核电电解海水制氯系统管道易堵塞优化与改进

核电电解海水制氯系统管道易堵塞优化与改进
发布时间：2022-05-06T05:34:56.431Z 来源：《中国科技信息》2022年第1月第2期作者：邓莎
[导读] 电解海水制氯系统是核电厂普遍应用杀菌灭藻系统
邓莎
福建福清核电有限公司福建福清 350318
摘要：电解海水制氯系统是核电厂普遍应用杀菌灭藻系统，主要包括整流变压器、整流器、电解槽等设备。

但在电解海水制氯系统运行中，受到各种因素的影响容易出现管道堵塞的问题，不仅会降低系统运行的效率，还可能会带来安全隐患。

为此，本文结合具体的项目，对核电电解海水制氯系统管道堵塞问题及原因进行分析，并在此基础上提出相应的改进建议。

关键词：核电厂；电解海水制氯；管道堵塞；原因；改进
目前沿海核电厂主要以海水为冷却水，其输水管道往往因为有藻类、菌类、鱼类、贝类等生物附着，从而造成管道堵塞。

管道堵塞问题会使冷却水通流面积减小，阻力增加，导致凝气器传热效率降低，甚至引起设备故障，不利于保障核电厂安全稳定运行。

针对这一问题，大多核电厂设计应用了电解海水制氯系统，通过电解含有一定的氯离子浓度的海水产生次氯酸钠溶液加入循环水前池，避免海水中海生物的繁衍或生长从而导致管道堵塞。

但目前在核电电解海水制氯系统运行过程中，仍然无法有效避免出现管道堵塞的问题，因而分析管道堵塞的原因，针对原因对系统进行改进优化非常有必要。

1、工程概况及存在的问题
某沿海核电厂，共有6台百万千瓦机组，常规岛循环水系统和重要厂用水系统均以海水为水源，采用海水直流方式冷却。

以往电厂循环冷却水在防止污染的方法主要为投加次氯酸钠杀菌剂，但这种方法具有连续加药费用高、综合成本高，及运输和大剂量加药可能污染环境的缺陷。

为实现安全可靠、长效的杀菌，避免水中藻类、菌类、贝类等生物进入循环冷却水系统而引发管道堵塞，该核电厂于2015年装设了电解海水制氯系统，主要由18个SC400/1型电解槽和1台整流器组成，设计额定运行电力为7200A，单个电解槽电压＜5.5V，三组设备有效氯产量为130kg/h。

核电电解海水制氯系统在电厂正常运行中起到重要的作用，其中电解槽为该系统的核心。

但在2019年年初发现部分电解槽运行电流＞5000A，电解槽电压超出额定值，即便缩短电解槽酸洗周期，也无法有效解决电解槽电压超标的问题，从而导致运行电流降低，严重影响制氯装置的出力。

在机组运行期间，屡次因为循环水旋转滤网、二次滤网、水水换热器滋生大量藤壶和贝类，被迫降低机组处理清理。

在机组检修期间，检查凝汽器内部钛管时，也发现了有大量藤壶与少量贝类附着在钛管表面，不仅影响了凝汽器冷却效率，还容易引起管道堵塞。

2、管道堵塞原因分析
电解槽是核电电解海水制氯系统的核心设备，对其解体检修时发现，电解板极板间存在大量白色垢状物，老来附着在阴极板版面，即便将电解槽解体后也无法彻底清除。

通过对白色垢状物化验分析得知，其主要成分为钙、美化合物，是电解海水过程中所产生的副产物，而在钙、镁化合物堆积较多的部位，相应的电解槽的电压就会越高。

可见，电解槽阴极板结垢严重是导致电解槽电压异常的重要原因，而电解槽电压电压异常，可能会导致电解槽损坏，严重影响制氯装置出力，最终使得系统管道堵塞问题得不到彻底解决。

3、核电电解海水制氯系统的优化
3.1 技术要求
针对核电电解海水制氯系统存在的问题，对其进行优化设计，优化后的核电电解海水制氯系统主要由自动冲洗海水过滤器、海水升压泵、海水除沙器、次氯酸钠发生器、次氯酸钠贮存罐、加药泵、酸洗设备、整流变压器、整流柜、控制柜和动力柜等组成。

（1）自动冲洗海水过滤器。

为防止海水中较大的固体颗粒进入次氯酸钠发生系统，造成系统的堵塞和对系统管道、电极等的磨蚀，在海水泵入口处设置两台100％的自动冲洗海水过滤器。

过滤精度为40mm。

海水自动冲洗过滤器的反洗过程由过滤器进出口压差开关控制。

当压差超过设定值时，自动反洗程序开始冲洗滤网上的污物。

组成：由壳体、盖、轴、滤网、反冲洗电机及电动排污球阀、压差控制器和控制盘组。

（2）海水除沙器。

考虑海水含沙量较大，为避免海水中沙粒进入到电解海水制氯系统中造成系统管道堵塞及对系统管道、电极等造成腐蚀，在海水升压泵出口处设置两台％的离心式除沙器，主要有上筒体、下筒体、罐体及电动排污阀组成，过滤精度为33目。

