武漢水務(wù)集團(tuán)制水部生產(chǎn)技術(shù)科     湖北 武漢   郵編：430034

摘要  本文介紹了水廠加氯系統(tǒng)中的真空加氯技術(shù)及其工作原理和技術(shù)特點(diǎn)，通過對我公司各水廠的加氯系統(tǒng)進(jìn)行全面的調(diào)研，結(jié)合各水廠的實(shí)際情況，分析了加氯系統(tǒng)目前的運(yùn)行情況及存在的問題,，并對解決這些問題的辦法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞 加氯系統(tǒng) 負(fù)壓管道 真空調(diào)節(jié)器 水射器

1、前言

給水處理中，消毒方法有很多，但加氯消毒與其他方法相比，貨源充足、價(jià)格低廉，是目前最常用的消毒方法。氯氣殺菌效果好，但氯氣有巨毒，所以加氯系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，將直接影響安全穩(wěn)定供水工作。大中型水廠一般均采用液氯消毒。液氯和干燥的氯氣對銅、鐵和鋼等金屬?zèng)]有腐蝕性，但遇水或受潮時(shí)，化學(xué)活性增強(qiáng)，對金屬的腐蝕性很大，因此，為避免氯瓶進(jìn)水，氯瓶中的氯氣不能直接用管道加入水中，必須經(jīng)過加氯機(jī)后投加。傳統(tǒng)的加氯設(shè)備由于采用正壓加氯，對漏氯又缺乏有效的處理措施，易造成人身傷亡事故，且設(shè)備精度低，不易連續(xù)供氯，維護(hù)量大，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，安全可靠性低，不能滿足現(xiàn)代化水廠管理的設(shè)計(jì)要求，目前一般都采用真空加氯，可有效防止氯氣泄露，其運(yùn)行安全可靠并且設(shè)備簡單。

2 自動(dòng)真空加氯系統(tǒng)

自動(dòng)真空加氯系統(tǒng)通常有加氯歧管、自動(dòng)切換裝置、液氯蒸發(fā)器（加氯量小時(shí)可以不用）、減壓過濾裝置、真空調(diào)節(jié)器、自動(dòng)真空加氯機(jī)和水射器等主要部件組成。

自動(dòng)真空加氯系統(tǒng)以真空調(diào)節(jié)器為分界點(diǎn)可分為正壓區(qū)和負(fù)壓區(qū)兩個(gè)區(qū)域，即危險(xiǎn)區(qū)和安全區(qū)。

(1) 自動(dòng)切換裝置：系統(tǒng)的切換。由壓力開關(guān)、電動(dòng)閥和控制器組成。當(dāng)接收到左氣源及右氣源的壓力狀態(tài)信號后，把一只電動(dòng)閥打開，另一只電動(dòng)閥關(guān)閉。切換壓力可以現(xiàn)場設(shè)定，可以是氣相壓力狀態(tài)，也可是液相壓力狀態(tài)。

(2) 減壓閥：系統(tǒng)中設(shè)減壓閥是為防止液氯進(jìn)入加氯系統(tǒng)。

(3) 真空調(diào)節(jié)器：真空調(diào)節(jié)器是真空加氯系統(tǒng)的關(guān)鍵，是正壓和負(fù)壓的分界點(diǎn)。

(4) 水射器：水射器基本工作原理是根據(jù)能量守恒，采用文丘利噴嘴結(jié)構(gòu)。在喉部流速增大，動(dòng)能提高而壓能下降，以至壓力下降至低于大氣壓而產(chǎn)生抽吸作用，將氣體抽入同水混合，將氯水投加到加注點(diǎn)。水射器是加氯機(jī)氣體流量調(diào)節(jié)及測量控制系統(tǒng)的動(dòng)力部件（喻為加氯機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)）。

(5) 加氯系統(tǒng)自動(dòng)控制：一般前加氯采用手動(dòng)或流量比例控制（即按水流量成正比例投加），后加氯可采用手動(dòng)或余氯反饋信號同時(shí)給入加氯機(jī)，由自動(dòng)控制器組成新的控制信號控制。

