一种电解装置的中间冷却装置
阅读说明：本技术 一种电解装置的中间冷却装置 (Intermediate cooling device of electrolysis device ) 是由 王兆兵 于 2021-09-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电解装置的中间冷却装置,包括多个串联的电解单元,在相邻的2个电解单元之间或单个电解单元之中,设置有中间冷却装置,其主要包括板框,钛盘管,冷却水进出管,排气管,温度探头。装置能达到分段多次冷却,槽内各处温度均匀,能有效控制槽温在最佳反应温度之内,电流效率高,有效氯的单耗：直流电耗、盐耗进一步降低,同时冷却装置布局灵活,能实现不同产能装置的模块化装配。(The invention discloses an intermediate cooling device of an electrolysis device, which comprises a plurality of electrolysis units connected in series, wherein an intermediate cooling device is arranged between every two adjacent electrolysis units or in a single electrolysis unit, and mainly comprises a plate frame, a titanium coil pipe, a cooling water inlet pipe, a cooling water outlet pipe, an exhaust pipe and a temperature probe. The device can achieve the purpose of cooling for multiple times in a segmented manner, the temperature of each part in the tank is uniform, the temperature of the tank can be effectively controlled within the optimal reaction temperature, the current efficiency is high, and the unit consumption of the available chlorine is as follows: the direct current power consumption and the salt consumption are further reduced, and meanwhile, the cooling device is flexible in layout, and the modular assembly of devices with different capacities can be realized.)
技术领域
本发明涉及到电解水处理设备，具体涉及到次氯酸钠发生器的冷却装置。
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，实际表现在电解槽出口次氯酸钠液温度远高于进口盐水温度，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，造成冷却盘管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，现有装置电流效率65～70%之间，产每公斤有效氯的直流电耗4.5kwh，盐耗3.8kg，电效较低而单耗较高也是受到这方面因素的影响。
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，电解槽内各处温度有差异，通常表现为电解槽进口温度20℃时，出口温度达到35℃左右，槽温没有稳定在25～30℃之间，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，本发明提供了一种有效控制电解槽内温度均匀，稳定，使之保持在最佳范围值25～30℃之内，并能分离排氢的装置。
本发明的技术方案是：一种电解装置的中间冷却装置，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，每个电解单元又包括多片并联的阴极板和阳极板，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，设置有中间冷却装置，所述中间冷却装置主要包括板框，钛盘管，冷却水进出管，排气管，温度探头，所述板框的框体一面外缘雕刻有密封凹槽，所述密封凹槽内设置有密封垫，所述板框的内腔放置钛盘管，所述冷却水进出管从板框的侧面或下端面穿入内腔和钛盘管连通，所述冷却水进出管包括外螺纹管，密封阶梯，密封圈和锁紧螺帽，确保槽液不会从冷却水进出管处泄漏到槽外；所述板框的上端面有连接到内腔的上通孔，所述排气管与上通孔相连通，所述温度探头设置在板框的上部。
进一步，所述板框的长度设置为500～1500mm，宽度设置为200～800mm，厚度设置为30～60mm，所述板框的内腔边到外边的宽度设置为40～100mm，并且板框的长度和宽度同电解单元极板的长度和宽度保持一致，同时还有一致的安装导孔和和密封凹槽，所述电解单元极板的一端或两端还有供盐水流过的导液孔，所述板框的材质为PP板或PVC板或聚四氟乙烯板。
进一步，所述冷却水进出管的外螺纹管和密封阶梯为同一个材料整体加工成型或分开加工成型后连接、连接点无渗漏缝隙；所述外螺纹管与钛盘管的材质相同，采用焊接或螺纹连接，所述密封圈的材料为氟橡胶，所述外螺纹管和钛盘管的直径12～20mm，所述钛盘管由塑料条板固定在板框内腔里，并保持钛盘管和塑料条板不凸出板框的板面。
进一步，所述排气管与板框的材质相同，采用胶水粘结或塑焊接或管螺纹连接。
进一步，所述冷却水进出管里的冷却水是冷热水机的循环水或凉水塔的循环池水。
