1 引言
换流阀水冷却系统分为内冷水循环系统和外冷水循环系统两部分。内冷水循环系统通过低含氧量的去离子水对晶闸管直接冷却，外冷水循环系统通过冷却塔冷却内冷水。外冷水为直接取自水管的自来水，在长期使用过程中，会沉积大量钙类物质导致冷却塔盘管结垢，影响冷却效果和使用寿命。同时，由于外冷水水温适宜且长期暴露在空气中，极易滋生藻类、虫卵、细菌等，严重影响水质。为确保换流阀外冷水水质正常，需每周向外冷水中加入缓蚀阻垢剂和杀菌灭藻剂各1桶。目前换流站工作人员仍采用“直接倾倒”的方式向外冷水中倒入试剂，此过程会大量挥发游离氯，造成作业人员眼部不适，甚至轻微氯中毒。研制一种全封闭式换流阀外冷水加试剂装置，实现全过程无挥发加药，则可防止工作人员免受化学伤害。
2 换流阀外冷水加试剂现状
2.1 试剂对人体的伤害
我国的换流站大多为电压等级±500kV，额定容量约3000MW的换流站，阀外冷水系统额定功率约110kW,由喷淋泵、冷却塔、砂滤罐、碳滤罐、软化装置、加药装置等组成。如图1所示。
图1 换流阀外冷水系统
每周需向外冷水中加入缓蚀阻垢剂和杀菌灭藻剂各25L。两种试剂的功能与主要成分见表1。
表1 两种试剂功能与主要成分
| 缓蚀阻垢剂 | 杀菌灭藻剂 | ||
| 功能 | 主要成分 | 功能 | 主要成分 |
| 用于敞开式循环冷却水处理系统，可用于高PH、高碱度、高硬度的水质，能有效去除钙垢 | 聚羧酸、乙二胺四甲叉膦酸钠 | 有效挖去藻类繁殖和粘泥增长，在不同的PH值范围内均有很好的杀菌效果；同时具有一定的去油、除臭能力和缓蚀作用 | 活性氯、单原子氧羟基、-O.OH聚合物 |
缓蚀阻垢剂和杀菌灭藻剂都为有刺激性气味、淡黄色透明液体。缓蚀阻垢剂的易挥发气体来源于氯化物、聚羧酸等。氯化物通常以分解产生的氯气及其他低价氯化物形式挥发，聚羧酸挥发能力不强。杀菌灭藻剂本身含有大量次氯酸（HClO）、氯化氢（HCl）。两种化学物质都有较强的挥发性。
次氯酸具有强氧化性，能够使细菌或病毒的蛋白质变性，从而杀死微生物。次氯酸有非常刺鼻的、类似氯气的气味，性质极不稳定，在水中通常存在以下3个化学反应：① 2HClO=2HCl+O₂↑；② 3HClO=2HCl+HClO₃；③ HClO+HCl=H₂O+Cl₂↑。
在有脱水物质(如CaCl2)存在时，次氯酸按方程式②分解，平时会按方程式①、③缓慢分解，生成的氯化氢和氯气是对作业人员造成化学危害的主要气体。表2是两种物质毒理作用比较。
表2 氯化氢和氯气毒理作用比较
| 污染物名称 | 毒理学资料 | |
| 人吸入最低致死浓度 | 大鼠吸入半数致死浓度 | |
| 氯化氢 | LCLo：3000ppm/5M | LC50：3124ppm/1H |
| 氯气 | LCLo：500ppm/5M | LC50：293ppm/1H |
氯化氢极易挥发，具有腐蚀性。接触其蒸气或烟雾，可出现眼结膜炎，鼻及口腔粘膜烧灼感，鼻出血、齿龈出血，气管炎等。
氯气有强烈刺激性气味，通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水分里，生成次氯酸和盐酸，对上呼吸道黏膜造成损伤。氯浓度过高或接触时间久，常可致深部呼吸道病变，使细支气管及肺泡受损，发生细支气管炎、肺炎及中毒性肺水肿。每立方米空气中最多可允许含氯气1mg。
2.2 当前加试剂方法的缺陷
目前，换流站工作人员加试剂的方式为戴橡胶手套后，直接将试剂倾倒入外冷水系统盛装试剂的药罐，作业流程如图2所示。
图2 换流阀外冷水加药流程图
运用此方法加试剂，存在很明显的不足，一是倾倒试剂过程中有大量氯化氢挥发至空气中，造成空气污染，以及对作业人员带来化学毒害；二是倾倒过程中若试剂洒出，势必导致更严重的挥发，还需清理现场，工作效率低下。
3 装置研究与应用
3.1 装置工作原理
为解决换流站工作人员在加入缓蚀阻垢剂和杀菌灭藻剂时免受化学伤害的问题，特研制一种全封闭式换流阀外冷水加试剂装置，利用耐腐蚀泵将试剂直接抽到外冷水系统的药罐中，并使进液管、出液管口径与药桶口径类似，最大限度地避免试剂挥发，如图3所示。
图3 装置工作原理图
装置主要包括移动小车、耐腐蚀离心水泵、进药管、出药管4部分，各部件功能如下。
移动小车：支撑耐腐蚀泵和进药管、出药管，可向任何方向移动，增强装置的灵活性。
耐腐蚀离心水泵：将原动机的机械能传送给液体，使液体能量增加，用来输送试剂。本装置采用不锈钢耐腐蚀水泵，为增强水泵耐腐蚀性能，在水泵内腔涂有RLHY-903耐酸涂层。
进药管：连通耐腐蚀离心水泵与药桶。
出药管：连通耐腐蚀离心水泵与换流阀外冷系统的加药装置。
3.2 装置应用案例
为检验该装置的可靠性，进行一次对比试验。试验原理为：采用3次传统的“直接倾倒”式加药和3次应用本装置加药，并在加药后立即检测环境中氯化氢的平均浓度来检验该装置能否确保避免有害气体的挥发。每次试验都加入两桶规格为25L的缓蚀阻垢剂和杀菌灭藻剂，检测装置采用型号为DR95C-HCL的氯化氢检测仪。试验结果见表3。
表3 试验结果
| 直接倾倒式加药 | 应用该装置加药 | ||
| 次数 | 空气中HCL浓度（mg/m³） | 次数 | 空气中HCL浓度（mg/m³） |
| 1 | 4.3 | 1 | 0.04 |
| 2 | 4.5 | 2 | 0.03 |
| 3 | 3.9 | 3 | 0.03 |
| HCL平均浓度（mg/m³） | 4.23 | HCL平均浓度（mg/m³） | 0.033 |
4 结语
随着社会经济发展和电网技术革新，采用远距离、大容量的直流系统输电逐渐成为主流，但电力行业的工作环境尚存在一些需改善的因素。预防和保护劳动者免受职业性有害因素所致的危害，使工作适应劳动者，保障工作人员在职业活动中的身心健康十分重要。
本项目针对换流站外冷水加药方法的缺陷，设计出一种全封闭式换流阀外冷水加试剂装置，并通过对比验证了运用该装置可大大降低有毒有害气体的挥发。本装置价格低廉、操作方便，目前已投入使用，取得了良好的应用效果。
参考文献
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（作者孙上元供职于中国南方电网超高压输电公司柳州局）
