一种带有高效冷却系统的电解装置
阅读说明：本技术 一种带有高效冷却系统的电解装置 (Electrolysis device with efficient cooling system ) 是由 王兆兵 于 2021-09-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种带有高效冷却系统的电解装置,包括多个串联的电解单元和端面极板,隔离板,压板,拉紧螺栓,每个电解单元包括多片并联的阴极板和阳极板,在相邻的2个电解单元之间或单个电解单元之中,设置有多个冷却器,冷却器主要由前板,后板,环形立板,导液口,冷却水进出口管,导电条构成。使用时,冷却器即可全部当作阴极板或部分当作阴极板应用,实现了电解过程中的实时冷却,冷却效果好,能有效实现温度的平稳控制,使电流效率得到提高,使有效氯的单耗(直流电耗、盐耗)进一步降低。(The invention discloses an electrolysis device with an efficient cooling system, which comprises a plurality of electrolysis units connected in series, an end face polar plate, a partition plate, a pressing plate and a tensioning bolt, wherein each electrolysis unit comprises a plurality of cathode plates and anode plates connected in parallel, a plurality of coolers are arranged between every two adjacent electrolysis units or in a single electrolysis unit, and each cooler mainly comprises a front plate, a rear plate, an annular vertical plate, a liquid guide port, a cooling water inlet and outlet pipe and a conductive strip. When the electrolytic cell is used, the cooler can be completely used as a cathode plate or partially used as the cathode plate, so that the real-time cooling in the electrolytic process is realized, the cooling effect is good, the stable control of the temperature can be effectively realized, the current efficiency is improved, and the unit consumption (direct current power consumption and salt consumption) of the effective chlorine is further reduced.)
技术领域
本发明涉及到电解水处理设备，具体涉及到现场制次氯酸钠的电解装置。
背景技术
现场次氯酸钠发生器制取次氯酸钠时，直流电施加到电极板间发生电解反应，产生大量的热，实际表现在电解槽进口盐水温度远低于出口液温度，称之为电解温升，行业标准中一般要求控制在电解温升15℃之内，电解温升也是衡量次氯酸钠发生器性能的一个重要指标，影响电解温升的因素很多，譬如次氯酸钠发生器本身的结构、极板品质、极板布局等方面。
次氯酸钠发生器要达到自身最佳性能，操作运行时，要控制好对各种工艺参数，其中对于电解槽温度应稳定保持在25～30℃之间，实际操作中就必须把电解温升考虑进去。现有的控制电解槽温的方法主要有两种：
第一种，在电解槽内安装冷却钛盘管，通入冷却水间接换热带走电解反应产生的热量，该方式在产氯量5kg/h以下的单个电解槽有大量应用，存在的缺点有：电解槽内部本来布满电极板，空间受限，不好布置冷却盘管，加上同电极板之间距离很近，且横跨在电解槽内多个串联起来的电解单元（极组）之间，易产生杂散电流，影响次氯酸钠发生器电流效率，通常能达到电流效率65～68%之间，产每公斤有效氯的直流电耗4.5kwh，盐耗3.8kg。
