关于泄-氯吸收装置的选型与验收的探讨

安全设备就要用最安全的
关于泄-氯吸收装置的选型与验收的探讨
珠海九通水务有限公司技术部
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2010年7月1日
来源：中国供水节水
氯气是一种经济有效的水处理消毒剂和漂白剂，但氯气又是一种杀伤力很强的有毒气体，可损害全身器官和系统。它的毒性远远大于硫化氢气体。近年来，氯气泄漏中毒事故时有发生，不仅给国家财产和人们的生命安全造成巨大的损失和威胁，而且直接影响正常的生产、生活秩序和社会安全。因此，如何选择安装一套技术上先进、设计上合理、运行可靠的泄氯吸收装置，已成为水行业生产安全工作的重中之重。而目前在我国在泄氯吸收装置的设计和验收并没有明确标准，但大致可按照以下步骤进行选择：
一、选型标准
1.泄氯吸收装置的吸收能力:
吸收能力是衡量一套装置性能好坏的重要参数，表示在单位时间内吸收氯气的量，它是反映装置的吸收速度和吸收量的综合参数。现在市面上销售的产品标明吸收量多少公斤，这个参数是生产厂家在产品出厂时通过试验得出的结果，有一个先决条件，即装置在常温、常压下、进风口气体中氯气的浓度达到100%时，一个小时内能够吸收氯气的量，当气体中氯气的浓度发生变化时，那么吸收等量的氯气所需的时间就会延长，装置吸收氯气的速度与气体中氯气的浓度成正比。
2.泄氯吸收装置的吸收机理：
目前市场上销售的泄氯吸收装置，主要吸收机理有两种：
一种是利用碱性溶液吸收氯气，属于中和性，反应式为Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O
从以上反应式可以看出：由于吸收氯气之后的碱液生成盐类结晶无法再生，堵塞吸收塔喷淋管喷头和填料，随着吸收时间的延长，吸收液中氢氧化钠浓度逐渐降低，吸收能力逐渐下降，一次性吸收氯气量有限。
另一种是利用亚铁盐溶液吸收氯气，属于氧化还原性，反应式为：
吸收(氧化)反应：2Fe2++Cl2=2Fe3+ +2Cl-
再生(还原)反应：2Fe3++Fe=3Fe2+
从以上反应式可以看出：亚铁盐的吸收和再生是同步进行的，一次性可以吸收大量的氯气，远远大于额定的吸收能力 （从以上反应式中可以看出原因所在），不需要更换吸收液，也不会产生结晶，但一次性吸收氯气的量也不会无限额的，根据物质不灭定律，吸收的氯气生成三价铁盐（Fe3+）再通过还原反应生成二价铁盐（Fe2+）贮存在再生箱中，再生箱的空间和再生剂是有限的，当装置吸收大量氯气时，只需回收部分吸收液，添加再生剂即可。
3.泄氯吸收装置的结构:
泄氯吸收装置中的主体设备吸收塔都是采用填料结构，属于化工传质设备的一种类型，通过改进后的吸收塔，空塔设计流速一般都在2~3米/秒。有的片面追求大风量，会造成吸收塔内传质状况恶化，吸收能力下降，甚至会产生液泛。风量过小，吸收时间就长。吸收塔只有在允许空塔流速的范围内，尽可能做到使风量、塔径及接触面积最大化，这样才能达到对氯气进行高效吸收的目的
当塔径确定后，系统风量也就确定了 。吸收装置的流程市面上有两种形式：一种是单塔多层，塔径（如φ1300），塔径大，系统阻力小;，系统通过的气量大。另一种是双塔串连，塔径（如φ800），塔径小，阻力大。系统通过的气量小。
各种类型装置选用的都是离心式风机，根据风机性能曲线图可以看出，风机的流量与压力成反比，由于该类风机全压低，若系统阻力大，风量就小，为了在最短时间内吸收完泄漏的氯气，应选择塔径大的装置。
4.氯库房体积大小:
氯库房内混合气体与泄氯吸收装置构成一个闭路循环系统，在这个系统内气体的循环次数会影响到氯气的吸收效果：在《城镇供水厂运行、维护及安全技术规程》CJJ58- 2009中第20页4.4.7.4条规定：泄氯吸收装置风机风量要满足气体循环次数8-12次/小时，并以此作为设计装置的重要参数。
氯气的泄漏是由于氯气钢瓶、管道突然爆裂，在较短的时间内迅速扩散，并在地面进行沉积，同时具有极强的氧化性和腐蚀性等特点。要求泄氯吸收装置在最短的时间内将氯气的浓度降低到安全范围内。泄氯吸收装置的循环次数在设计上应大于12次/时。因此在选择泄氯吸收装置时，氯库房的大小（由此决定了循环风量）是选择泄氯吸收装置类型的关键因素。以塔径为1300mm的泄氯吸收装置为例，同类型装置对应的氯库房容积及循环风量对应关系如下（表一）：
（表一）
序号
型号
系统风量（m3/hr）
适用氯库房体积(m3)
