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1、电厂用大型次氯酸钠发生器电厂用大型次氯酸钠发生器氯化处理具有很长的历史，一般经压缩的液化氯，采取氯气来氯化处理具有很长的历史，一般经压缩的液化氯，采取氯气来使用，这种方法虽然有效，但存在相当大的危险性，应为即使与极使用，这种方法虽然有效，但存在相当大的危险性，应为即使与极少的水分相遇，氯即变成腐蚀性的化学品。而氯气又具有腐蚀性，少的水分相遇，氯即变成腐蚀性的化学品。而氯气又具有腐蚀性，国际上被列为国际上被列为“战争毒气战争毒气” ，对液氯的运输、储存、保管都有严格的，对液氯的运输、储存、保管都有严格的法规，在使用氯气时，对操作者的危险性必须给予充分的考虑。法规，在使用氯气时，对操作者的危险性必
2、须给予充分的考虑。次氯酸钠为具有广谱性杀生剂，有效氯含量为次氯酸钠为具有广谱性杀生剂，有效氯含量为 95.3，具有，具有氯化消毒的余氯效应，现场制备，就地投加。作为发电机组循环冷氯化消毒的余氯效应，现场制备，就地投加。作为发电机组循环冷却水灭菌除藻是行之有效的一种方法。却水灭菌除藻是行之有效的一种方法。电厂的冷却循环水是一般在电厂的冷却循环水是一般在 40以下，控制水中的以下，控制水中的 PHPH 值和接值和接触时间就能保证次氯酸钠有效杀灭水中的细菌和藻类。触时间就能保证次氯酸钠有效杀灭水中的细菌和藻类。生产生产 1kg1kg 有效次氯酸钠，电耗为有效次氯酸钠，电耗为 6-7KW6-7KW。h
3、,h,盐耗为盐耗为 4-5Kg4-5Kg 这无这无疑对其应用电厂方面具有很强竞争力。疑对其应用电厂方面具有很强竞争力。作为冷却循环水水质的状况，用户则担心由于投加次氯酸钠作为冷却循环水水质的状况，用户则担心由于投加次氯酸钠而导致水中氯离子浓度的增加，使腐蚀程度加剧。而导致水中氯离子浓度的增加，使腐蚀程度加剧。采用无隔膜电解法制取次氯酸钠，其反应方程式如下：采用无隔膜电解法制取次氯酸钠，其反应方程式如下：电解电解 NaCl+HNaCl+H2 2O O NaClO+HNaClO+H2 2 由理论上的法拉第电解定律知道，在溶液中通过由理论上的法拉第电解定律知道，在溶液中通过 2F2F（法拉第）（法拉
4、第）电量，电解电量，电解 1 1 摩尔的氯化钠（摩尔的氯化钠（58.558.5 克）克） ，可以得到，可以得到 1 1 摩尔德次氯酸摩尔德次氯酸钠（钠（74.574.5 克）克） ，理化当量，理化当量 1.391.39 克克/ /安培小时。安培小时。设定条件：有效氯浓度：设定条件：有效氯浓度：6-8g/l6-8g/l盐水浓度：盐水浓度：2.52.5-3-3即即 30g/l30g/l电流效率：电流效率：7070-80-80氯化钠盐氯化钠盐 有效氯浓度有效氯浓度 a a 电解成次氯酸钠的盐量电解成次氯酸钠的盐量 次氯酸钠量次氯酸钠量 电流效率电流效率58.558.5 7 7 78.5g/l78.5
5、g/l74.574.5 0.70.7 b b 溶液中剩余盐量溶液中剩余盐量 30307.857.85 22.15g/l22.15g/l35.535.5 c c 氯离子量氯离子量 22.1522.15 13.44g/l13.44g/l58.558.5相当于每投加相当于每投加 1 1 克有效氯浓度的次氯酸钠使溶液中氯离子含量克有效氯浓度的次氯酸钠使溶液中氯离子含量增加增加 1.921.92 克。克。一般情况，冷却水的余氯量应维持在一般情况，冷却水的余氯量应维持在 0.40.41mg/l1mg/l，而冷却水中，而冷却水中氯的投加量在氯的投加量在 5mg/l5mg/l 以下，以下， （根据水质情况而定