第二种，盐水预冷却，如专利2017100211720《次氯酸钠发生装置》里，软化水先通过冷热水机交换热量控制到适当温度后，再和浓盐水混合配制为稀盐水，此时的盐水温度控制在5～20℃进入电解槽，在高温的夏季也可控制不高于20℃进入电解槽。存在的缺点有：其一、没有办法对电解槽内温度实时调节，不能保持电解槽内温度维持在最佳范围值25～30℃，通常表现为电解槽进口温度20℃时，出口温度为35℃，从而影响电流效率，通常能达到的电流效率在68～72%之间，产每公斤有效氯的直流电耗4.2kwh，盐耗3.2kg其二，对于大多数时间，环境温度也处于冷热水机所控制的5～20℃之内，使得盐水的初始温度也在5～20℃之内，所以冷热水机不能有效发挥作用。
发明内容
针对以上问题，本发明解决的是电解槽温高效保持在最佳范围值25～30℃之内，并使槽内各处温度更均匀，稳定，调节温度的方式更灵活，有效。
本发明的技术方案是：一种带有高效冷却系统的电解装置，包括多个串联的电解单元和端面极板，隔离板，压板，拉紧螺栓，每个电解单元包括多片并联的阴极板和阳极板，其特征在于：相邻的2个电解单元之间或单个电解单元之中，设置有多个冷却器，所述冷却器主要由前板，后板，环形立板，导液口，冷却水进出口管，导电条构成；所述前板和后板的四周边缘有相同的密封凹槽，所述前板和后板按密封凹槽朝向一致叠在一起，并平行保持15～40mm的间隙，所述环形立板沿着前板和后板的密封凹槽外缘将间隙封闭，并相互焊接密封，形成走冷却水的腔室，腔室内设置有多个水折流的档条；腔室一端的环形立板上开孔，并与冷却水进出口管相连接；腔室一端或两端的前板和后板的板面上开通孔，将短管穿入通孔，并与前板和后板的板面齐平密封焊接，短管走盐水成为导液口；所述导电条连接在后板一侧。
进一步，所述后板的长度设置为200～1200mm，宽度设置为200～800mm，厚度设置为1～3mm，所述前板的长度方向与后板的安装导孔的下沿齐平、宽度和厚度与后板一致，所述后板与电解单元极板的尺寸一致，并且有一致的安装导孔和密封凹槽，所述电解单元极板上设置有导液孔，所述导液孔的开口位置根据极板的组合方式与冷却器的导液口相适应。
进一步，所述冷却器的材质为钛或镍合金或不锈钢。
进一步，所述导电条是钛铜复合条或镍铜复合条或不锈钢与铜复合条。
进一步，所述冷却水是冷热水机的循环水或凉水塔的循环池水。
进一步，所述冷却器全部作为阴极板使用，冷却器上下两端都有导液口，电解装置的组合方式为：电解装置的两端分别是端面极板，隔离板和压板。盐水进出口管穿过隔离板和压板后，与端面极板连接，电解单元里的冷却器和阳极板交替排列，在密封凹槽里放置密封垫，然后用拉紧螺栓将整个紧固在一起，电解单元的阳极板与前板或后板之间形成的极板腔室走盐水，前板和后板之间的内腔走冷却水；盐水的流动方式为：盐水分流进入极板腔室下端，然后从极板腔室的上端汇流到出口，同时盐水被冷却器的内腔冷却水间接换热得到冷却。
进一步，所述冷却器部分作为阴极板使用，冷却器只有一端有导液口，电解装置的组合方式为：电解装置的两端分别是端面极板，隔离板和压板，盐水进出口管穿过隔离板和压板与端面极板连接，电解单元里的阴极板和阳极板交替排列2～10片后放置一个冷却器，接着再排2～10片阴极板和阳极板，再放一个冷却器，再接着排极板，如此交替放置，一个电解装置里放置有2～20个冷却器，在密封凹槽里放置密封垫，然后用拉紧螺栓将整个紧固在一起，电解单元的极板之间，极板与前板或后板之间，形成极板腔室走冷却水，前板和后板之间的内腔走冷却水；盐水的流动方式为：盐水分流进入极板腔室，然后汇流到冷却器的后板，折流经过后板和前板时得到冷却，再进入下一组极板。
本发明的优点是：
（1） 冷却器的前板和后板既是换热面，合起来又相当于一片阴极板，完美实现了电解过程的实时冷却，冷却效果好，能有效实现温度的平稳控制，使电流效率得到提高。
（2） 分段多次冷却，槽内液体温度均匀，能稳定控制在最佳反应温度之内，使产有效氯的单耗（直流电耗、盐耗）进一步降低。
（3） 工程应用中，采用部分冷却器替代阴极板使用，既达到工程应用效果又能降低制做成本，可根据工程实际，增减使用冷却器个数，不需要对装置作较大改动，方便快捷。
附图说明
：图1是冷却器的正视图和侧视图。
图2是冷却器A—A剖面图。
图3是冷却器B—B剖面图。
图4是一个实施例的装置示意图。
图5是另一个实施例的装置示意图
四、
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作具体说明。