1
500型（单塔）
5465
50～250
2
1000型（单塔）
9580
250～500
3
准2000型（单塔）
12300
500～700
4
2000型（双塔并联）
19160
700～1200
5
3000型（双塔并联）
24600
1200～1800
6
4000型（三塔并联）
28740
1800～2500
7
5000型（三塔并联）
36900
2500～3200
表格中的各参数为氯库房结构较为简单的选型建议，若氯库房结构较为复杂（如在线氯瓶区与空、满瓶堆放间分隔放置或氯库房为双层结构等）的情况下，则根据氯库房的实际情况进行优化配置。
5.泄氯吸收装置中的电控部分：
泄氯吸收装置中的控制系统选用原则是灵敏、可靠。最关键的部件探头灵敏度要高，0.2ppm以下，测量范围在0~10ppm。运转设备选用的原则是运行平稳，能够满足连续运行的需要并防腐性能好。
二．泄氯吸收装置的验收
泄氯吸收装置安装竣工后，用户必须对装置的综合性能进行验收，可以按以下步骤进行逐行检查。
1.吸收装置的外观验收:
泄氯吸收装置的外观检查，吸收塔是否垂直，基础有没有变形，运转设备的地脚螺栓是否紧固，管道是否横平、竖直，管支架是否牢固。铭牌标示、合格证是否齐全。液位计的标尺是否在范围内。手盘运转设备是否灵活，有无时紧时松现象。
2.泄氯吸收装置的单机试车和交接验收:
A.人工启动液下泵、离心风机，检查运转设备的振动、噪音、温升是否在允许的范围内。
B.密封性能：用肥皂水或洗衣粉水涂抹在管道和设备连接处应无气泡。
C.自动化性能：仪表的检验，用消毒片或盐酸与高锰酸钾反应产生少量的氯气，靠近探头来检测，检验装置能否报警、自动启动和自动停止。
D.交接验收:当选择的是成熟产品时，上述工作完成后，可视同验收合格。
3.放氯试验：
为了检验泄氯吸收装置的综合性能，可以在氯库内人为的放少量氯气进行检验，但放氯是一种破坏性的试验，应慎之又慎，搞好必要的防护措施，做到万无一失。
3.1氯气浓度计算：(ppm 百万分浓度)
由于国内还没有测量高浓度氯气的仪器，放氯前需对放氯量进行确定，建议放氯量控制在氯库房内氯气浓度1000 ppm 以下，氯库房氯气浓度计算方法如下：
V氯气=W/M×22.4
V库房=L×B×H
V浓度= 〔V氯气/（ V氯气+ V库房）〕×1×106
式中：V氯气代表氯气的体积（立方米）
W:  代表放氯量（公斤）
M :   代表氯气分子量
V库房:    代表库房体积（立方米）
V浓度：    代表库房中氯气浓度（ppm）
22.4:  代表每公斤分子的体积数（立方米）
L、B、H分别代表氯库房的长度、宽度、高（米）
（注：实际放氯验收过程中，装置在近似于常温、常压下运行，温度、压力对计算结果的影响可忽略不计。此种计算方式没有考虑压力、温度的影响。若精确计算可用理想气体状态方程进行校正。）
3.2放氯过程中的防护措施：
安全防范准备工作，放氯是一种破坏性试验，放氯前必须要当地安监、消防等部门的批准。现场作好包括消防、医疗急救、及应急补救措施等方面内容，特别是做好遇到停电后的应急处理方案。
氯库房内运转设备及管件、电器应用塑料薄膜包裹好，探头也要保护（因为探头量程小，灵敏度高，探头吸收大量氯气后灵敏度会降低，滞后时间相当长，恢复较慢），门、窗要密闭。
参加试验人员应穿着防化服，戴上防毒面罩，非相关人员应远离现场，站在上风口。
3.3放氯的操作流程:
A.将放氯钢瓶置于氯库房外的台秤上，出口接管到库房内，检查库房内确认无人后，关闭门窗。缓慢开启钢瓶气阀门，利用台秤显示重量来控制气阀的开启度。
B　　.放氯完成后，由人工启动泄氯吸收装置并开始计时，运行二十分钟后，由现场操作人员对各点进行监测，做好记录。
C.监测到各点氯气浓度低于3 ppm 时，人工停止泄氯吸收装置，打开门窗，将控制箱上旋钮恢复到自动位。
3.4综合性能的评定：
当氯库房氯气浓度在1000 ppm 以下，吸收时间在120分钟以内，氯气浓度低于3 ppm 时，证明泄氯吸收装置的吸收能力在额定范围内，综合性能优良。
总之，安全设备就要用最安全的。用户在选择性能优良的泄氯吸收装置时，严把选型、安装、验收三关。一定要根据氯库房体积、钢瓶大小选择相配套的泄氯吸收装置。重点要了解装置的构造和技术参数，有无放氯的实例，并要求生产厂家现场勘察、设计。在放氯验收过程中一定要做好相应的防范措施，杜绝事故的发生。真正地解决安全生产上的后顾之忧。