3  水廠加氯系統(tǒng)現(xiàn)狀

當(dāng)前，在我國最常見的負(fù)壓加氯設(shè)備有BAILEY FISCHER & PORTER公司、CAPITAL CONTROLS公司、WALLACE & TIERNAN（W&T）公司和德國ALLDOS公司生產(chǎn)的設(shè)備。盡管這些生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的設(shè)備不盡相同,但其投加過程均由四個(gè)部分組成，即:液氯的汽化、調(diào)壓、計(jì)量、和投加。氯源經(jīng)自然蒸發(fā)或利用液氯蒸發(fā)器由液態(tài)氯轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氯，由真空調(diào)壓器將輸入管道內(nèi)氯氣的壓力由正壓調(diào)至負(fù)壓，通過加氯機(jī)計(jì)量，通過水射氣與壓力水混合后投入水體。

3.1 加氯設(shè)備

3.1.1 現(xiàn)代真空式加氯機(jī)原理及控制技術(shù)

通過近幾年的更新改造，目前我部各水廠均用自動(dòng)真空加氯系統(tǒng)，提高了加氯系統(tǒng)的安全可靠性和精度，降低了氯耗，杜絕了漏氣事故。我部各水廠除白沙洲水廠采用的是CAPITAL CONTROLS公司的加氯機(jī)外，其他均采用W&T公司的加氯機(jī)。以余家頭水廠為例，選用的W&T公司的V2020系列真空式V型槽加氯機(jī)由真空調(diào)節(jié)器、控制柜和水射器三個(gè)基本部件組成。真空調(diào)節(jié)器位于氣源處，控制柜位于加氯間，水射器位于加氯點(diǎn)附近。運(yùn)行時(shí)，水射器產(chǎn)生的真空傳到真空調(diào)節(jié)器，閥內(nèi)膜片一面感受真空，一面承受氣壓，其作用力移動(dòng)彈簧頂桿，使閥塞脫離閥座，閥前壓力氣體調(diào)節(jié)為正常運(yùn)行真空度，真空氣體沿管線進(jìn)入控制柜，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)測定流量，并通過V型槽閥孔面積的變化控制，再由差壓閥通過恒定V型槽前后壓差保持其流速穩(wěn)定，然后沿管線進(jìn)入水射器，與水混合為氯水溶液，送至加氯點(diǎn)。

系統(tǒng)為全真空運(yùn)行，如遇真空破壞，真空調(diào)節(jié)閥將自動(dòng)關(guān)閉，截?cái)鄽庠?，防止帶壓氣體進(jìn)入系統(tǒng)，真空調(diào)節(jié)閥因贓物黏附于閥座而關(guān)閉不嚴(yán)，出現(xiàn)漏氣時(shí)，壓力止回調(diào)節(jié)閥可起到二級保護(hù)作用，減少漏氣的可能性；當(dāng)真空調(diào)節(jié)閥、壓力止回閥均因贓物黏附閥座而關(guān)閉不嚴(yán)時(shí)，壓力放泄閥啟動(dòng)，將漏氣排至室外，確保系統(tǒng)中不出現(xiàn)正壓。　

3.1.2 投加管道

(1) 正壓管道

從氯瓶至真空調(diào)節(jié)器之間的管道為壓力管道，管材選用無縫鋼管及防腐耐壓的管件、閥門，管路上設(shè)有緩沖罐、減壓閥等安全裝置。

(2) 負(fù)壓管道

從真空調(diào)節(jié)器至水射器之間的管道為真空管道，采用堅(jiān)韌耐用的ＡＢＳ工程塑料管。如果真空管破裂、水射器故障使管道失去真空或壓力水?dāng)嗔?，加氯機(jī)的彈簧進(jìn)氣閥自動(dòng)關(guān)閥，截?cái)喙庀到y(tǒng)的氣流，避免了漏氯。水射器上的止回閥可有效防止因壓力水?dāng)嗔魉鸬幕厮F(xiàn)象。

3.1.3 漏氯吸收裝置

完整的加氯系統(tǒng)除了以上生產(chǎn)設(shè)備外另需安全設(shè)備，即泄氯吸收裝置。

目前我部各水廠氯庫均采用密封式管理，并設(shè)置了泄氯吸收裝置及報(bào)警系統(tǒng)，每個(gè)氯庫內(nèi)離地30公分處裝有監(jiān)測探頭，當(dāng)空氣中氯氣達(dá)預(yù)定濃度時(shí)，氯氣檢測器報(bào)警、發(fā)出信號，風(fēng)機(jī)、ＮａＯＨ循環(huán)泵先后起動(dòng)，通過抽風(fēng)機(jī)將含氯空氣抽吸送到中和塔內(nèi)，循環(huán)泵將ＮａＯＨ溶液提升至塔頂，向下噴淋、脫除氯氣。

