠液体则是能够进入到次氯酸钠储存罐中，此外还会产生一些微量氯气，储存罐中的次氯酸钠则是通过泵或者是重力流输送到相应的加药点。

（三）氢气分离

在进行电解海水的过程中，在阴极会产生一些少量的氢气，为了能够避免发生一些危险事故，就会进行排氢。当前比较常用的排氢方式有两种，分别是次氯酸钠贮罐除氢以及中间除氢。次氯酸钠贮罐除氢的方式按照其

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