6、）考虑浓缩倍数，（根据水质情况而定）考虑浓缩倍数，以以 2.52.5 计充其量氯离子浓度达到计充其量氯离子浓度达到 24mg/l.24mg/l.从电厂要求的氯离子量来看因投加次氯酸钠而带来的氯离子增从电厂要求的氯离子量来看因投加次氯酸钠而带来的氯离子增加的量是很小的。加的量是很小的。1 1、概述：、概述：次氯酸钠为具有广谱性的杀生剂，具有氯化消毒的余氯效次氯酸钠为具有广谱性的杀生剂，具有氯化消毒的余氯效应现场制备、就地投加、安全可靠，广泛用于水处理领域。应现场制备、就地投加、安全可靠，广泛用于水处理领域。随着次氯酸钠发生器的广泛应用，尤其在电力、海洋石油随着次氯酸钠发生器的广泛应用，尤其在电力
7、、海洋石油开发、造纸等行业，需要高产率的大型次氯酸钠发生器产品。开发、造纸等行业，需要高产率的大型次氯酸钠发生器产品。大型次氯酸钠发生器产品的设计与研制，来自于市场的需求。大型次氯酸钠发生器产品的设计与研制，来自于市场的需求。同时是我们同时是我们 TCLTCL 系列产品的延续和发展。系列产品的延续和发展。2 2、设计依据：、设计依据：我们研制我们研制 TCL-5000TCL-5000 型次氯酸钠发生器的依据是国家标准型次氯酸钠发生器的依据是国家标准GB12176-90,GB12176-90,性能指标按其标准的性能指标按其标准的 5.45.4 条款中技术经济指标及质条款中技术经济指标及质量分等量
8、分等 A A 级品指标考核。级品指标考核。电流效率电流效率7272直流电耗直流电耗4.5KWh/Kg4.5KWh/Kg交流电耗交流电耗6.06.0 KWh/KWh/ KgKg盐盐 耗耗4.04.0 Kg/Kg/ KgKg阴极寿命强化实验失效时间阴极寿命强化实验失效时间20h20h3 3、关键技术问题的设计思路：、关键技术问题的设计思路：3.13.1 阳极：阳极：次氯酸钠发生器的阳极是决定发生器的技术经济指标（电次氯酸钠发生器的阳极是决定发生器的技术经济指标（电流效率、电压、电耗、工作寿命）的关键。流效率、电压、电耗、工作寿命）的关键。天津大学电化学研究室根据现代电催化理论及长期进行金属天津大学
9、电化学研究室根据现代电催化理论及长期进行金属阳极研究的工作经验，研制出适用于次氯酸钠发生器用的阳极研究的工作经验，研制出适用于次氯酸钠发生器用的 HGDHGD 系列系列阳极，大大提高了阳极，大大提高了 DSADSA 电极的电催化活性，电催化选择性及工作寿电极的电催化活性，电催化选择性及工作寿命。该项成果命。该项成果 19981998 年通过了天津市级鉴定，并成功地应用在次氯酸年通过了天津市级鉴定，并成功地应用在次氯酸钠发生器的生产中，取得显著的经济效益。荣获钠发生器的生产中，取得显著的经济效益。荣获 19891989 年天津市科技年天津市科技进步奖。进步奖。3.23.2 单元反应器：单元反应器
10、：单元反应器是整个设计过程中的重中之重。我们现行生产的中、单元反应器是整个设计过程中的重中之重。我们现行生产的中、小型发生器其单元反应器有板式、列管式、管式等多种形式，而大小型发生器其单元反应器有板式、列管式、管式等多种形式，而大型单元反应器，并非在此基础的简单线性放大。随着产率的增加，型单元反应器，并非在此基础的简单线性放大。随着产率的增加，导流面积。析气效应等各项参数的选择，在工艺设计将出现困难。导流面积。析气效应等各项参数的选择，在工艺设计将出现困难。就导流面积而言，反应器中使用几种不同电阻率的金属材料。为减就导流面积而言，反应器中使用几种不同电阻率的金属材料。为减少材料本身的欧姆压降，
11、必须根据材料的少材料本身的欧姆压降，必须根据材料的 p p 值确定导流面积，从设值确定导流面积，从设计计算结果来看，必须采用新材料、新工艺，否则反应器体积将趋计计算结果来看，必须采用新材料、新工艺，否则反应器体积将趋于庞大。这也是降低金属材料焦耳发生量，减小单元反应器的温升，于庞大。这也是降低金属材料焦耳发生量，减小单元反应器的温升，以及降低电耗的重要措施。在大型反应器中如何提高电流效率，这以及降低电耗的重要措施。在大型反应器中如何提高电流效率，这是衡量反应器总体设计优劣的重要指标，为提高反应器的时空产率，是衡量反应器总体设计优劣的重要指标，为提高反应器的时空产率，尽量增大反应器的比电极面积。
