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。
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