海洋钢结构电解防污装置

技术领域

本发明涉及海洋设备防污技术领域，尤其是涉及一种海洋钢结构电解防污装置。

背景技术

海上风电场钢结构基础存在着各种海洋生物的附着腐蚀，包括海洋动物、贝类、藻类植物等。这极大地影响到海上风电机组的安全运行和使用寿命，因此建设海上风电场对基础钢结构的防污技术提出了更高的要求。风电场钢结构上海生物生长严重、涂层破坏大，现场修补难度大、质量难保证；同时涂层损坏又引发牺牲阳极块消耗大、阴极保护电位正移大的问题，远远满足不了海上风电机组基础使用寿命的要求。

海洋平台也是典型的钢材料结构，极易发生腐蚀破坏引起突发事故。生物污损增加了外界海水对平台的水动力载荷，破坏了桩腿的表面形貌，产生的点蚀、凹坑等局部腐蚀形态大幅度降低极限承载力，严重影响海洋平台的工作状况，其被认为是海洋平台失效的重要原因。

针对浸没在海水中的钢结构，普遍利用的防污技术如下：

物理清除手段：指借助外力依靠机械装置清除桩腿表面的污损生物。人们需要定期下水进行防污处理，或者通过远程设备进行操作，效果较明显，但它不能防止生物污损的出现，只是污损问题发生的后处理，并且每次处理成本较高。

涂层防污技术：海洋生物污损造成的生物诱导腐蚀可以快速破坏涂料，在海洋平台桩腿表面上造成大面积局部腐蚀。由于过去大量使用有毒物质涂料造成海洋污染，因此国内外正积极开发无毒涂料，如低表面能涂料、含生物成分防污剂涂料等。

电解防污技术：主要包括电解海水防污技术和电解铜-铝防污技术。电解海水产生次氯酸钠(NaClO)、次氯酸(HClO)、氯气(Cl

发明内容

本发明的目的是提供一种海洋钢结构电解防污装置，旨在解决或至少部分解决上述背景技术存在的不足，将柔性的绳状电极绕设在海洋钢结构上，通过绳状电极电解海水产生有效氯，从而对海洋钢结构进行有效防污。

本发明提供一种海洋钢结构电解防污装置，包括电源柜、柔性的绳状电极和海洋钢结构，所述绳状电极绕设于所述海洋钢结构上；所述绳状电极包括阳极、阴极和中空的外壳，所述阳极和所述阴极间隔设置于所述外壳内，且所述阳极和所述阴极在所述外壳内相对设置，所述阳极和所述阴极均与所述电源柜电连接，所述外壳上设有供海水进入所述外壳内的通孔；所述绳状电极用于对所述海洋钢结构附近的海水进行电解，以在所述海洋钢结构附近的海水中产生有效氯，从而对所述海洋钢结构进行防污。