3.2 工藝流程

3.2.1 供氯方式

各廠氯庫內(nèi)一般為兩組氣源互為備用，設(shè)置自動(dòng)切換系統(tǒng)，保證不間斷供氣。1噸或0.5噸的氯瓶，在氯瓶間均分為兩組，用歧管連接在一起，一用一備。采用自動(dòng)切換系統(tǒng)，包括兩個(gè)電動(dòng)閥、兩個(gè)手動(dòng)閥、一個(gè)壓力開關(guān)和一臺控制器?？刂破麟S時(shí)接受壓力開關(guān)發(fā)出的電信號，當(dāng)一組氯瓶壓力降至預(yù)定值時(shí)，控制器向兩個(gè)電動(dòng)閥發(fā)出信號，關(guān)閉在線的一組，開啟備用的一組，同時(shí)向值班人員報(bào)警以及時(shí)換瓶。當(dāng)自動(dòng)切換發(fā)生故障時(shí)則可手動(dòng)切換。

3.2.2 投加方式

目前我公司各廠采用的是源水、清水二次投加工藝，源水（濾前）加氯指在混凝沉淀前加氯，其主要目的在于改良混凝沉淀和防止藻類生長，但易生成大量氯化副產(chǎn)物。清水（濾后）加氯指在濾后水中加氯，其目的是殺滅水中病原微生物，它是最常用的消毒方法。采用此法還能保證末梢余氯。

4  水廠加氯系統(tǒng)常見故障及排除

4.1 汽化量不足及其解決方法

  液氯汽化的過程，在物理學(xué)中是吸熱的過程，此時(shí)，必須連續(xù)不斷地向液氯投入足夠的熱量，液態(tài)氯才可能連續(xù)不斷地汽化成氣氯。通常采用液氯自然汽化的形式，空氣中的熱能通過瓶壁足量的傳入到瓶內(nèi)，液氯就會足量的蒸發(fā)。

目前各水廠都沒有液氯蒸發(fā)器，依賴氣溫對氯瓶內(nèi)的液氯進(jìn)行自然蒸發(fā)，液氯汽化量隨環(huán)境溫度變化而變化，溫度越高，汽化量越大，溫度越低，汽化量越小，甚至不能汽化； 冬季普遍存在汽化量不穩(wěn)定的問題，影響了投加效果。雖然各廠都采用了一些諸如水噴淋、電爐烘烤等臨時(shí)應(yīng)付措施加速其汽化，但仍存在問題。如直接對氯瓶噴水，加重了氯庫內(nèi)的濕度，使氯庫內(nèi)的氯氣和水反應(yīng)生成次氯酸，對鋼瓶外殼及氯庫內(nèi)真空調(diào)節(jié)器等設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。

其解決方法為：

1）在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，考慮配備相應(yīng)規(guī)格的蒸發(fā)設(shè)備，如液氯蒸發(fā)器等。1）增加并聯(lián)使用的氯瓶的個(gè)數(shù)和增大氯瓶的規(guī)格；

2）使用電熱器、水暖器等提高氯瓶間的溫度。

3）在保證氯庫干燥通風(fēng)的情況下，采用風(fēng)循環(huán)，加速氯瓶周圍空氣的流動(dòng)達(dá)到傳熱的目的 。

4.2 低溫液氯進(jìn)入壓力管路及其預(yù)防措施

（1）真空負(fù)壓加氯設(shè)備曾多次發(fā)生氯瓶內(nèi)液氯來不及汽化而致使液氯被抽到氯瓶出口的壓力管路、過濾罐、減壓閥、真空調(diào)節(jié)器等部件處的事故。

（2）氯瓶出口的氣態(tài)氯在管道內(nèi)再度被液化。如平湖門水廠的加氯機(jī)內(nèi)的減壓閥，其外殼為塑料材質(zhì)，就發(fā)生了炸裂，其原因就是氯瓶出口的氣態(tài)氯在管道內(nèi)再度被液化進(jìn)入加氯機(jī)再度汽化了。體積膨脹導(dǎo)致塑料外殼炸裂。

