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1、電解食鹽法次氯酸鈉發(fā)生器次氯酸鈉發(fā)生器工藝原理

次氯酸鈉發(fā)生器是一種新型的用于現(xiàn)場生產(chǎn)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(shù)指標均達到或超過國家GB12176-90《次氯酸鈉發(fā)生器》中的*指標。 

電解鹽水型次氯酸鈉發(fā)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(zhì)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(nèi)發(fā)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(chǎn)

下面是發(fā)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(chǎn)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(fā)生器電解主反應：

  NaCL+ H2O = NaCLO + H2↑

總反應： NaCl + H2O =>NaClO + H2

產(chǎn)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(fā)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(xiàn)場調(diào)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(fā)生氧化反應時，每個NaCLO分子與Cl2分子所發(fā)生的電荷轉(zhuǎn)移數(shù)相同，因此通過電化學反應途徑生產(chǎn)次氯酸鈉過程中，每生產(chǎn)1克NaCLO，相當于0.952克Cl2。

生成次氯酸鈉的過程同時產(chǎn)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(chǎn)生氫氣來計算。按照此計算，每產(chǎn)生1克NaCLO約生成0.35升H2。

生成次氯酸鈉的過程同時產(chǎn)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(tǒng)的安全性。

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3、電解食鹽法次氯酸鈉發(fā)生器各單元介紹 

3.1次氯酸鈉發(fā)生器主機

單套有效氯產(chǎn)量(Cl) 1000g/h·臺

極板材質(zhì)       鈦材+涂貴金屬氧化物

槽體材質(zhì)       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(fā)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(tǒng)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(fā)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(jié)構(gòu)：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(jié)構(gòu)：采用中間電極連接陽極和陰極，整體結(jié)構(gòu)連接件少，減少了連接件上的產(chǎn)熱量，降低生產(chǎn)次氯酸鈉的鹽耗和電耗，對于減少消毒副產(chǎn)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(zhì)：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(guān)，材質(zhì)為PVDF材質(zhì)

電解槽出水應溫度開關(guān)，護套材質(zhì)鈦

電解槽槽體采用外部無漏泄機械組合結(jié)構(gòu)，避免結(jié)構(gòu)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(zhì)。電解槽內(nèi)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(jié)構(gòu)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(tǒng)通暢。 電解槽陰極、陽極之間在干燥狀態(tài)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(tǒng)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(shù)，將電解過程中產(chǎn)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(nèi)電解液的良好狀態(tài)，減少電解阻力降低溫升，提高次氯酸鈉生產(chǎn)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(zhì)：PVC

功能：釋放槽內(nèi)氫氣

直徑：Ф32

由于電解食鹽水時在陰極會伴隨產(chǎn)生氫氣，據(jù)理論數(shù)據(jù)得知，每產(chǎn)生1kg有效氯會產(chǎn)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(nèi)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(nèi)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(chǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姽┙o電解槽，為次氯酸鈉發(fā)生器電解鹽水提供動力，將380VAC轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姟?/font>

控制界面

通過整流器面板上的按鈕和旋鈕進行開、關(guān)調(diào)節(jié)

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(tǒng)應設置聯(lián)鎖開關(guān)以選擇控制方式，同一時間（方式）內(nèi)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(guān)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(huán)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(diào)節(jié)范圍內(nèi)< 6% 的額定輸出電流

調(diào)節(jié)范圍:額定值10-99.9%精細調(diào)節(jié)（恒定電壓或恒定電流方式下）

工作方式:額定負載連續(xù)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(zhì)：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(huán)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(zhì)硬度。軟水器閥頭采用全自動優(yōu)質(zhì)多路閥。軟化罐采用優(yōu)質(zhì)玻璃鋼 材質(zhì)。軟化樹脂：CT100 食品級樹脂。

全自動軟化水器內(nèi)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(zhì)。全自動軟化水器在工作狀態(tài)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(jīng)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(tǒng)使軟化、反洗、吸鹽、慢洗、快洗等全過程實 現(xiàn)自動化。

由于原水硬度的下降，在流經(jīng)電解槽電解時，便不易產(chǎn)生鈣鎂沉淀，有效的減輕了陰極上結(jié)垢的現(xiàn)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(tǒng)提供穩(wěn)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(wěn)定 在 26.5%，利于配置系統(tǒng)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(xiàn)，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(nèi)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(jīng)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(tǒng)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(shù)值，即時監(jiān)控電解液的稀鹽水濃度，精確控制發(fā)生器進水濃度。

稀鹽水配比技術(shù)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(qū)動泵，驅(qū)動活塞以水壓為動力運作。閥門系統(tǒng)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(qū)動泵的氣缸容積）相符。驅(qū)動泵的速度相比水量成比例地變化。驅(qū)動泵帶動定量活塞連續(xù)注入定量產(chǎn)品（定量泵的可調(diào)節(jié)容積）。定量活塞將注入與流入驅(qū)動泵的產(chǎn)品量相符的等量產(chǎn)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(guān)。產(chǎn)品注入量與水量成正比。

