[发明专利]一种分布式钛合金管路电解防污装置

说明书

技术领域：

本发明属于电化学技术领域，涉及到一种分布式钛合金管路电解防污装置。

背景技术：

钛合金具有重量轻和耐海水腐蚀与冲刷的优点，可广泛应用于各种海水冷却系统和换热系统或其它关键部件的制造，从而缩小管径、增大流速，达到降低重量及减轻腐蚀的作用。但是钛合金在海水中使用时海洋生物附着极为严重，直接电解海水制造次氯酸钠、氯气等强氧化性防污剂防止海生物污损，不仅比传统的添加氯气更为安全和经济，而且装置也相对比较简单。目前广泛使用的电解防污装置是先采用电解槽大电流电解海水，然后将浓度很高的防污剂注入管路的进水口，通过控制出水口防污剂浓度保证防污效果。防污剂次氯酸盐不稳定，在管路中会由于发生歧化反应而损失，且损失量随时间的延长加大。因此在长距离的海水管路中，系统的电流需要较大的裕量才能保证防污效果，同时，由于加药管路比较复杂，在空间和重量要求较高的场合使用有很大的限制。大卫·泰勒海军舰船研究与发展中心开展了钛冷凝器的海洋生物污损试验，表明钛换热器管中的海水流速小于1.2m/s时必须提供电解海水防污，在较高流速下工作的热交换器的氯化处理也是合理的选择。日本特许公开公报(A)61-120687提供了一种海水管道防止海生物附着的方法，采用疏水筒式电极直接电解海水防污，采用疏水筒式衬套进行绝缘，阴极材料选用金属管壁或疏水筒式阴极，但是这些技术和设备均基于在进水口采用大电流制备防污剂并注入管路的传统系统，且需要另外引入电解防污系统中的电极组件，存在着许多有待于改进的技术问题。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求一种分布式钛合金管路电解防污技术和装置，通过分布式电解防污系统装置的设计，提高管路电解海水防污的电流效率，延长系统使用寿命；通过利用钛合金管路本身作为电解阳极的载体材料，对管路的功能不会产生任何影响，可有效降低钛合金管路防污用电解阳极的成本。

为了实现上述目的，本发明涉及的分布式钛合金管路电解防污装置将钛合金管路内壁进行处理，制备成能够电解海水产生氯气和次氯酸根有效防污剂的电解阳极；电解阳极位于钛合金管路连接处，电解阳极的间隔长度由水的最大流量及直流电源的电流输出能力确定，该分布式钛合金管路电解防污装置的主体结构包括直流电源、电解阳极、法兰式阴极、电缆、开关元件和钛合金管路，在选择的直流电源上的正极输出端分别电连通安装有十个开关元件，构成相对独立的十路正电压输出端，在钛合金管路上分别间隔式分布置有十个电解阳极，开关元件通过电缆分别独立连接电解阳极；在钛合金管路的一端处安装有法兰式阴极，法兰式阴极与直流电源的负极输出端电连接。

本发明涉及的直流电源具有可调的电流输出能力，具备输出电压、短路电流保护功能，多路输出，且每一路输出独立可控，内含恒电流仪的直流电源采用模块化设计，采用功率半导体器件作为开关元件，使每个模块单元作为一个恒电流仪使用；为了防止电解阳极失效导致槽压升高幅度过大，设计每个模块单元的输出电压上限，若超出上限即自动停止输出电流，避免含恒电流仪的直流电源烧毁；为了防止钛合金管路中电解阳极和法兰式阴极短路，保证良好绝缘，在恒电流仪模块单元中加入短路保护模块，一旦发生短路即自动停止输出电流。

本发明涉及的电解阳极通过将部分钛合金管路分段涂覆上活性的电催化活性物质制得，电催化活性物质是金属铂类涂层或混合金属氧化物涂层，其中混合金属氧化物包括RuO₂、IrO₂、SnO₂、PtO₂、Ta₂O₅中的一种或几种，由三氯化钌(RuCl₃·3H₂O)、氯铱酸(H₂IrCl₆·xH₂O)、二月桂酸二丁基锡(C₃₂H₆₄O₄Sn)、氯铂酸(H₂PtCl₆)和氯化钽(TaCl₅)热氧化制得；或采用加热后能形成所需氧化物的化合物；钛合金管路上的涂覆层长度为50cm，为较长钛合金管路的一端，或是单独的一个钛合金管路，活性电催化物质为10～20μm的涂层，对管路的通水能力及其它功能不会产生影响。