进一步，所述中间冷却装置的组合方式为：串联起来的多个电解单元或单个电解单元的两端分别是端面极板，隔离板和压板；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2～40片后放置一个中间冷却装置，接着再排2～40片阴极板和阳极板，再放一个中间冷却装置，如此交替放置，一个电解装置里放置有2～10个中间冷却装置，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，形成了电解单元的极板之间是走盐水的极板腔室，为电解区，板框内腔与相邻极板之间形成的大腔室为非电解区；盐水的流动方式为：盐水从进口管到第一电解单元的极板上导液孔，呈分流形式由上至下流经第一电解单元的极板腔室，从极板下导液孔汇流进入第一中间冷却装置，由下至上流经钛盘管，接着进入第二电解单元的极板上导液孔，呈分流形式由上至下流经第二电解单元的极板腔室，然后从极板下导液孔汇流入第二中间冷却装置，如此上下折流、分流和汇流，从最后一个电解单元的极板下导液孔汇流到出口管。
本发明的优点是：
（1） 分区实现多次电解和冷却，槽内液体温度均匀，能稳定控制在最佳反应温之内，电流效率高，使每单位有效氯直流电耗、盐耗进一步降低。
（2） 可根据电解装置的极板数量（同时决定有效氯产量），灵活布置中间冷却装置的数量和位址，从而达到更高效的冷却效果，实现不同产能装置的模块化装配。
（3） 中间冷却装置设置有排氢口，冷却的同时还能将电解产生的气液混合物分离，进一步提高电流效率。
附图说明
：图1是中间冷却装置正视图和侧视图。
图2是中间冷却装置A—A剖面图。
图3是中间冷却装置B—B剖面图。
图4是一个实施例的示意图。
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所示的一种电解装置的中间冷却装置，在每个电解装置中包括多个串联的电解单元和端面极板13，隔离板14，压板15，拉紧螺栓16，每个电解单元又包括多片并联的阴极板11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，设置有中间冷却装置，所述中间冷却装置主要包括板框1，钛盘管2，冷却水进出管3、4，排气管7、8，温度探头21；所述板框1的框体一面外缘雕刻有密封凹槽5，所述密封凹槽5内设置有密封垫10，所述板框的内腔放置钛盘管2，所述冷却水进出管3、4从板框1的侧面或下端面穿入内腔和钛盘管2连通，所述冷却水进出管3、4由外螺纹管31，密封阶梯33，密封圈34和锁紧螺帽32组成，确保槽液不会从冷却水进出管3、4处泄漏到槽外；所述板框1的上端面设置有连接到内腔的上通孔20，所述排气管7、8与上通孔20相连通，所述温度探头21设置在板框1的上部。
进一步，所述板框1的长度设置为500～1500mm，宽度设置为200～800mm，厚度设置为30～60mm，所述板框的内腔边到外边的宽度设置为40～100mm，并且板框1的长度和宽度同电解单元极板的长度和宽度保持一致，同时还有一致的安装导孔9和和密封凹槽5，所述电解单元极板的一端或两端还有供盐水流过的导液孔19，所述板框1的材质为PP板或PVC板或聚四氟乙烯板。
进一步，所述冷却水进出管3、4的外螺纹管31和密封阶梯33为同一个材料整体加工成型或分开加工成型后连接、连接点无渗漏缝隙；所述外螺纹管31与钛盘管2的材质相同，采用焊接或螺纹连接，所述密封圈34的材料为橡胶，所述外螺纹管31和钛盘管2的直径为12～20mm，所述钛盘管2由塑料条板6固定在板框内腔里，并保持钛盘管2和塑料条板6不凸出板框的板面。
进一步，所述排气管7、8与板框1的材质相同，采用胶水粘结或塑焊接或管螺纹连接。
进一步，所述冷却水进出管3、4里的冷却水是工业冷热水机的循环水或凉水塔的循环池水。
进一步，所述中间冷却装置的组合方式为：串联起来的多个电解单元的两端分别是端面极板13，隔离板14和压板15；进出口管17、18穿过隔离板14和压板15与端面极板13连接，电解单元里的阴极板11和阳极板12交替排列2～40片后放置一个中间冷却装置，接着再排列2～40片阴极板11和阳极板12，再放一个中间冷却装置，如此交替放置，一个电解装置里有2～10个中间冷却装置，在密封凹槽5里放置密封垫10，然后用拉紧螺栓16将整个紧固在一起，形成电解单元的极板之间是走盐水的极板腔室，即电解区，而板框1的内腔与相邻极板之间形成的腔室为非电解区；盐水的流动方式为：盐水从进口管17到第一电解单元极板上导液孔19，呈分流形式由上至下流经第一电解单元的极板腔室，从极板下导液孔19汇流进入第一中间冷却装置，由下至上流经钛盘管2，接着进入第二电解单元极板上导液孔19，又呈分流形式由上至下流经第二电解单元的极板腔室，然后从极板下导液孔19汇流入第二中间冷却装置，如此上下折流，分流和汇流，从最后一个电解单元极板下导液孔19汇流到出口管18。
图4所示的是本发明的一个实施例，三个电解单元之间有二个中间冷却装置，每个电解单元里有3片阴极板和2片阳极板。将直流电源的正极用导线连接到第一电解单元的阳极板12，然后用导线将第一电解单元的阴极板11和第二电解单元的阳极板12相连，然后用导线将第二电解单元的阴极板11和第三电解单元的阳极板12相连，最后用导线将第三电解单元的阴极板11和直流电源的负极相连。开启直流电源前，先将25℃的盐水从进口17通入第一电解单元极板上导液孔19，由上至下流经相邻两块极板形成的极腔室，经电解过后的盐水温升≤5℃，从极板下导液孔19汇流到第一中间冷却装置，由下至上流经钛盘管2，并和钛盘管2内的冷却水间接换热，盐水又冷却到25℃，同时电解产生的氢气在板框1内，由下往上流动过程中，逐步气浮分离，氢气上浮到板框1上部并从排气管7、8排出，经过冷却又分离出大部分氢气的盐水进入下一个电解单元，又一次电解、冷却、分离排气，通过温度探头21测温，知晓当前温度和区间温差，可精确控制电解过程中的槽温，最后从出口管18得到合格的次氯酸钠溶液，经测试每公斤有效氯的直流电耗3.5kwh，盐耗3.1kg，经计算电流效率为78.5%。
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。
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