如图1，图2，图3，图4，图5所示的一种带有高效冷却系统的电解装置，包括多个串联的电解单元和端面极板14，隔离板15，压板16，拉紧螺栓17，每个电解单元包括多片并联的阴极板13和阳极板12，其特征在于：在相邻的2个电解单元之间或单个电解单元之中，设置有多个冷却器，所述冷却器主要由前板1，后板2，环形立板3，导液口4，冷却水进出口管5、6，导电条7构成；所述前板1和后板2的四周边缘有相同的密封凹槽9，所述前板和后板按密封凹槽9朝向一致叠在一起，并平行保持15～40mm的间隙，所述环形立板3沿着前板1和后板2的密封凹槽9外缘将间隙封闭，并相互焊接密封，形成走冷却水的腔室，腔室内设置有多个水折流的档条10；腔室一端的环形立板3上开孔，并与冷却水进出口管5、6相连接；腔室一端或两端的前板1和后板2的板面上开通孔，将短管穿入通孔，并与前板1和后板2的板面齐平密封焊接，短管走盐水成为导液口4；所述导电条7连接在后板2一侧。
进一步，所述后板2的长度设置为200～1200mm，宽度设置为200～800mm，厚度设置为1～3mm，所述前板1的长度方向与后板2的安装导孔8的下沿齐平、宽度和厚度与后板2一致，所述后板2与电解单元极板的尺寸一致，并且有一致的安装导孔和密封凹槽，所述电解单元极板上设置有导液孔20，所述导液孔20开口位置根据极板的组合方式与冷却器的导液口4相适应。
进一步，所述冷却器的材质为钛或镍合金或不锈钢。
进一步，所述导电条7是钛铜复合条或镍铜复合条或不锈钢与铜复合条。
进一步，所述冷却水是冷热水机的循环水或凉水塔的循环池水。
进一步，所述冷却器全部作为阴极板13使用，冷却器上下两端都有导液口4，电解装置的组合方式为：电解装置两端分别是端面极板14，隔离板15和压板16。盐水进出口管18、19穿过隔离板15和压板16后，与端面极板14连接，电解单元里的冷却器和阳极板12交替排列，在密封凹槽9里放置密封垫11，然后用拉紧螺栓17将整个紧固在一起，电解单元的阳极板12与前板1或后板2之间形成走盐水的极板腔室，前板1和后板2之间的内腔走冷却水；盐水的流动方式为：盐水进口管18来的盐水，从导液孔20和导液口4分流进入极板腔室，然后从极板腔室的上端汇流到出口，同时盐水被冷却器的内腔冷却水间接换热得到冷却。
进一步，所述冷却器部分作为阴极板13使用，冷却器只有一端有导液口4，电解装置的组合方式为：电解装置两端分别是端面极板14，隔离板15和压板16，盐水进出口管18、19穿过隔离板15和压板16与端面极板14连接，电解单元里的阴极板13和阳极板12交替排列2～10片后放置一个冷却器，接着再排2～10片阴极板13和阳极板12，再放一个冷却器，接着再排极板，如此交替放置，一个电解装置里放置有2～20个冷却器，在密封凹槽9里放置密封垫11，然后用拉紧螺栓17将整个紧固在一起，电解单元的极板之间、极板与前板1或后板2之间、形成走盐水的极板腔室，前板1和后板2之间的内腔走冷却水；盐水的流动方式为：盐水分流进入极板腔室，然后汇流到冷却器的后板2，折流经过后板2和前板1时得到冷却，再进入下一组极板。
图4的实施例是冷却器全部作为阴极板13使用的案例，有4个冷却器作为4片阴极板13使用，有5片阳极板12（包括2片端面极板14作为阳极板12使用），还有两端的隔离板15和压板16，用拉紧螺栓17在压板16上受力，紧固在一起组成一个电解装置，直流电源的正极用导线并接在5片阳极板的导电条上，直流电源负极用导线并接在4个冷却器的导电条7上，电解运行时，盐水分流进入阳极板12和前板1或后板2之间的极腔里，产生电化学反应，同时盐水被前板1和后板2之间的冷却水腔室换热冷却，由于冷却器和极板的侧边露外，能直接测温度，也对应着极板腔室里的盐水温度，通过调节冷却水量控制盐水温度，反应始终保持在最佳条件进行，电解反应后的次氯酸钠液从极板腔室上导液孔20和上导液口4汇流到盐水出口管19，经计算每公斤有效氯的直流电耗3.3kwh，盐耗3.0kg。
图5的实施例是冷却器部分作为阴极板13使用的案例，在单个电解单元组成的电解装置中有3个冷却器，作为4片阴极板13使用，另外有8片阴板板，有12片阳极板（包括2片端面极板14作为阳极板12使用）。电解装置组装和电源连接同图4案例一样，不同的是电解运行时，盐水分流进入第一小组极板腔室，然后汇流到第一冷却器的后板2，折流经过第一冷却器后板2和前板1时得到冷却，再分流进入第二小组极板腔室，然后又汇流到第二冷却器的后板2，折流经过第二冷却器后板2和前板1时又得到冷却，再分流进入第三小组极板腔室，然后又汇流到第三冷却器的后板2，折流经过第三冷却器后板2和前板1时再一次得到冷却，再分流进入第四小组极板腔室，最后汇流到出口管19，盐水经过三次分段冷却和四次分段电解，由于冷却器和极板的侧边露外，能直接测温度，也对应着极板腔室里的盐水温度，通过调节冷却水量控制盐水温度，反应始终保持在最佳条件下进行，得到充分电解反应，测试后计算电解装置的每公斤有效氯直流电耗3.5kwh，盐耗3.1kg。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。