进一步地，所述绳状电极呈螺旋状绕设于所述海洋钢结构上，所述绳状电极相邻两个螺旋之间的距离为30～80cm。

进一步地，所述海洋钢结构水平向外的10-15cm空间范围内海水的有效氯浓度为0.2～0.5ppm。

进一步地，所述阳极和所述阴极分别通过导线与所述电源柜的正极和负极电连接。

进一步地，所述电源柜向所述绳状电极周期性间断供电。

进一步地，所述外壳为柔性塑料外壳，所述阳极和所述阴极均为柔性钛板材质。

进一步地，所述阳极和所述阴极均镶嵌固定在所述外壳内。

进一步地，所述阳极和所述阴极的宽度相等，所述阳极的宽度与所述阳极和所述阴极之间间距的比值为1：1～2：1；所述阳极和所述阴极的厚度均为0.3～0.5mm。

进一步地，所述通孔的孔径为0.5～2mm。

进一步地，所述通孔的数量为多个，多个所述通孔均匀分布设置于所述外壳上。

进一步地，所述海洋钢结构电解防污装置还包括钢环，所述绳状电极通过所述钢环固定在所述海洋钢结构上。

进一步地，所述海洋钢结构包括至少部分设置于海水中的钢桩，所述绳状电极绕设于所述钢桩上。

进一步地，所述海洋钢结构还包括海洋平台，所述海洋平台设置于所述钢桩上方并与所述钢桩连接，所述电源柜设置于所述海洋平台上。

本发明提供的海洋钢结构电解防污装置，将柔性的绳状电极绕设在海洋钢结构上，通过绳状电极电解海水产生有效氯，从而对海洋钢结构进行有效防污。该柔性的绳状电极由于其柔性结构可塑性强，可任意弯曲，故该柔性的绳状电极能够适用于任意形状的海洋钢结构，不仅使用范围广，而且使得每一处钢结构都能得到有效防污。同时，由于绳状电极的阳极和阴极均设置于外壳内，能够防止海洋垃圾或海藻附着在电极极板上污染电极极板而影响产氯效率，同时能够延长阳极和阴极的使用寿命。

该海洋钢结构电解防污装置结构简单，占地面积小，自动化程度高，处理范围大，可根据海生物的污染情况调节电源柜的通电周期，对海洋污损生物具有较强的抑制生长、杀灭作用，产生的次氯酸钠不会导致细菌耐药性，对环境无污染。

附图说明

图1为本发明实施例中海洋钢结构电解防污装置的结构示意图。

图2为图1中绳状电极的截面示意图。

图3为本发明另一实施例中海洋钢结构电解防污装置的结构示意图。

图4为本发明另一实施例中绳状电极的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

如图1及图2所示，本发明实施例提供的海洋钢结构电解防污装置，包括电源柜15、柔性的绳状电极14和海洋钢结构100，绳状电极14绕设于海洋钢结构100上，绳状电极14至少部分浸入在海水中。绳状电极14包括阳极143、阴极144和中空的外壳141，阳极143和阴极144间隔设置于外壳141内，且阳极143和阴极144在外壳141内相对设置，阳极143和阴极144均与电源柜15电连接，外壳141上设有供海水进入外壳141内的通孔142。绳状电极14用于对海洋钢结构100附近的海水进行电解，以在海洋钢结构100附近的海水中产生均匀浓度的有效氯(包括次氯酸钠(NaClO)、次氯酸(HClO)、氯气(Cl

具体地，在工作时，海水经过外壳141上的通孔142进入外壳141内腔并到达阳极143和阴极144之间，利用电源柜15向绳状电极14供电使绳状电极14通过电解海水产生有效氯，产生的有效氯通过外壳141上的通孔142流出至外壳141外后分散在海洋钢结构100附近及其表面，从而对海洋钢结构100进行实时防污。

具体地，本实施例的海洋钢结构电解防污装置，将柔性的绳状电极14绕设在海洋钢结构100上，通过绳状电极14电解海水产生有效氯，从而对海洋钢结构100进行有效防污。该柔性的绳状电极14由于其柔性结构可塑性强，可任意弯曲，故该柔性的绳状电极14能够适用于任意形状的海洋钢结构100，不仅使用范围广，而且使得每一处钢结构都能得到有效防污。同时，由于绳状电极14的阳极143和阴极144均设置于外壳141内，能够防止海洋垃圾或海藻附着在电极极板(阳极143和阴极144)上污染电极极板而影响产氯效率，同时能够延长阳极143和阴极144的使用寿命。该海洋钢结构电解防污装置结构简单，占地面积小，自动化程度高，处理范围大，可根据海生物的污染情况调节电源柜的通电周期，对海洋污损生物具有较强的抑制生长、杀灭作用，产生的次氯酸钠不会导致细菌耐药性，对环境无污染。

进一步地，如图1所示，在本实施例中，绳状电极14呈螺旋状绕设于海洋钢结构100上，绳状电极14相邻两个螺旋之间的距离a为30～80cm，使海洋钢结构100水平向外的10-15cm空间范围内海水的有效氯浓度保持在0.2～0.5ppm。

