1??8??1??0??5??3??6??5??5??2??2?? 鄭
1、電解食鹽法次氯酸鈉發生器次氯酸鈉發生器工藝原理
次氯酸鈉發生器是一種新型的用于現場生產次氯酸鈉溶液的設備，適用于各種需要采用含氯消毒的場合，主要技術指標均達到或超過國家GB12176-90《次氯酸鈉發生器》中的*指標。
電解鹽水型次氯酸鈉發生器的電解過程是一個電化學的反應過程，它的原材料就是鹽水，沒有別的附加成份，制成次氯酸鈉溶液品質純凈。其工作原理是：氯化鈉溶液在一定的槽電壓作用下，在電解槽內發生一系列電化學反應，*終生成次氯酸鈉溶液。
使用電解法直接從食鹽溶液生產
下面是發生在電解池中的反應：
2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Cl2 + H2
陽極反應：2NaCl => 2Na+ + Cl2 + 2e-
陰極反應：2H2O + 2e- => H2 + 2OH-
產生的立即與形成的苛性鈉溶液反應，*終生成次氯酸鈉溶液:
Cl2+ 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O
極間反應：2NaOH + Cl2 =>NaClO + NaCl + H2O
以上兩式得出：次氯酸鈉發生器電解主反應：
NaCL+ H2O = NaCLO + H2↑
總反應： NaCl + H2O =>NaClO + H2
產生的溶液的PH值在8和8.5之間，當量范圍為6—9克/升。其有幾個月的半衰期，在儲存罐中儲存，以后將這種溶液投加到水中，PH值無須修正。
次氯酸鈉發生可逆反應，生成次氯酸，即有效的消毒劑:
NaClO + H2O = NaOH + HClO
藥量由實際情況決定，也可在現場調整。通常加注后的氯離子濃度在0.3--2 ppm之間。
因為NaCLO的分子量是Cl2的1.05倍，且在發生氧化反應時，每個NaCLO分子與Cl2分子所發生的電荷轉移數相同，因此通過電化學反應途徑生產次氯酸鈉過程中，每生產1克NaCLO，相當于0.952克Cl2。
生成次氯酸鈉的過程同時產生相當量的氫氣。因為在工藝設計中，采用離心風機鼓入新風與生成的氫氣混合，因此對于氫氣量的計算按照輸入電流下，陰極99.9%產生氫氣來計算。按照此計算，每產生1克NaCLO約生成0.35升H2。
生成次氯酸鈉的過程同時產生相當量的氫氣。因為在工藝設計中，采用離心風機鼓入新風與生成的氫氣混合，在排出管道前稀釋至氫氣LEL爆炸下限的25%以下（即1%濃度以下），保證系統的安全性。
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3、電解食鹽法次氯酸鈉發生器各單元介紹
3.1次氯酸鈉發生器主機
單套有效氯產量(Cl) 1000g/h·臺
極板材質 鈦材+涂貴金屬氧化物
槽體材質 殼體采用全透明高強度有機玻璃
有效氯濃度 6g/L-9g/L（6000ppm-9000ppm）
稀鹽水濃度 2.5%-3.0%
鹽耗 ≤3.1kgNacl/kgCl
直流電耗 ≤3.8kwh/kgCl
次氯酸鈉發生器主體設備為一體化集成設備，電極槽、氫氣分離裝置及稀鹽水配比系統集成在一個箱體中，正面有大視窗便于觀察電解槽，設備運行時視窗燈亮起。加裝箱體具有美觀、防塵、防潮功能，前、后、左、右的門板可拆卸，方便 安裝維護，并起到防護的作用。 主機框架：次氯酸鈉發生器主機高度設計合理。電解槽及閥門儀表都位于操作人員直接可觸及的高度，便于日常操作及維護。
