电解制氯系统次氯酸钠含量在线检测技术
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【摘 要】国内外电解海水制氯系统均采用碘量滴定法测定发生器出口次氯酸钠浓度，该方法不能实时监测发生器的工作状态，仅为发生器性能考核时使用。如果采用实时监测的方法，可科学地决定发生器的酸洗时机，有针对性的调节次氯酸钠投加量，极大降低发生器的电耗，延长发生器使用寿命。
【关键词】余氯测试;电解制氯;次氯酸钠;DPD
中图分类号： TM623 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）07-0015-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.07.005
0 引言
目前在各海滨电站冷却循环水系统中，广泛采用电解海水制取次氯酸钠防生物污损技术，制取的次氯酸钠通过碘量滴定法定期化验其浓度，该方法原始低效。为了提高工作效率，有效監控发生器产率，可采用余氯测试仪在线监测次氯酸钠含量。
1 电解海水制氯系统简介
1.1 电解海水制氯系统组成
系统由海水升压及过滤系统、电解制氯系统、贮存及排氢系统、酸洗系统、投加系统和电气仪控系统组成。
系统电解制氯子系统由次氯酸钠发生器关键设备组成，多个双极性板式电极组成电解槽、多个电解槽组成发生器。
1.2 电解海水制氯原理
天然海水经过海水升压泵升压、过滤后进入发生器进行电解，产生一定浓度的次氯酸钠与海水混合进入贮存罐，电解过程中产生的氢气通过排氢风机稀释后安全排放到大气（氢气浓度低于1%）。
贮存罐贮存的次氯酸钠溶液通过投药泵加至循环水前池和取水头部。
由于发生器工作一段时间后，海水中的钙镁离子将在发生器电解槽阴极上附着、聚集。将使发生器的槽电压升高、产率降低，继而影响发生器的电解效率和使用寿命。因此，系统中配置了酸洗系统。
1.3 电解海水制氯系统特点
由于海水中含有钙镁离子，发生器在电解的过程中，钙镁离子将在阴极表面形成氢氧化镁和氢氧化钙，附着在阴极表面。将使得发生器槽电压升高、次氯酸钠产率降低。直接影响到整个制氯系统的电耗。
电解海水制氯系统中，电耗为发生器性能考核的重要指标之一。
发生器出口次氯酸钠浓度为1000～2000mg/l。国内外所有制氯系统次氯酸钠含量测定方法均为碘量滴定法。只是在循环水出口安装余氯测试仪，控制加药量。由于循环水系统管网太长，余氯与次氯酸钠投加量有较长时间的迟滞。
余氯测试仪的测量范围为0～20mg/l。不宜直接测定发生器出口次氯酸钠含量。
系统酸洗周期的确定：定时酸洗（720h）或根据槽电压的升幅（单槽升高0.5V）。而电解槽槽压与海水的氯根含量、钙镁离子含量和温度均有一定的关系。因此定期酸洗或者根据槽电压决定酸洗时机均不科学。
2 在线检测次氯酸钠含量方案
2.1 系统描述
由于余氯测试仪测量范围有限，而发生器出口次氯酸钠含量较高。可采用生活水稀释的办法，测试次氯酸钠含量。
电解海水制氯系统中，一般提供一路生活水，用于洗眼器。次氯酸钠含量最高为2000mg/l。如果稀释100倍，刚好在余氯测试仪的范围内。
而余氯测试仪的安装方式选用流通式，可使测试结果更准确。
2.2 系统组成
测试系统主要由1个流通池、1台余氯测试仪和2个转子流量计组成。
分别来自发生器次氯酸钠出口母管的次氯酸钠溶液和生活水管来的清水，同时进入流通池。混合后经过余氯测试仪传感器探头，实时监测余氯含量，现场指示仪表和流通池固定在安装位置附近的墙上。
现场指示仪表带变送功能，其信号送至PLC，其值乘以100和即为发生器出口次氯酸钠含量。
2.3 余氯测试仪
余氯测试仪的种类
按测试方法分为便携式和在线式，本系统选择在线式;
按传感器种类分为电催化电极和DPD比色法。由于海水中含有一定的泥沙，长时间使用会造成电催化电极的磨损，且有一定的使用寿命。而比色法测量更准确，寿命更长。本系统选用DPD比色法余氯测试仪。
余氯测试仪技术参数
在线余氯测试仪技术参数表
3 次氯酸钠含量测试方法
（1）新测试系统安装：根据图3，将流通池和现场显示仪表安装于发生器出口附近的墙壁上，连接好流通池进出口管道，转子流量计垂直安装。
（2）试运行：
打开闭流通池出口门，同时打开次氯酸钠入口门和生活水入口门，调节次氯酸钠流量为200mL/min，生活水流量为20L/min。由于流通池出口门的管径叫大，此时流通池内不能聚集被测液体。然后逐渐调节出口门开度，使流通池内的液位保持相对平衡，流通池内多余的被测液体通过溢流口排至地沟。
接通余氯测试仪电源，按使用手册设置好仪表的各项参数。5分钟后，仪表测得的数据可作为实测数据使用。
（3）余氯测试的维护
每隔3-5个月对电极进行一次校准，校准前对电极进行清洗。
（4）PLC程序设计
余氯测试仪就地显示仪表除了实时显示流通池内的次氯酸钠含量外，同时送出4～20mA电信号至PLC。PLC在程序设计时，应满足如下要求：
工程量整定按4～20mA对应0～20mg/L;
工程量计算按0.2Ct=20.2Cs计算，
即：2Ct=101Cs
其中 Ct：发生器出口次氯酸钠实际含量;
Cs：工程量整定后的计算值
4 结论
本方案为电解海水制氯装置在线监测其次氯酸钠含量提出了全新的方法，同时在实验室环境下验证了该方案的可行性，拟在下一个工程中应用并完善。
从目前多套制氯设备的使用情况看，发生器电极结垢情况严重时直接影响到电极的使用寿命，主要表现为酸洗维护不及时或不正确。不能定量分析发生器的结垢情况，运行人员只能根据经验定期（如720h）对发生器酸洗60分钟。由于海水中钙镁离子含量不同、运行电流不一定总在额定状态。因此，酸洗周期不应该是一个固定值。如采用在线检测的办法，当发生器产率低于额定产率的80%时，对发生器进行酸洗，可减少发生器的酸洗频次。更能保证发生器的使用寿命。
【参考文献】
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