进一步地，如图1及图2所示，在本实施例中，电源柜15为可调电源，电源柜15用于提供并调节直流电向绳状电极14供电。绳状电极14的阳极143和阴极144分别通过导线16与电源柜15的正极和负极电连接，每根绳状电极14设置单独的供回电源。

具体地，电源柜15可根据钢桩12个数设置开关个数，电源柜15内设置整流器将交流电转变成直流电，提供给绳状电极14进行电解。根据海生物的污染情况，可调节电源柜15的通电周期和电解时长。

进一步地，在本实施例中，电源柜15向绳状电极14周期性间断供电，绳状电极14每次电解时长为5-10s。通过根据海生物的污染情况周期性间断供电，不仅保证有效氯浓度能够达到足够的杀灭效果，而且能够节省电耗。

进一步地，如图2所示，在本实施例中，外壳141为柔性塑料外壳，外壳141为圆形结构，直径为5-15mm，外壳141端部剖面为开口形式，便于结垢物脱落和后期清洗，防止绳状电极14结垢物堆积。绳状电极14的使用寿命≥10年。单根绳状电极14的电流在100-300A之间，长度为6-20m，可根据钢桩12的长度确定单根钢桩12上的绳状电极14的个数。如图4所示，作为另一种实施方式，外壳141为方形结构(当然，外壳141还可以为其它形状结构)。

进一步地，在本实施例中，外壳141的材质可以为透明或不透明的PVC、PP或PE软质塑料材质。

进一步地，如图2所示，在本实施例中，阳极143和阴极144均为柔性钛板材质，阳极143和阴极144均镶嵌固定在外壳141内，保证极板与外壳141之间的接触紧密。阳极143和阴极144的长度根据绳状电极14的长度决定。阳极143和阴极144的宽度相等，阳极143的宽度(或阴极144的宽度)与阳极143和阴极144之间间距的比值为1：1～2：1；阳极143和阴极144的厚度均为0.3～0.5mm。阳极143和阴极144上的电流密度为1500A/m

进一步地，如图2所示，在本实施例中，通孔142的数量为多个，多个通孔142沿外壳141的轴向和周向均匀分布设置于外壳141上，从而使得电解产生的有效氯能够均匀分散在海洋钢结构100周围。通孔142的孔径为0.5～2mm，从而使得海水和有效氯能够顺利地进出外壳141，并能够防止海洋垃圾或海藻进入外壳141内。

进一步地，如图1所示，在本实施例中，海洋钢结构电解防污装置还包括钢环13，钢环13设置于海洋钢结构100周围，绳状电极14通过钢环13固定在海洋钢结构100上，从而防止绳状电极14从海洋钢结构100上脱落，同时钢环13能使绳状电极14紧贴海洋钢结构100环绕固定，充分使有效氯分散在海洋钢结构100周围。海水潮位的上升和下降不影响绳状电极14的电解，与海水接触部分的海洋钢结构100周围能够产生有效氯防污。

进一步地，如图1所示，在本实施例中，海洋钢结构100为海洋平台结构。海洋钢结构100包括至少部分设置于海水中的钢桩12，绳状电极14绕设于钢桩12上。海洋钢结构100还包括海洋平台111，海洋平台111设置于钢桩12上方并与钢桩12连接，电源柜15设置于海洋平台111上。

本发明实施例的海洋钢结构电解防污装置的使用方法可以为：

1、制备能产生有效氯杀灭海生物的柔性绳状电极14，并通过导线16与电源柜15连接；

2、将绳状电极14通过计算调整后绕设在钢桩12上，并利用钢环13对绳状电极14进行固定，使绳状电极14紧贴钢桩12环绕固定；

3、利用电控柜15提供直流电给绳状电极14，绳状电极14电解海水产生一定浓度的有效氯分散在钢桩12周围及表面以杀灭微生物；

4、根据海生物的污染情况，调节电源柜15的通电周期、电解时长，使得钢桩12水平向外10-15cm的空间范围内有效氯浓度保持在0.2-0.5ppm。

本发明实施例提供的海洋钢结构电解防污装置的优点包括：

1、通过将柔性的绳状电极14绕设在海洋钢结构100上，利用绳状电极14电解海水产生有效氯，从而对海洋钢结构100进行有效防污。该柔性的绳状电极14由于其柔性结构可塑性强，可任意弯曲，故该柔性的绳状电极14能够适用于任意形状的海洋钢结构100，不仅使用范围广，而且使得每一处钢结构都能得到有效防污。