3.2電解電極總成
陽極、陰極均采用鈦材作為基材，陽極片涂釕銥等稀有金屬，陰極涂有鉑金，在合理的稀鹽水濃度情況下，以降低析氯電位同時兼顧析氧電位配方作為涂層。
板式雙極性電極，電極基材材料為金屬鈦材（TAI）；
陽極和陰極間距：3mm；
電極厚度：2mm；
電極結構：板式電極；
陽極：鈦基材+釕銥貴金屬氧化物涂層；
陰極：鈦基材涂鉑金。
3.3 電解槽
板式電極結構：采用中間電極連接陽極和陰極，整體結構連接件少，減少了連接件上的產熱量，降低生產次氯酸鈉的鹽耗和電耗，對于減少消毒副產品具有積極作用。
電解槽特點：電解槽采用作為抗壓殼體，電解槽設計的好壞可直接影響電解效率，電解液充分被電解不會遺漏，同時更有利于氫氣的釋放。
槽體：管狀電解槽
電解槽外殼材質：PVC+PMMA（透明高強度有機玻璃）
密封：EPDM
電極固定板：PVC
螺栓：PVDF
電極擋板：PVC
電解槽兩端：PVC
電解槽出水口液位開關，材質為PVDF材質
電解槽出水應溫度開關，護套材質鈦
電解槽槽體采用外部無漏泄機械組合結構，避免結構的開裂和滲漏。為了方便觀察電解 過程，電解槽殼體采用透明高強度有機玻璃材質。電解槽內部與次氯酸鈉液體接觸部分采用相應耐腐蝕材料。
電解槽的結構設 計便于進行電極的清洗，陰極、陽極應便于拆卸，充分考慮氫氣排出系統通暢。 電解槽陰極、陽極之間在干燥狀態下絕緣。
電解槽的進、出口端均設有等電位接地，使電解液的進、出口在同一電位下運行，保障整個系統的管路元器件（含泵、閥、儀器儀表等）不受雜散電流的電 腐蝕。
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3.4 三次排氫裝置
3.4.1極間氫氣分離器（一次排氫）
每根電解槽都具有獨立排氫管道，通過分離器排氫技術，將電解過程中產生的氫氣迅速排出電解槽匯總至室外排氣管道，保證電解管內電解液的良好狀態，減少電解阻力降低溫升，提高次氯酸鈉生產的電流效率，同時提高電極的使用壽命；
每根電解槽：含有兩個氫氣分離裝置
材質：PVC
功能：釋放槽內氫氣
直徑：Ф32
由于電解食鹽水時在陰極會伴隨產生氫氣，據理論數據得知，每產生1kg有效氯會產生350升氫氣，由于氫氣不溶于水，在電解槽中會影響電解效率，同時不及時排出氫氣會增大電解槽內的壓力存在安全隱患。
電極上設置氫氣分離裝置，將電解槽內氫氣排除電解液回流到電解槽中避免液體帶出。通過分離裝置及時排出電解時產生的氫氣，減小電解阻力，氫氣通過管道與另外一路排氫管道合并引至室外高處；為了加強電解槽的安全每根電解槽上設置兩個氫氣分離裝置。
3.4.2電解槽出口氫氣直接通過管道直接匯入排氫總管(第二次排氫)；
3.4.3電解產生的次氯酸鈉溶液含有部分氫氣隨管道流入溶液儲罐，在溶液儲罐頂端通入計算好風量的鼓風機，將儲罐中的氫氣通過排氫管強力吹出。（第三次排氫）
3.5整流電源
整流電源將交流電轉變為直流電供給電解槽，為次氯酸鈉發生器電解鹽水提供動力，將380VAC轉變為直流電。
控制界面
通過整流器面板上的按鈕和旋鈕進行開、關調節
通過控制室的操作控制臺進行集中自動操作控制
控制系統應設置聯鎖開關以選擇控制方式，同一時間（方式）內只能選擇一種操作界面。
整流器具有：過流保護；過壓保護；快速熔斷器保護；缺相保護；外回路負載保護等相關保護裝置。
電源電壓: 3 x 380V ± 5%, 3PH, 50Hz