由于低溫液氯蒸發(fā)時(shí)需大量吸收周圍的熱量，因而液氯流經(jīng)部位的器件表面會發(fā)生結(jié)露、結(jié)霜等現(xiàn)象，溫度過低時(shí)，則導(dǎo)致這些器件中的塑料部件受損，如隔膜損壞。液氯還會把過濾罐內(nèi)聚集在一起的雜質(zhì)沖到真空調(diào)節(jié)閥處引起異常的喘振、凍結(jié)壓力表隔膜并使壓力表失靈，影響加氯設(shè)備的正常運(yùn)行。為了避免加氯設(shè)施受損，可以采取以下幾項(xiàng)技術(shù)措施：確保加氯設(shè)施安裝地點(diǎn)的室溫；在壓力管路上纏饒電加熱頭；真空過濾罐處安裝紅外輻射取暖燈，在氯瓶出口的管路上附設(shè)溫度傳感器等在線監(jiān)測儀表；在真空調(diào)節(jié)器前安裝液氯捕捉器等；尤其在初春及冬季低溫時(shí)，防止氯瓶出口的氣態(tài)氯再度被液化。

切忌為提高氯瓶的出氣率而對氯瓶進(jìn)行直接加熱，否則會引起氯瓶內(nèi)液氯過度汽化而使瓶內(nèi)壓力超出上限，引發(fā)更大危險(xiǎn)。

4.3 加氯量調(diào)不上去的原因及及其解決方法

4.3.1 加氯量控制閥處真空度低，加氯量調(diào)不上去

這種故障說明加氯系統(tǒng)負(fù)壓小，其主要原因一是產(chǎn)生負(fù)壓的水射器工作不正常；二是負(fù)壓管路有泄漏。判斷水射器工作是否良好可采用如下辦法：關(guān)閉供給水射器氯氣管路的閥門，打開水射器的氯進(jìn)口管的活接頭，用手輕輕放到接口處，應(yīng)有明顯吸力，吸力越大說明水射器工作狀態(tài)越好。若吸力不大或沒有吸力說明水射器工作不正常。若水射器工作良好，仍有此故障，說明負(fù)壓管路有泄漏，需要逐段檢查重點(diǎn)為管路接口，如連接真空表的軟管接頭處。水射器未能正常工作原因如下：

(1) 供給水射器的壓力水不足或壓力不夠（應(yīng)有壓力顯示）,這就要檢查水射器的供水管路中的閥門過濾器是否有堵塞，加氯加壓泵工作是否良好。

(2) 水射器喉管處有雜質(zhì)，這就要拆洗水射器，清洗水射器喉管及相關(guān)的單向閥應(yīng)用溫水（注意：氯氣含雜質(zhì)多如氯化鈣等，常會使水射器喉管堵塞且不易清洗，供給的高壓水若含有泥砂也易堵塞喉管）。

(3) 未遵守水射器的安裝規(guī)范。射器進(jìn)水管接口用管螺紋與上水管道相連，水射器出口使用直徑２５－５０塑料管相連接，水射器出口溶液管直管段不應(yīng)小于２ｍ，否則將影響水射器送氯性能。水射器應(yīng)盡量靠近加氯點(diǎn)安裝，當(dāng)水射器距加氯點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，請按參考標(biāo)準(zhǔn)選用加氯管的口徑，加氯管口徑大小將嚴(yán)重影響氯量，否則不產(chǎn)生負(fù)壓。

4.3.2 加氯量控制閥處真空度很高，加氯量調(diào)不上去

該故障產(chǎn)生的原因是氣源不足，應(yīng)檢查真空調(diào)壓器是否打開、開啟度是否過小、通向加氯量控制閥的管路是否閥門沒開好、氯瓶角閥是否打開、連接氯瓶的柔性管是否堵塞、角閥是否堵塞等。也有可能是真空調(diào)節(jié)閥或氣源管路堵塞，產(chǎn)生的原因往往是由于氯氣中的雜質(zhì)沉積引起。此時(shí)，拆卸真空調(diào)節(jié)閥，進(jìn)行檢查清洗。

4.3.3 水射器冰堵及負(fù)壓管道冰堵

1）現(xiàn)象：水射器內(nèi)腔出現(xiàn)結(jié)冰，加氯量下降不能正常工作

2） 原因：由于水射器在加大氯量、水射器的壓力水不夠或壓力出現(xiàn)不穩(wěn)定的波動(dòng)的情況下(一般在低于0．2ＭＰａ)，出現(xiàn)內(nèi)腔濺水，水和氯氣融合后在較高真空情況下發(fā)生結(jié)冰。結(jié)冰后如果沒有足夠的環(huán)境溫度使之融化，就會越積越多，最終導(dǎo)致氣路狹窄，使加氯量下降，當(dāng)結(jié)冰達(dá)到某個(gè)平衡狀態(tài)時(shí)，這個(gè)過程就不會再繼續(xù)，但冰也不會自動(dòng)消融。最后造成氣路不暢,影響投加效果。