2、由于绳状电极14的阳极143和阴极144均设置于外壳141内，能够防止海洋垃圾或海藻附着在电极极板(阳极143和阴极144)上污染电极极板而影响产氯效率，同时能够延长阳极143和阴极144的使用寿命。

3、外壳141上均匀分布设置多个孔径较小的通孔142，从而使得电解产生的有效氯能够均匀分散在海洋钢结构100周围，同时能够防止海洋垃圾或海藻进入外壳141内。

4、该海洋钢结构电解防污装置结构简单，占地面积小，自动化程度高，处理范围大，可根据海生物的污染情况调节电源柜的通电周期，对海洋污损生物具有较强的抑制生长、杀灭作用，产生的次氯酸钠不会导致细菌耐药性，对环境无污染。

实例一：

如图1所示，海洋钢结构100为某海洋平台结构，海洋钢结构100包括海洋平台111和钢桩12。钢桩12直径为0.4米、长度为9m、海水浸没区高度为7m，调整钢环13的位置使得绳状电极14环与环之间的距离a＝50cm，使用方形绳状电极14，单根绳状电极14长度为10m，每根钢桩12上缠绕两根绳状电极14。

绳状电极14由阳极143、阴极144、柔性塑料外壳141组成。绳状电极14中阳极143和阴极144的极板电流密度为1500A/m

电源柜15用于提供并调节直流电给绳状电极14进行电解，单根绳状电极14的可调电流为180A，设置通电周期为10s(即两次电解之间的间隔时间为10s)，每次电解时长为5s。

首先将绳状电极14通过钢环13与钢桩12紧贴环绕固定，将柔性绳状电极14通过导线16与电源柜15连接，然后设置电源柜15的电流为180A，设置通电周期为10s，每次电解时长为5s，启动电源柜15进行电解海水产生一定浓度的有效氯分散在钢桩12表面进行杀灭海生物。电解时，海水通过通孔142进入绳状电极14内部电解，产生的氯酸钠(NaClO)、次氯酸(HClO)、氯气(Cl

实例二：

如图3所示，海洋钢结构100为某浅滩海洋风力发电结构，海洋钢结构100包括风电装置112和钢桩12。三根腿钢桩12(图中只示出两根腿)直径平均为0.3米，海水浸没区高度为3m，调整钢环13位置使得绳状电极14环与环之间的距离a＝50cm，使用圆形绳状电极14，单根绳状电极14长度为10m，钢桩12每根腿上(包括钢桩腿之间钢结构的一半)缠绕一根绳状电极14。

绳状电极14由阳极143、阴极144、柔性塑料外壳141组成。绳状电极14中阳极143和阴极144的极板电流密度为1500A/m

电源柜15用于提供并调节直流电给绳状电极14进行电解，单根绳状电极14的可调电流为210A，设置通电周期为10s(即两次电解之间的间隔时间为10s)，每次电解时长为5s。

首先将绳状电极14通过钢环13与钢桩12紧贴环绕固定，将柔性绳状电极14通过导线16与电源柜15连接，然后设置电源柜15为电流为210A，设置通电周期为10s，每次电解时长为5s，启动电源柜15进行电解海水产生一定浓度的有效氯分散在钢桩12表面进行杀灭海生物。电解时，海水通过通孔142进入绳状电极14内部电解，产生的氯酸钠(NaClO)、次氯酸(HClO)、氯气(Cl

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。