外殼材料：鋼附防腐涂層
環境溫度: 40?C（)
濕度:相對濕度<85% (無凝露)
控制精度:電壓/電流 < ± 1%
輸出紋波:全調節范圍內< 6% 的額定輸出電流
調節范圍:額定值10-99.9%精細調節（恒定電壓或恒定電流方式下）
工作方式:額定負載連續工作（海拔1000米下）
保護功能:過電流，過電壓，高溫，短路，開路，功率模塊失效
3.6軟化水裝置
處理水量1m3/h
樹脂罐材質：玻璃鋼
出水硬度：小于30mg/L
供電電源：AC220V±10%；50Hz
運行方式：單閥單罐
使用環境：溫度：2-40℃；濕度：<80%
再生劑： NaCl
軟化水裝置采用全自動軟化水器，作用是通過離子交換樹脂去除水中的鈣、鎂離子(即水堿)，降低水質硬度。軟水器閥頭采用全自動優質多路閥。軟化罐采用優質玻璃鋼 材質。軟化樹脂：CT100 食品級樹脂。
全自動軟化水器內裝有食品級的樹脂材料制成的濾料。樹脂能夠通過離子交換取出水中較硬的礦物質。全自動軟化水器在工作狀態中,將源水中的絕大部分鈣鎂離子置換出 去，源水在一定壓力流量下，流經裝有離子交換樹脂的容器，樹脂中所含的可交換 Na+ 與水中的陽離子(Ca2+、Mg2+、Fe2+等)進行離子交換，使容器出水中 Ca2+、Mg2+離子含 量大大降低，流出的水就是硬度極低的軟化水，當離子樹脂吸附一定量的鈣鎂離子后飽 和就必須進行再生——用飽和的濃鹽水浸泡樹脂層，把樹脂所吸附的鈣鎂離子再生置換 出來，恢復樹脂的交換能力，并將廢液排出。在進行再生之前用水自上而下的進行反洗， 反洗的目的有兩個，一是通過反洗使運行中壓緊的樹脂松動，有利于樹脂顆粒與反洗液 充分接觸；二是運行時在樹脂表層積累的懸浮物也隨著反洗水液排出，這樣交換器水流 阻力不會越來越大。自動控制系統使軟化、反洗、吸鹽、慢洗、快洗等全過程實 現自動化。
由于原水硬度的下降，在流經電解槽電解時，便不易產生鈣鎂沉淀，有效的減輕了陰極上結垢的現象，這樣能夠提高電解槽的運行效率，減少酸洗頻率，降低消耗。
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3.7溶鹽單元
溶鹽裝置包括溶鹽罐、自動進水裝置、溶鹽布水器、飽和鹽水過濾器、鹽液位計等組成，主要作用是化鹽，儲存飽和食鹽水，為系統提供穩定的電解鹽水，由于飽和食鹽水濃度受溫度影響較小，基本穩定 在 26.5%，利于配置系統電解用的 3%稀鹽水。
溶鹽罐進水通過電動閥門、浮球閥及液位傳感器實現，閥門受液位 控制，自動啟閉，自動進水，減少人工操作，可以有效的保持溶鹽池內液位維持在正常 工作液位位置。
溶鹽用水為軟化裝置處理過的軟化水，對食鹽進行溶解，溶解后形成飽和鹽水， *終經過過濾裝置進入稀鹽水配比裝置，此流程即保證了飽和食鹽水的充分供給，又防 止未溶解的食鹽顆粒進入下游設備，影響系統的正常運行。
鹽罐設置進水、出水、溢流口。溶鹽罐采用纏繞一體成型工藝，各管口為活接頭連接。
3.8稀鹽配比單元
把濃度為23%以上的濃鹽水稀釋至3%左右的稀鹽水，配制電解液過程中設置有電導率儀，專門負責對配制電解液的電導率進行檢測，通過電導率數值，即時監控電解液的稀鹽水濃度，精確控制發生器進水濃度。
稀鹽水配比技術方案：
稀鹽水配比采用比例泵的型式，比例泵的工作原理：比例泵又稱液壓驅動泵，驅動活塞以水壓為動力運作。閥門系統則使其反向運動?；钊拿總€運行周期必須與流入泵的固定水量（驅動泵的氣缸容積）相符。驅動泵的速度相比水量成比例地變化。驅動泵帶動定量活塞連續注入定量產品（定量泵的可調節容積）。定量活塞將注入與流入驅動泵的產品量相符的等量產品。所以，此項運行原則可確保固定用量，與水壓和水量變化無關。產品注入量與水量成正比。