采用比例泵配比的優(yōu)勢：

（1）由比例泵的運行原理可知，比例泵是依靠驅(qū)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(qū)動活塞和定量活塞的運行行程有關(guān)，與水量和水壓無關(guān)，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(qū)動，無電氣部件，運行更加穩(wěn)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(wěn)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(gòu)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(fā)生系統(tǒng)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(zhì)；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(jù)現(xiàn)場情況增加/減少。儲罐內(nèi)設置超聲波液位計根據(jù)液位高低控制系統(tǒng)以維持連續(xù)的次氯酸鈉供應。

 3.11投加系統(tǒng)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(diào)節(jié)，改變投加流量,同時也可根據(jù)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(zhì)：PVDF

3.12電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)柜體外殼鋼板的厚度滿足國標和IEC有關(guān)標準，框架板材和前后門板、側(cè)板采用冷軋板材或敷鋁鋅板，內(nèi)部的分隔板選用冷軋板材。電氣控制系統(tǒng)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(jié)構(gòu)合理勻稱，平直度高。

電氣控制系統(tǒng)能夠在嚴格的工業(yè)環(huán)境下*、穩(wěn)定地運行。系統(tǒng)組件的設計符合真正的工業(yè)等級，滿足國內(nèi)的安全標準。并且易配置、易接線、易維護、隔離性好，結(jié)構(gòu)堅固，抗腐蝕，適應較寬的溫度變化范圍。系統(tǒng)具備良好的電磁兼容性。能夠承受工業(yè)環(huán)境的嚴格要求。

電氣控制系統(tǒng)在交貨時是目前世界上*的主流產(chǎn)品，當更新的、更*的產(chǎn)品出現(xiàn)時，和目前的產(chǎn)品保持一致性、兼容性、成套性。

一、電氣控制系統(tǒng)(可編程序控制器PLC)構(gòu)成

包括下述幾部分： PLC、通訊網(wǎng)絡、控制屏等。

還包括系統(tǒng)軟件和必要的應用軟件和過程控制軟件。

電氣控制系統(tǒng)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(tǒng)配置情況

電氣控制系統(tǒng)用于獲取數(shù)據(jù)和過程控制，為實現(xiàn)系統(tǒng)的正常運行，提供所需的輸入、輸出模塊，電氣控制系統(tǒng)提供所需求的硬件和軟件以保證次氯酸鈉發(fā)生器完整的運行。

三、電氣控制系統(tǒng)說明

電氣控制系統(tǒng)作為整套設備應提供所有所需設備和內(nèi)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(tǒng)要設計成在當?shù)噩F(xiàn)場環(huán)境下能夠連續(xù)運行。

電氣控制系統(tǒng)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(fā)生發(fā)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(tǒng)可使其無論在獨立運行中以及連接網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)控制功能。設計，安裝整套控制系統(tǒng)畫面。

控制系統(tǒng)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(tǒng)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(wěn)流控制，穩(wěn)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(fā)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(fā)生器有聯(lián)鎖, 當風機未啟動時, 不能啟動發(fā)生器; 當風機出現(xiàn)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(shù)控制，包括：電解電流，電解電壓；③次氯酸鈉發(fā)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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(tài)顯示：

①風機狀態(tài)（合、跳）；②各類泵狀態(tài)（合、跳）；③整流器狀態(tài)；

包括下列報警：

①次氯酸鈉發(fā)生器出口溫度高報警；②運行過程中，次氯酸鈉槽內(nèi)液位低報警；③過電流極限報警；④氫氣濃度報警；；

系統(tǒng)故障報警包括下列聯(lián)鎖項目：

①次氯酸鈉儲罐液位低聯(lián)鎖關(guān)停投加泵；②次氯酸鈉儲罐液位高／低聯(lián)鎖啟停整流器；③次氯酸鈉發(fā)生器出口溫度高聯(lián)鎖切斷整流器電源；④運行過程中，次氯酸鈉發(fā)生器槽內(nèi)液位低聯(lián)鎖切斷整流器電源；⑤電解電壓高/低聯(lián)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(tǒng)；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(jù)進廠水流量計檢測的流量信號確定。后加氯為復合環(huán)控制，PLC根據(jù)濾池出水流量信號初步確定后次氯酸鈉投加量，再根據(jù)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(jù)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(lián)網(wǎng)智能云服務，或管家式服務，設備具有自動化控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)采集設備運行數(shù)據(jù)實時上傳至云端服務器，云端服務器存儲、管理設備運行數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)智能云服務系統(tǒng)具備遠程集中監(jiān)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(shù)據(jù)分析，遠程設備運行異常預警、遠程故障診斷，實現(xiàn)數(shù)據(jù)云端查詢及數(shù)字化地圖功能；能夠?qū)崿F(xiàn)實時數(shù)據(jù)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(lián)網(wǎng)的電腦、手機實時監(jiān)測設備運行情況，接收報警信息。

功能如下：

（1）地圖監(jiān)控，實時在線監(jiān)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(shù)修改，數(shù)據(jù)傳輸，故障點反饋，及時售后維修；

（5）手機APP運行狀況監(jiān)控，實現(xiàn)手機/電腦雙遠程實時監(jiān)控；

（6）實時顯示設備在線，離線，故障情況，圖表分析；

（7）集中監(jiān)控，快速查詢設備運行狀況信息；

（8）設備上線顯示，視頻監(jiān)控畫面顯示，電解工作累計時間顯示；

（9）可以遠程調(diào)試設備、修改參數(shù)、輕微故障可以遠程解決。

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