Диссертация (1095047), страница 23
Текст из файла (страница 23)
К выводу вкрышке сепаратора С1.2 подключается трубопровод из Х-ПВХ для вывода водорода из здания.На этом трубопроводе размещен датчик Д3 давления в системе отвода водорода.107Для контроля наличия хлора в помещении устанавливается датчик контроля наличия иуровня концентрации Cl2 на полу и H2 под потолком.Полипропиленовые баки (V=1000 л) для солевого раствора (желтого цвета), воды(синего цвета) и щелочи (красного цвета) смонтированы на специальной подставке итрубопроводами соединены с питающими анодную и катодную камеры насосами (рисунок 3.17,г).
Для засыпки соли в бак с солевым раствором используется конструкция, на которуюустанавливается лестница с площадкой. Емкости снабжены датчиками верхнего и нижнегоуровня растворов.Источник постоянного тока ИП1 Flex Kraft 12V/1200A на 1200А и 12В токоведущейшиной подключается к разъемам на электродах хлоратора. Он имеет вход для удаленногоуправления подачей токовой нагрузки на электроды электролизера, благодаря чемуосуществляется регулирование производительности электролизера.Насосы мембранного типа Н1.1 и Н1.2 ВТ-МF 30-4 230V (корпус насоса голубого цвета)закреплены сзади на опорной конструкции (рисунок 3.17, в).
Ввод подключается к Н1.1, выводподключается к анодной камере хлоратора Э1, максимальная производительностью до 30 л/ч.Ввод Н1.2 подключается к трубопроводу подачи воды, вывод подключается к катодной камереЭ1 максимальная производительностью до 30 л/ч.Эжекторы ЭЖ жидкостного типа для всасывания анолита, стойкие к хлору и щелочи,устанавливаются по два на каждой линии хлорирования: основной и резервный, на которыйпереключается работа линии хлорирования при аварии или профилактике основного эжектора.Вводдлязасасываемойжидкостиподключаетсяксистемегородскогохолодноговодоснабжения, ввод для подсоса подключается к С1.1.
Вывод подключается к системетранспортировки питьевых вод.После подключения трубопроводов и питания к хлоратору между анодной и катоднойкамерами электролизера устанавливается полупроницаемая катионообменная мембрана.Камеры изолируются друг от друга уплотнительной прокладкой из химически стойкой резины,к которой на герметике фиксируется мембрана. После этого камеры соединяются в однуэлектрохимическуюячейкустяжнымишпильками(рисунок3.17,а).Вкачествекатионообменных мембран, работающих при концентрациях щелочи около 20% могутиспользоваться сульфакатионитная мембрана марки Флемион 811 или Nafeon-324. На рисунок3.17, а представлены фотографии хлораторов (основного и резервного) в составе установкипрототипа КЭА.В хлораторе под действием постоянного электрического тока образуется хлорная вода (ванодной камере), электролитическая щелочь и водород (в катодной камере).
Электролитические108ячейки работают в проточном режиме: в электролизер непрерывно подаются солевой раствор ивода и отводятся анолит и щелочь. Эжектором осуществляется подача анолита в трубопроводхлорной воды. Электролитическая щелочь (NaOH) с концентрацией 20%, образующаяся впроцессе электролиза, из сепаратора католита самотеком отводится в емкость-накопительщелочи. Водород из сепаратора католита отводится трубкой в атмосферу за пределы здания.Рабочая температура в электролизере находится в пределах 35–60°С. Рабочий диапазонтоков – до 960А на ячейку, плотность тока на мембране – до 1800 А/м2, напряжение от 2,9 до3,5 В. Сила тока подбирается из условия обеспечения запланированного количества хлора в часи энергопотребления не более 3,0 кВтч и 3 кг соли на 1 кг продукта с учетом выхода по току неменее 83%.Концентрация хлора в анолите контролируется по остаточному хлору в воде и косвенно– по концентрации производимой щелочи.
Производительность по хлору регулируетсяувеличением/уменьшениемсилытокасоответственнозаданномухлоропотребелению.Пропорционально производительности по хлору меняется и производительность по щелочи,она поддерживается постоянной за счет изменения количества качков насосов в минуту.Уровень рабочих растворов в хлораторе (анолита и католита) контролируется датчикамиуровня на сепараторах хлора и водорода.
Уровень рабочих растворов в баках с водой, с солью ив баке со щелочью контролируется поплавковыми датчиками уровня.В процессе реакции разложения соли на аноде выделяется хлор, а на катоде приразложении воды выделяется водород. Для контроля наличия газов устанавливаются датчикиконтроля хлора и водорода на газоотводящие трубопроводы, а также их наличия в воздухе впомещении хлораторной: хлора на полу, водорода на потолке.Контроль за процессом электролиза и управление токовой нагрузкой осуществляетсясистемой автоматического управления (САУ), включающей модульный контроллер Siemens ипанель управления оператора (рисунок 3.18).