采用比例泵配比的優勢：
（1）由比例泵的運行原理可知，比例泵是依靠驅動活塞和定量活塞運行行程的容積進行配比的，配比濃度只有驅動活塞和定量活塞的運行行程有關，與水量和水壓無關，因此，配比濃度不會受水廠供水壓力的變化影響。
（2） 比例泵采用動力水驅動，無電氣部件，運行更加穩定可靠。
（3）稀鹽水配比單元，設置稀鹽水罐，緩沖因水廠壓力變化導致的稀鹽水量不足的情況，使設備*穩定運行。
（4）比例泵后端設置電導率儀，檢測稀鹽水配比濃度，與鹽位檢測儀構成對加鹽的雙重保護，鹽位檢測儀檢測鹽層高度不足時，提示用戶加鹽，若此時未及時加鹽，可能會導致濃鹽水濃度降低，使配比出來的稀鹽水濃度降低。此時，電導率儀可設定兩級保護，稀鹽水濃度降到要求濃度的95%時，提示用戶，及時補鹽，降低到要求濃度的90%時，報警停機。
3.9酸洗單元
次氯酸鈉發生系統運行一段時間后，需定期對其清洗工作。需配置移動酸洗車。單套設備工作能力如下：
酸洗罐：60L食品級PE材質；形式：移動式；
酸洗泵：MPX-257S（H） Q：800L/h，H：9m；
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3.10次氯酸鈉存儲單元
新制成的次氯酸鈉溶液儲存在PE儲罐中。儲藏量滿足水廠12小時運行的需要，也可根據現場情況增加/減少。儲罐內設置超聲波液位計根據液位高低控制系統以維持連續的次氯酸鈉供應。
3.11投加系統單元
次氯酸鈉溶液采用隔膜計量泵投加，次氯酸鈉溶液投加泵可進行就地/遠程計量調節，改變投加流量,同時也可根據水廠提供的4～20mA信號進行變頻投加。
配套變頻電機，背壓閥、安全閥、Y過濾器等附件。
流量：240L/h，揚程：5bar，泵頭材質：PVDF
3.12電氣控制系統
電氣控制系統柜體外殼鋼板的厚度滿足國標和IEC有關標準，框架板材和前后門板、側板采用冷軋板材或敷鋁鋅板，內部的分隔板選用冷軋板材。電氣控制系統柜體具有很好的剛度和強度，以*運輸、安裝、運行、檢修等的機械強度要求。配電柜門、頂蓋板、底蓋板采用表面靜電粉末噴涂。面板噴塑均勻平滑外觀美，結構合理勻稱，平直度高。
電氣控制系統能夠在嚴格的工業環境下*、穩定地運行。系統組件的設計符合真正的工業等級，滿足國內的安全標準。并且易配置、易接線、易維護、隔離性好，結構堅固，抗腐蝕，適應較寬的溫度變化范圍。系統具備良好的電磁兼容性。能夠承受工業環境的嚴格要求。
電氣控制系統在交貨時是目前世界上*的主流產品，當更新的、更*的產品出現時，和目前的產品保持一致性、兼容性、成套性。
一、電氣控制系統(可編程序控制器PLC)構成
包括下述幾部分： PLC、通訊網絡、控制屏等。
還包括系統軟件和必要的應用軟件和過程控制軟件。
電氣控制系統還為與各控制站連接的儀表、閥門等提供電源。
二、電氣控制系統配置情況
電氣控制系統用于獲取數據和過程控制，為實現系統的正常運行，提供所需的輸入、輸出模塊，電氣控制系統提供所需求的硬件和軟件以保證次氯酸鈉發生器完整的運行。
三、電氣控制系統說明
電氣控制系統作為整套設備應提供所有所需設備和內部連線，以滿足這部分的功能要求和運行需求。
電氣控制系統要設計成在當地現場環境下能夠連續運行。