12、除涉及到上述参数外，同时对电极尽量增大反应器的比电极面积。除涉及到上述参数外，同时对电极长宽比、极距大小、电场、流场分布均匀、气液分离等方面的设计长宽比、极距大小、电场、流场分布均匀、气液分离等方面的设计亦需综合考虑。譬如：减小电极间的极距，有利于降低溶液的欧姆亦需综合考虑。譬如：减小电极间的极距，有利于降低溶液的欧姆压降，降低电耗，但对析气效应带来不利影响，同时发生器在长期压降，降低电耗，但对析气效应带来不利影响，同时发生器在长期运行中也容易产生积垢。运行中也容易产生积垢。我们设计结果：阳极采用单板双对电极，排列密度大，反应器体我们设计结果：阳极采用单板双对电极，排列密度大，反应器体积小，极
13、距易优化，标准化系数高，可维性可靠性好，调研国外先积小，极距易优化，标准化系数高，可维性可靠性好，调研国外先进生产厂家，进生产厂家，SANILECSANILEC、神冈亦采用此种方式。、神冈亦采用此种方式。反应器壳体设计，不同于列管式、管式的不锈钢外筒，需采用反应器壳体设计，不同于列管式、管式的不锈钢外筒，需采用PVCPVC 塑料加工成型。那么材料抗脆裂的计算及温度系数、材料厚度、塑料加工成型。那么材料抗脆裂的计算及温度系数、材料厚度、密封材料与密封型式的选择，则是壳体设计的重要技术问题。为此密封材料与密封型式的选择，则是壳体设计的重要技术问题。为此我们从三种密封型式进行优选，借助模拟试验，主要
14、是温度及压力我们从三种密封型式进行优选，借助模拟试验，主要是温度及压力对密性的影响，确定最终方案。对密性的影响，确定最终方案。单元反应器成型后，我们再次对水流方向、集配水方式、析气单元反应器成型后，我们再次对水流方向、集配水方式、析气效应进行对比试验，其目的首先确定单元反器是否达到原设计指标，效应进行对比试验，其目的首先确定单元反器是否达到原设计指标，同时为总体设计合部分连接确定方案。同时为总体设计合部分连接确定方案。单元反应器正式样机最终测试结果：各项指标均达到原设计要单元反应器正式样机最终测试结果：各项指标均达到原设计要求，增加了技术人员的信心。求，增加了技术人员的信心。3.33.3 冷却
15、方式：冷却方式：采用上述反应器方案带来一个关键问题是电解时不能同时进行体采用上述反应器方案带来一个关键问题是电解时不能同时进行体内冷却，反应器发热是不可避免的，因此必须考虑体外冷却，我们内冷却，反应器发热是不可避免的，因此必须考虑体外冷却，我们设计了一个体外换热器，热煤工艺流体（次氯酸钠溶液）最高温度设计了一个体外换热器，热煤工艺流体（次氯酸钠溶液）最高温度不能超过不能超过 4040而冷却流体则受环境温度影响，我们以而冷却流体则受环境温度影响，我们以 2828确定参数确定参数这个温度差是很小的，而水这个温度差是很小的，而水水换热最小平均温压水换热最小平均温压t t 在理论上则必在理论上则必须维
16、持一定值。换热材料的选择又限于单一性，防腐蚀的钛材，钛须维持一定值。换热材料的选择又限于单一性，防腐蚀的钛材，钛材的导热系数材的导热系数 值远不如铜材，设计上除选择水流方向外，最大限值远不如铜材，设计上除选择水流方向外，最大限度的增加换热面积。我们以热媒工艺流体，冷却体不同温度、流量度的增加换热面积。我们以热媒工艺流体，冷却体不同温度、流量两参数，计算传热系数，以钛管总表积确定换热面积，最终确定成两参数，计算传热系数，以钛管总表积确定换热面积，最终确定成型方式及加工方案，试验结果表明设计方案满足反应器换热要求。型方式及加工方案，试验结果表明设计方案满足反应器换热要求。3.43.4 总体设计总体设计发生器总
