電解海水制氯成撬裝置的製作方法

2023-04-24 11:44:52 3

本發明涉及一種適用於大型商用壓水堆核電站中以電解海水制氯的一體化成撬裝置。

背景技術：

大型商用壓水堆核電站，為了保證機組的換熱效率，常採用遠距離深海隧洞取水的方式為機組提供冷源。這種隧洞長度通常在2公裡以上，直徑在4米以上，其中海洋貝類生物的附著，會大大降低隧洞的通流面積，減少循環冷卻水量，影響機組的安全。因此，通常採用電解海水制氯，並投加到隧洞中的循環冷卻水中，來抑制海生物的生長。但是，核電機組的海水循環水量需求特別大，對於發電功率1750MW的機組，單臺機組每小時用水量在35萬立方以上，按照加氯濃度1.2ppm計算，單臺機組所需的加藥量達到430kg/h，而國內目前並無單套電解海水制氯裝置可達到這一產氯量，現有的電解槽產氯量僅在200kg/h左右，無法滿足需求。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種產氯量高、滿足大型核電機組需求的電解海水制氯成撬裝置。

為達到上述目的，本發明採用的技術方案是：

一種電解海水制氯成撬裝置，包括n個用於進行海水電解的電解筒、n-1個用於進行氣液兩相分離的除氫器、與各個所述電解筒相連接而用作海水電解所需電極的銅排、連接系統以及支架，n為大於1的正整數；所述電解筒和所述除氫器均設置在所述支架上；

所述電解筒具有進液口、出氣口和兩相出口；所述除氫器具有進氣口、出氣口、兩相進口、出液口；所述連接系統包括若干管道及所述管道上的閥門，所述連接系統連接各所述電解筒和各所述除氫器；

第一個所述電解筒的進液口連接一段所述管道而形成進料管及海水入口，第n個所述電解筒的兩相出口連接一段所述管道而形成出料管及次氯酸鈉出口；所述進料管和所述出料管上分別設置有所述閥門；第m個電解筒的出氣口通過一段所述管道而與所述第m個所述除氫器的進氣口相連接，第m個所述電解筒的兩相出口通過一段所述管道與第m個所述除氫器的兩相進口相連接；第m個所述除氫器的出液口與第m+1個所述電解筒的進液口相連接，各所述除氫器的出氣口通過所述管道與所述出料管相連接，第n個所述電解筒的出氣口通過所述管道與所述出料管相連接；m為大於等於1且小於n的正整數。

優選的，所述出料管上連接有另一段所述管道而形成取樣管和取樣口。

優選的，所述取樣口兩側的所述取樣管上均設置有所述閥門，設置於所述取樣管上的閥門為隔離球閥。

優選的，所述進料管連接有一段所述管道而形成進酸管和酸液入口，各所述電解筒還具有排酸口，各所述排酸口分別連接一段所述管道而形成排酸管。

優選的，所述排酸管上設置有所述閥門，設置於所述排酸管上的所述閥門為球閥。

優選的，各所述排酸管共同連接至一段所述管道而形成回酸管及回酸口。

優選的，所述回酸管上設置有所述閥門，設置於所述回酸管上的閥門為蝶閥。

優選的，所述出料管上連接有一段所述管道而形成排汙管及排汙口。

優選的，所述排汙管上設置有所述閥門，設置於所述排汙管上是所述閥門為蝶閥。

優選的，所述支架上還設置有爬梯；所述銅排外設置有保護殼。

由於上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：本發明的電解海水制氯成撬裝置通過採用串聯電解筒、中間排氫等技術，可以實現較大的流通量和電解量，從而滿足大型核電機組的隧洞加藥需求，且整套裝置具有較高安全性，能夠安全穩定運行。

附圖說明

附圖1為本發明的電解海水制氯成撬裝置的裝配示意圖。

附圖2為本發明的電解海水制氯成撬裝置的原理示意圖。

以上附圖中：1、電解筒；2、除氫器；3、銅排；4、連接系統；5、支架；6、爬梯；7、保護殼；8、進料管；9、出料管；10、排汙管；11、取樣管；12、進酸管；13、放酸管；14、排酸管；15、回酸管；16、回酸支管。

具體實施方式

下面結合附圖所示的實施例對本發明作進一步描述。

實施例一：參見附圖1和附圖2所示。一種電解海水制氯成撬裝置，包括n個電解筒1、n-1個除氫器2、銅排3、連接系統4以及支架5。n為大於1的正整數。本實施例中，n取值為3，即包含有3個電解筒1和兩個除氫器2。

電解筒1呈圓柱狀並軸向豎直設置，它用於對海水進行電解，各電解筒1的兩端均安裝有銅排3，銅排3連接電源從而作為電解海水所需的電極，銅排3外部設置有保護殼7。電解筒1具有進液口、出氣口、兩相出口以及排酸口。電解筒1的進液口位於其下側部，出氣口位於其頂部，兩相出口位於其上側部，排酸口位於其底部。除氫器2用於進行氣液兩相分離，它也呈圓柱狀並軸向豎直設置。除氫器2具有進氣口、出氣口、兩相進口以及出液口。除氫器2的進氣口位於其上側部，出氣口位於其頂部，兩相進口位於其下側部，出液口位於其底部。連接系統4用於連接個電解筒1和除氫器2等，連接系統4包括若干管道及管道上的閥門。支架5為鋼結構支架5，由若干鋼杆焊接而成，且其一側設置有供人員上下的爬梯6。電解筒1和除氫器2均固定設置在支架5上，通常將電解筒1成排設置在支架5的下部，而將除氫器2成排設置在支架5的上部。