電氣控制系統的安裝，保證其正常運行的散熱。
五、控制方式
整套設備由PLC控制，對整個次氯酸鈉發生發生器控制，進行正常啟、停、運行、控制及報警。
次氯酸鈉自控系統可使其無論在獨立運行中以及連接網絡皆能實現控制功能。設計，安裝整套控制系統畫面。
控制系統可以保證制氯裝置除酸洗過程外所有操作運行的自動化控制。
控制系統可以保證制氯裝置在無人值守的工況條件下*安全運行。
對通過電解槽的電解電流進行穩流控制，穩流精度為1%。為保證整流器和電解槽安全，設置過電流極限值。
對電解槽設定電壓高極限值和電壓低極限值。
當投加泵電機發生故障(如缺相、過載)時,自動切斷故障電機的電源并切換到備用投加泵并報警。
風機與發生器有聯鎖, 當風機未啟動時, 不能啟動發生器; 當風機出現故障時, 切斷整流器電源。
控制功能和設施還包括：
①完成整個過程的控制；②運行參數控制，包括：電解電流，電解電壓；③次氯酸鈉發生器控制；④各類泵控制；⑤風機控制；⑥電動閥門控制；
包括下列數據采集系統的模擬量輸入/輸出信號：
①電解電壓；②電解電流；③進水溫度；
包括下列狀態顯示：
①風機狀態（合、跳）；②各類泵狀態（合、跳）；③整流器狀態；
包括下列報警：
①次氯酸鈉發生器出口溫度高報警；②運行過程中，次氯酸鈉槽內液位低報警；③過電流極限報警；④氫氣濃度報警；；
系統故障報警包括下列聯鎖項目：
①次氯酸鈉儲罐液位低聯鎖關停投加泵；②次氯酸鈉儲罐液位高／低聯鎖啟停整流器；③次氯酸鈉發生器出口溫度高聯鎖切斷整流器電源；④運行過程中，次氯酸鈉發生器槽內液位低聯鎖切斷整流器電源；⑤電解電壓高/低聯鎖切斷整流器電源；⑥電解電流超限，切斷整流器電源；⑦風機故障停整套系統；⑧氫氣濃度超標停整套設備；
前加氯為流量比例控制，PLC根據進廠水流量計檢測的流量信號確定。后加氯為復合環控制，PLC根據濾池出水流量信號初步確定后次氯酸鈉投加量，再根據清水池進水管處取樣檢測到余氯反饋信號修正次氯酸鈉投加量。補氯為負反饋控制，PLC根據出廠水余氯自動對設定投加量進行修正。
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3.13遠程運維平臺
遠程運維平臺，又稱物聯網智能云服務，或管家式服務，設備具有自動化控制系統，控制系統通過物聯網網關采集設備運行數據實時上傳至云端服務器，云端服務器存儲、管理設備運行數據。物聯網智能云服務系統具備遠程集中監控以及故障診斷查詢功能；云端服務器可對每臺設備運行數據分析，遠程設備運行異常預警、遠程故障診斷，實現數據云端查詢及數字化地圖功能；能夠實現實時數據跟蹤、實時地圖查看、設備管理、項目管理、故障管理；客戶可通過任一可聯網的電腦、手機實時監測設備運行情況，接收報警信息。
功能如下：
（1）地圖監控，實時在線監控設備具體位置；
（2）運營平臺信息反饋，報警信息、平臺更新維護信息，具有wx和短信推送報警消息功能。
（3）設備分組，運行畫面顯示。
（4）參數修改，數據傳輸，故障點反饋，及時售后維修；
（5）手機APP運行狀況監控，實現手機/電腦雙遠程實時監控；
（6）實時顯示設備在線，離線，故障情況，圖表分析；
（7）集中監控，快速查詢設備運行狀況信息；
（8）設備上線顯示，視頻監控畫面顯示，電解工作累計時間顯示；
（9）可以遠程調試設備、修改參數、輕微故障可以遠程解決。
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