解決方法：將水射器安裝在室內(nèi)，保證其工作環(huán)境的溫度。在加氯壓力水管上連接加壓泵，目的是在當(dāng)出廠水壓力不夠時(shí)向壓力水管道補(bǔ)充水量加壓。

4.3.4 負(fù)壓管道冰堵

（1）原因：當(dāng)停止水射器壓力水時(shí)，管路中的真空將水吸入到加氯機(jī)內(nèi)，當(dāng)投加點(diǎn)有壓力時(shí)，也可將水倒流到加氯機(jī)內(nèi)。

（2）解決方法：

1）檢查水射器止回閥的密封O形圈，進(jìn)行清理或更換。

2）必要時(shí)需更換止回閥膜片。

3）在加氯機(jī)出氣口處安裝一個(gè)球閥，在停止水射器壓力水時(shí)先關(guān)閉球閥。

4）可以在真空管路上安裝一個(gè)泄水閥，當(dāng)真空管路中有水時(shí)會自動(dòng)將其排出。

4.4  氯氣正壓管道泄漏的原因
    現(xiàn)代真空加氯技術(shù)的發(fā)展，極大地提高了氯氣流量調(diào)節(jié)控制環(huán)節(jié)的安全性。但是從氯瓶出氣至加氯機(jī)真空調(diào)節(jié)器之間的正壓管路及正壓切換系統(tǒng)仍存在許多可能的泄漏點(diǎn)，是目前氯氣使用中的主要安全隱患。
  （1）原因：
     1）氯瓶及其附件存在隱患，如氯瓶內(nèi)的輸氯導(dǎo)管斷裂或松脫；角閥在開啟的過程中打不開、漏氣或變形折斷等。
     2）墊圈重復(fù)使用，螺紋管接頭裝配不當(dāng)，螺栓型號和球閥的型號不配套。
     3）正壓管線的管材、管件、閥門的材質(zhì)未按氯氣標(biāo)準(zhǔn)要求選用。球閥的材質(zhì)不是專門的防腐材質(zhì)；造成氯氣泄露,與空氣中的水汽結(jié)合，腐蝕速度加快,所以導(dǎo)致使用時(shí)間不長,頻繁更換，存在泄氯的隱患。各廠正壓管道上的球閥更換了頻繁。
     4）管路系統(tǒng)及氯瓶操作未考慮防液氯或氯氣冷凝的措施 。
 （2）解決方法：
      1）嚴(yán)格執(zhí)行氯瓶驗(yàn)收制度，對角閥打不開的氯瓶，可用工具順角閥的軸向輕輕敲擊閥芯，使其銹蝕層松動(dòng)，再用專用工具適當(dāng)用力開啟；若還打不開，則應(yīng)對氯氣供應(yīng)商派專人處理。
      2）嚴(yán)格按氯氣使用標(biāo)準(zhǔn)選擇、安裝、維護(hù)正壓管路的管道、接頭及閥門。 
      3）盡可能的簡化正壓管路及切換系統(tǒng)，將正壓連接點(diǎn)的數(shù)量降至最少，最大限度地減少可能的泄漏點(diǎn)。

4.5 易損部件的更換與成本控制

我部各水廠現(xiàn)用的加氯設(shè)備（加氯機(jī)、真空調(diào)節(jié)器、水射器）均為國外進(jìn)口設(shè)備，對于一些易損部件，通常三個(gè)月到半年就要更換一次，進(jìn)口設(shè)備的采購周期長達(dá)三個(gè)半月，而且成本很高，出現(xiàn)故障后維修時(shí)無法及時(shí)更換，造成設(shè)備的進(jìn)一步腐蝕，存在一定的安全隱患，對生產(chǎn)造成一定的影響。建議每個(gè)廠提前配備常用的易損備件，而對一些沒有特殊結(jié)構(gòu)和原材料的配件，如真空表可以采用國內(nèi)廠家的同類形產(chǎn)品替代，以降低成本。

5   小結(jié)

本文是對該公司各水廠加氯系統(tǒng)中存在的問題及解決方法的提煉和總結(jié)。只有及時(shí)的了解和總結(jié)各種生產(chǎn)中存在的問題，才能督促和鼓勵(lì)我們不斷改進(jìn)，提高設(shè)備維護(hù)和管理水平。

參考文獻(xiàn)

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