上述電解筒1和除氫器2通過連接系統4所形成的具體連接結構為：第一個電解筒1的進液口連接一段管道而形成進料管8及海水入口，即第一個電解筒1的進液口連接一段管道的一端，該管道即形成進料管8，而管道的另一端即為海水入口。第n個電解筒1的兩相出口連接一段管道而形成出料管9及次氯酸鈉出口，即第n各電解筒1的兩相出口連接一段管道的一端，該管道即為出料管9，而管道的另一端則為次氯酸鈉出口。在進料管8和出料管9上分別設置有閥門，如進料管8上設置有DN200蝶閥，出料管9上設置有DN300蝶閥。第m個電解筒1的出氣口通過一段管道而與第m個除氫器2的進氣口相連接，第m個電解筒1的兩相出口通過一段管道與第m個除氫器2的兩相進口相連接；第m個除氫器2的出液口與第m+1個電解筒1的進液口相連接。這裡m為大於等於1且小於n的正整數。具體到本實施例中即：第一個電解筒1的出氣口與第一個除氫器2的進氣口相連接，第一個電解筒1的兩相出口與第一個除氫器2的兩相進口相連接，第二個電解筒1的出氣口與第二個除氫器2的進氣口相連接，第二個電解筒1的兩相出口與第二個除氫器2的兩相進口相連接，第一個除氫器2的出液口與第二個電解筒1的進液口相連接，第二個除氫器2的出液口與第三個電解筒1的進液口相連接。這樣使得各電解筒1形成串聯結構。各除氫器2的出氣口通過管道與出料管9相連接，第n個電解筒1的出氣口通過管道與出料管9相連接。出料管9上分支連接有一段管道而形成排汙管10及排汙口，即出料管9上一處分支而連接一段管道的一段，該管道即形成排汙管10，管道的另一端即形成排汙口。在排汙管10上設置有閥門，該閥門可以採用DN100蝶閥。出料管9上還可以設置用於溫度檢測的熱電阻。上述結構即形成電解海水制氯成撬裝置的主電解迴路。

在主電解迴路中，海水由海水入口經進料管8進入第一個電解筒1中，並在第一個電解筒1中完成第一次電解反應。第一個電解筒1中電解海水所產生的氫氣經由其出氣口和第一個除氫器2的進氣口而進入第一個除氫器2中。同時，第一個電解筒1中電解後產生的氣液兩相流體經其兩相出口和第一個除氫器2的兩相進口進入到第一個除氫器2中，並在第一個除氫器2中進行兩相分離。第一個除氫器2中的氫氣由其頂部的出氣口進入出料管9，而液相流體則經其出液口和第二個電解筒1的進液口進入第二個電解筒1中進行第二次電解。在第二個電解筒1中的電解過程與第一個電解筒1中的電解過程一致，產生的氫氣進入第二個除氫器2中，氣液兩相流體進入第二個除氫器2中實現氣液分離。分離後產生的氫氣進入出料管9中，而分離後產生的液體則再進入第三個電解筒1中進行電解，電解後產生的氫氣直接由第三個電解筒1的出氣口進入出料管9中，產生的氣液兩相分離通過第三個電解筒1的兩相出口進入出料管9中。由此，通過在多個電解筒1中的多次電解，提高了電解海水的產氯量，使得整個成撬裝置的總產氯量可以達到430kg/h以上。各電解筒1中具有足夠大的電極面積用於電解，從而使成撬裝置具有較大的流通量。且在電解過程中，通過中間排氫的方式，避免了氫氣富集，從而保證整套成撬裝置的電解安全穩定地運行。在某些特殊情況下，可以開啟排汙管10排出電解產物。

此外，上述電解海水制氯成撬裝置還包括以下結構：

1、出料管9上連接有另一段管道而形成取樣管11和取樣口，即出料管9上分支連接一段管道，該管道則為取樣管11，在取樣管11上開設一取樣口並設置取樣漏鬥。取樣口兩側的取樣管11上均設置有閥門，分別為DN25隔離球閥和DN50隔離球閥。取樣管11的另一端連接至排汙管10。通過該結構可以對電解產物進行取樣。

2、進料管8連接有一段管道而形成進酸管12和酸液入口，即進料管8分支連接一段管道的一端，該管道即為進酸管12，而管道的另一端則為酸液入口。進酸管12上設置有閥門，如兩個DN100蝶閥。進酸管12還可以分支連接一段管道形成放酸管13，放酸管13的一段連接在兩個DN100蝶閥之間的進酸管12上，放酸管13上設置有閥門，如DN25球閥。各電解筒1的排酸口分別連接一段管道而形成排酸管14。排酸管14上設置有閥門，如DN80球閥。各排酸管14共同連接至一段管道而形成回酸管15及回酸口。回酸管15還可以與排汙管10相連接，回酸管15上設置有閥門，如設置兩個DN100蝶閥。在兩個DN100蝶閥之間的回酸管15上還可以分支連接一段管道形成回酸支管16，回酸支管16上設置有DN25球閥。

上述結構構成該電解海水制氯成撬裝置的酸洗迴路。通過該酸洗迴路可以對主電解迴路進行酸洗，以保證電解筒1等不結垢。可以按一定周期對成撬裝置進行酸洗，當成撬裝置停止電解海水制氯後，將鹽酸通過酸液入口和進酸管12進入主電解迴路中，按照主電解迴路中流體的流向，鹽酸依次進入各電解筒1即除氫器2中，進行浸泡酸洗。酸洗後的產物經由排酸管14和回酸管15排出至回酸口。

上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。