电解海水制氯厂房周边有毒气体净化措施
2018-01-02王思莹押淑芳
王思莹，押淑芳
（国核电力规划设计研究院有限公司 北京 100095）
电解海水制氯厂房周边有毒气体净化措施
王思莹，押淑芳
（国核电力规划设计研究院有限公司 北京 100095）
本文针对电解海水制取次氯酸钠过程中，向大气排放氯气引起的污染问题，提出采用吸附过滤的净化废气处理方案，并对吸附设备进行设计和选型，研究成果可实现海滨电厂区域环境氯气排放的净化处理，解决目前电解海水实现环保运行所需亟需解决的关键问题。
电厂；电解海水制氯系统；氯气净化处理；设备设计选型
1 引言
沿海电厂普遍采用电解海水制氯系统解决海洋生物及菌藻类在冷却水管道、凝汽器钛管和海水淡化设备附着繁殖问题，以避免由于管道流通面积减小而使得凝汽器冷却效率降低，进而迫使机组降低负荷运行等诸多问题。
电解海水制取次氯酸钠的过程中会产生副产物氢气和氯气，氢气、氯气随次氯酸钠溶液一同进入次氯酸钠储罐中。为防止氢气在储罐中聚集引起爆炸，目前电厂通常采取在次氯酸钠储罐底部设置排氢风机，将副产物气体通过储罐顶部的排氢口直接排至大气。而氯气是具有特殊强烈刺激性气味的窒息性气体，毒性很大，刺激眼、鼻、喉以及上呼吸道等，对人体健康有较大危害。直接将氯气排至大气对制氯厂房区域环境运行人员健康安全及大气环境都造成较大影响。因此，应对氯气进行净化处理后再排放。
2 国内外研究现状
目前氯气吸收工艺从反应原理上可分为两种：酸碱中和型和氧化还原型。
对氯气的吸收处理，工业上一般采用碱液中和法，该方法是我国当前处理含氯废气的主要方法：以碱液作为吸收液，常用的吸收剂有NaOH溶液、Na2C03溶液、Ca(0H)2石灰乳溶液等。吸收过程中，碱性吸收剂能使废气中的氯有效地转变为副产品一氯酸盐。反应机理为：
只要有足够的OH-或CO32-，氯气的溶解和吸收就将继续进行下去，因而碱液吸收含氯废气一般有较高的效率，可达99.9%。碱液吸收设备有填料塔、喷淋塔、波纹塔、旋转吸收器等。吸收塔材料常采用硬聚氯乙烯或钢板衬橡胶。
与吸收机理不同，吸附是指液体或气体附着集中于固体表面的作用，而吸收是指让液体或气体进入固体的内部的原子结构中，吸附作用只是一个表面现象。废气的吸附法是通过气体物质附着在某一种固体物质表面上的缓慢作用，来消除废气的过程。
由于活性炭的比表面积和孔隙结构较大，能与气体充分接触，工业上用于吸附含氯废气的吸附剂主要选择活性炭。活性炭对含氯废气中的氯气将优先吸附，而对氮气、氧气等空气成分的吸附量比氯气少得多。一般在20℃下吸附，105℃下解吸。吸附法净化含氯废气的优点是无二次污染，氯回收率高达95%左右，解吸气经一次处理可得到液氯产品。
对于火电厂而言，一是滨海电厂数量不多，二是即使是百万千瓦机组，电解制氯系统产生的氯气量亦不大，所以目前国内已运行的火电厂，其电解海水制氯系统产生的氯气都是通过罗茨风机鼓风直接排放至大气，造成环境污染。
随着海滨电厂建设的扩大，电解海水冷却水源导致系统排放的氯气日益增加，在节能环保的今天，对电解海水制氯系统有毒气体的净化处理亟待解决，这已成为未来沿海电厂应用海水冷却水源必须解决的前瞻性问题。
3 净化处理原则及净化方案说明
厂区及周围刺激性气体，是电解制氯车间通过次氯酸钠储罐底部排风机将废气直接排至大气导致的，若将制氯车间移至厂区边缘，远离化验楼及有人员经常出入的建筑，则将带来工艺管道增长，建设投资、维护费用增多，运行、检修不便等问题。因此提出采用吸附净化装置来处理制氯车间氯气的办法。
首先应保证废气吸收及处理的效果，废气经净化后，达到国家允许的排放标准达标排放，符合“大气污染综合排放标准GB-162 97-1996二级排放”，符合“大气质量与污染排放标准GB3095-82”，达到净化后气体排放浓度小于0.1mg/m3，并有防爆要求（因为有氢气），设备成本少，操作方便，运行费用低廉，维修方便，尽量争取回收副产品，净化效率高等。
4 净化处理装置
4.1 基本设计参数：
污染物浓度：某沿海电厂点解海水制氯厂房周围氯气浓度约为1mg/m3；
处理风量按12000m3/h（6000m3/h*2）.
4.2 设备技术参数及选型
选用干式化学过滤机组对氯气进行净化处理。干式化学过滤机组采用添加化学成份的活性炭材料，通过酸碱反应和催化氧化反应，去除空气中的有害成分。特点是效率高，安装简便，维护方便。
（a）设备技术参数：
电源 380V 50HZ额定风量（m3/h） 6000处理效率（%） 99氯气有效吸附量（KG） 66
（b）如图1所示，设备有预过滤段、化学过滤段、风机段，具体设备选型如下：
（1）箱体：3mm厚304不锈钢焊接制作。箱体带泄爆装置，当机组内部压力增高时，泄爆装置自动开启，避免箱体损坏；
（2）预过滤器：初效过滤器；
（3）化学过滤器：催化活性炭：厚度600mm；
（4）不锈钢风机；
（5）防爆电机，防爆级别EX II CT4；
（6）电控：液晶控制器控制，实时显示设备运行状况（风机、压缩机运行状态）。风机故障提示：风机发生故障时，液晶控制器发出报警提示。设备带消防火警接口，收到消防告警信号后，设备自动停机，报警信号消失后，需要人工启动设备。
（7）监控：在机组的出风侧装有氢气和氯气检测传感器，实时检测排放浓度。
A.氢气：氢气传感器发出报警提示时，机组风机开启或者旁通阀打开；
B.氯气：同时设置两个报警点：预报警和更换报警。
（8）预报警：当设备排放浓度达到0.08mg/m3时，设备发出预报警，提示用户需要准备滤料更换工作。
（9）更换报警：当设备排放浓度达到0.1mg/m3时，设备发出报警，提示用户进行滤料更换。
图1 设备结构示意图及 吸附设备内部构造
4.3 设备安装
（1）净化主机采用防雨结构设计，可以直接安装在室外，整机防爆，防爆等级CT4。
（2）一个储液罐加装一套定风量排气净化系统，同时在排风主管上考虑事故旁通系统。
（3）设备前端排风主风管根据现场情况制作。设备后端根据安装位置酌情考虑是否加装排风竖管。
（4）机组控制箱安装在控制室内。
4 结语
核电站电解海水制氯系统产生的废气直接排放，会造成厂区较大范围内的环境污染，污染源附近甚至危及到工作人员的生命安全。选用干式化学过滤机组对氯气进行净化处理，通过催化氧化反应，有效的去除空气中的有害成分氯气。
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X781.2 【文献标识码】A 【文章编号】1009-5624（2018）02-0224-03