Операторский интерфейс САУ хлораторовотражает состояние датчиков контроля наличия и уровня концентрации Cl2 и H2, уровнярабочих растворов в сепараторах, давления в системе вакуумпрерывателя и отведенияводорода, температуры в хлораторе, показания датчика остаточного хора в воде. Вполуавтоматическом режиме работы САУ хлораторов в интерфейсном окне на контурахпервичного и вторичного хлорирования задается сила тока, определяемая производительностьюпо хлору, скорость работы насосов для дозирования раствора соли и воды для поддержанияконцентрации и производительности на заданном уровне, контролируется напряжение наэлектролизере и температура электролита.109Рисунок 3.18 – Операторский интерфейс САУ хлораторовВ автоматическом режиме работы САУ хлоропотребление контролируется датчикомостаточного хлора в воде после первичного и вторичного хлорирования, по уставке адаптивноизменяетсясилатокаипроизводительностьпохлоруприсуточныхизмененияхводопотребления.Суммарные энергозатраты при мембранном электролизе анолита на 25–40% ниже, аудельный расход соли в 2,5–3 раза меньше, чем в электролизерах, производящих гипохлорит наместе применения.
Отличительной особенностью мембранного процесса от бездиафрагменногометода получения гипохлорита является возможность изменения токовой нагрузки наэлектролизѐрах без нарушения процесса. Это позволяет с целью снижения себестоимостипродукции регулировать токовую нагрузку на электролизеры в течение суток в зависимости оттребуемой производительности.3.4.2 Состав ферратора и параметры технологического процессаполучения феррата натрияИсходными материалами для производства феррата (VI) натрия (Na2FeO4) являютсяполученный в хлораторе гидроксид натрия (NaOH) и стальной расходуемый электрод.110Общий вид ферратора в составе КЭА приведен на рис. 3.19.
Модуль для полученияферрата натрия (ферратор) состоит из корпуса, блока электродных элементов, системыциркуляции электролита и опорной конструкции (рис. 3.19, а и б).Корпус ферратора, состоящий из электродных камер прямоугольной формы, выполнениз полипропилена толщиной 15 мм (рис. 3.19, в). Рамка для фиксации мембраны междукамерами электролизера выполнена так же из полипропилена толщиной 5 мм. Рамки с зажатоймежду ними мембраной вставляются в пазы в стенках электролизера глубиной 5 мм,выполненные на границах анодной и катодной камер (рис.
3.19, в). Аноды и катодызафиксированы внутри камер электролизера при помощи держателей из полипропилена.абвРисунок 3.19 – Конструктивные модули ферратора.111Крышка электролизера выполнена из полипропилена и фиксируется к верхнему фланцустальными шпильками.
К крышке приклеена прокладка из химически стойкой резины,предотвращающая выход паров щелочи и смешивание газообразных продуктов реакции вкорпусе электролизера. В крышке расположены выводы для газообразных продуктов(кислорода и водорода) из анодных и катодных камер, выполненные из Х-ПВХ, снабженныезапорными вентилями (рис. 3.19, а). В днище расположены выводы для слива продуктов изанодных и катодных камер, выполненные из Х-ПВХ, на каждом из которых имеются запорныевентили (рис.
3.20, а).Блок электродных элементов состоит из 10 пар «монополяр-катод - монополяр-анод»,разделенных ионообменными мембранами (рис. 3.19, в). Монополяры-аноды помещены в пятьанодных камер, а монополяры-катоды в шесть катодных камер. Нерасходуемый катодвыполнен из нержавеющей стали. Между электродными элементами устанавливаетсяионообменная сульфокатионитная мембрана марки Флемион 811 или Nafeon-324, разделяющаякатодные и анодные камеры.
Поверхность каждого электрода параллельна поверхностимембраны. Размеры анода определяются расчетной плотностью тока в ферраторе, равной 500А/м2, обеспечивающей необходимый выход по току феррата и энергопотребление. Габаритныеразмеры анодов, используемых в ферраторе, составляют 0,35х0,45 м, эффективная поверхностьанода соответствует площади мембраны и составляет 0,15 м2. Габаритные размеры катодааналогичны.Корпус ферратора, состоящий из электродных камер прямоугольной формы,выполнен из полипропилена PP-RS толщиной 15 мм. Аноды и катоды зафиксированы внутрикамер электролизера при помощи держателей из оргстекла. Рамка для фиксации мембранымежду камерами электролизера выполнена из полипропилена толщиной 5 мм. Для фиксациирамки с мембраной на границах анодной и катодной камер в стенках электролизера толщиной15 мм выполнен паз глубиной 5 мм, в который вставляется рамка с мембраной.
Онаобеспечивает возможность быстрой замены мембраны в электролизере без его полногодемонтажа и слива электролита.Анодные и катодные камеры снабжены стойкими к феррату и щелочи штуцерами из ХПВХ для подсоединения циркуляционных трубок. Ввод растворов проводится через нижниештуцеры, а вывод продуктов электролиза - через верхние. На циркуляционных трубкахимеются вентили из Х-ПВХ для прекращения циркуляции анолита и католита в случаенеобходимости. Система циркуляции анолита и католита аналогичны по конструкции и служатдля подачи и распределения по ячейкам электролита и вывода продуктов электролиза. Каждаяиз циркуляционных систем состоит из насоса мембранного типа ВТ-МF 50-3 230V,112обеспечивающего подачу электролита в соответствующую камеру и рециркуляционногоконтура, выполненного из Х-ПВХ (рисунок 3.19, а и б).Опорная конструкция служит для установки блока электродных элементов и системыциркуляции анолита и католита.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