（3）次氯酸钠发生器。

电解槽为整套装置的核心部件，通过电解槽的海水被直流电电解产生有效氯，电解槽的性能直接影响装置的性能。

电解槽盖采用透明的耐紫外线有机玻璃加工制造，操作人员在运行过程中可以透过槽盖直接观察槽内反应情况，有利于直观地判断和掌握电解槽维修和酸洗的时机，便于操作人员管好、用好设备。

电解槽壳体采用极耐次氯酸钠腐蚀的聚氯乙烯材料制成，同其它材料相比，具有强度高，耐老化，耐腐蚀等特点，具有更高的安全性和稳定性，消除了液体泄漏问题。

电解槽内阳极为单极型。

电解槽直立放
置，海水由下向上一次性高速流过。

电解产生的氢气能顺着水流顺利排出，不会在槽内积存。

钙镁沉淀物在高流速下减缓了在阴极上的积存，延长了酸洗周期。

电解槽有良好的密封性。

水压试验不小于0.4Mpa。

电解槽阴极、阳极之间在干燥状态下绝缘。

绝缘电阻不小于1kW。

（4）次氯酸钠贮存罐。

系统有两个次氯酸钠贮存罐。

该箱使用玻璃钢制作（不透光）。

贮存罐的进出口和排污口设置手动隔膜阀，该阀门材质为ABS。

贮存罐设置上海远望液位计生产的磁翻柱液位计（配带液位计与贮罐之间隔离阀）。

次氯酸钠贮存罐设置氢气扩散装置。

（5）酸洗罐。

系统有一个酸洗罐。

该罐使用玻璃钢制作。

酸洗罐的进出口和排污口设置手动隔膜阀，该阀门材质为ABS。

酸洗罐设置带磁翻板的液位计。

酸洗罐的容积能满足一次酸洗用酸量并有50%的富裕量。

酸洗罐和酸洗泵为组合框架式结构。

（6）仪表和控制要求。

整个次氯酸钠发生装置控制系统按照无人值守来进行设计控制方式采用PLC控制，对整个装置控制进行正常启、停、运行、控制及报警。

次氯酸钠发生装置控制系统有两种操作方式。

一种操作方式为通过 CRT/键盘操作员站进行，控制室不设常规控制仪表盘。

另一种方式为通过由 PLC网络上的公共操作员站（即水网操作员站）进行操作。

3.2 检修维护
电解海水制氯装置通过就地电解含有一定氯离子浓度的海水产生次氯酸钠溶液，可防止海水中海生物的繁殖或生长，从而避免出现管道堵塞问题。

但在该系统运行过程中，为彻底解决管道堵塞问题，还应加强对系统的检修维护。

一方面，运行人员应定期对电解槽酸洗台账纪录进行查阅，并每月进行一次酸洗，严格按照规程要求选择酸洗液浓度和操作方式，以保证酸洗浓度合格。

如果检查发现酸洗箱底有大量块状物沉积、酸洗液悬浮大量杂质的情况，需要彻底清理酸洗箱，重新配置合格的酸洗液对电解槽进行清洗，由此缓解电解槽电压偏高的问题，进而避免因为电压过高的原因而再次出现系统管道堵塞的问题。

另一方面，制定完善的检修计划。

核电电解海水制氯系统的检修类别主要为A级检修和C级检修，A级检修项目主要包括：阴阳极涂层是否有划痕；阳极板和阴极板工作面平面度；各密封面无泄漏；各管道流畅、不堵塞；各表计读数正常。

C级检修项目主要为：各管道流畅、不堵塞；各表计读数正常；各阀门是否灵活、严密、无泄漏。

在实际检修维护中，运行人员需要同时确认检修设备安全隔离措施是否全部落实，设置设备检修安全防护围栏，清除设备表面积灰，明确设备各部件磨损、损坏程度，确定重点检修技术和技术措施。

严格按照检修规程开展检查试验工作。

结语：
综上，针对核电电解海水制氯系统管道堵塞问题及原因，对该系统进行优化设计，主要通过自动冲洗海水过滤器、海水除沙器、改进电解槽配置等设备与措施，防止有杂质进入系统中造成系统管道堵塞，同时还提出了加强系统日常检修维护的建议，希望能彻底解决系统管道堵塞的问题。

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