Električna oprema in avtomatizacija elektroliznih naprav

Vse elektrode v elektroliznih kopelih so običajno povezane vzporedno, tako da je tok elektrolizatorja sestavljen iz vsote tokov posameznih parov elektrod: nasprotno, napetost v kopeli je enaka napetosti v parih elektrod. . Elektrolizne kopeli pa so zaporedno povezane, tako da skupna napetost napeljave doseže stotine voltov. Izjema so naprave za razgradnjo vode narejene na principu filtrske stiskalnice, kjer so vse elektrode vezane zaporedno.

Zaradi dejstva, da so tokovi v elektrolitskih napravah in velikosti rastlin veliki, je tokovni sistem precej razvejan, z velikim številom kontaktov.

Na sl. 1 prikazuje diagram zbiralke za kopel za elektrolizo aluminija. Kot lahko vidite, je zelo zapleten, saj zagotavlja dvosmerno napajanje prek zmogljivih paketov vodil in uporabe prilagodljivih kompenzatorjev toplotnega raztezanja.Poleg tega so v primeru, da je med popravilom potrebno odklopiti kopeli, predvideni mostički, ki povezujejo katodne pakete dveh sosednjih kopeli in s tem odstranijo eno od njih.

riž. 1. Zbirka za kopel za elektrolizo aluminija z eno neprekinjeno anodo in stranskim dovodom toka: 1 — anodni dvižni vod, 2 — anodna zbiralka, 3 — kompenzacijska zbiralka, 4 — gibljive anodne zbiralke, 5 — pin kontakt zbiralke, 6 — palica katodne zbiralke, 7 — gibljiva katodna vodila, 8 — paketna katodna vodila.

Kot material za tirnice se uporabljata aluminij in baker, manj pogosto železo. Ekonomska gostota toka pri elektroliza je 0,3 - 0,4 za aluminijaste zbiralke, 1,0 - 1,3 za bakrene zbiralke, 0,15 - 0,2 A / mm2 za jeklene in litoželezne zbiralke.

Prerez pnevmatik se preverja glede izgube napetosti (ne več kot 3%), ogrevanja (najvišja temperatura 70 ° C pri temperaturi okolja 25 ° C) in mehanske trdnosti. Fiksne kontaktne povezave so tlačne (pnevmatike so stisnjene med dve liti jekleni plošči, zategnjene z vijaki) ali varjene. Vtični kontakti so priviti. Klinaste ali ekscentrične spone so bolj zanesljive in priročne.

Zaradi večje moči se naprave za elektrolizo običajno napajajo iz visokonapetostnega omrežja, za prilagajanje napajalne napetosti napetosti obratov pa se uporabljajo posebni padajoči transformatorji z dobavo pretvorniških enot za pretvorbo trifaznega izmeničnega toka v enosmerni tok .

Polprevodniški usmerniki z gladko regulacijo napetosti se uporabljajo za napajanje elektroliznih naprav z veliko močjo, saj je njihov izkoristek visok (98-99%), so bolj zanesljivi in ​​vzdržljivi, enostavni za vzdrževanje, stalno pripravljeni za delovanje, tihi in brez strupenih emisij.

Pri ustvarjanju močnih elektroliznih naprav je treba polprevodniške ventile vključiti vzporedno, včasih pa zaporedno, kar povzroča težave zaradi določene disperzije njihovih značilnosti. Za izenačitev porazdelitve toka med ventili v vzporedni povezavi in ​​napetostjo v seriji se uporabljajo posebne rešitve vezja.

Ker polprevodniški ventili ne prenesejo večjih tokovnih in napetostnih preobremenitev, se uporabljajo posebne zaščitne naprave, ki v primeru okvare ventile kratko sklenejo in izklopijo, ko pride do nevarnega povečanja napetosti ali delovnega toka.

Regulacija usmerjene napetosti v inštalacijah s polprevodniškimi diodami je mogoča samo na AC strani. Za to se uporablja preklapljanje napetostnih korakov glavnega padajočega transformatorja ali posebnega krmilnega transformatorja z daljinskim stopenjskim stikalom. Za gladko regulacijo napetosti je v vsakem kraku usmerniškega mostu vključen reaktor za nasičenje.

Razporeditev ventilov se običajno izvaja v omarah, izdelanih za tokove 13.000 in 25.000 A in za popravljeno napetost 300-465 V. Pretvorne postaje, ki napajajo elektrolizne naprave, so dopolnjene z omarami. Hlajenje usmerniških omaric je lahko zračno ali vodno.

Samodejno prilagajanje pretvorniških enot je možno na tri načine: za konstantno napetost, za konstantno moč, za konstanten tok.

Regulacija enosmerne napetosti zagotavlja tudi konstanten tok za procese, kjer ni anodnih učinkov. Za naprave za elektrolizo aluminija takšen sistem ni zadovoljiv, saj se s pojavom anodnih učinkov zmanjša tok v nizu kopeli in zmanjša produktivnost kopeli, zlasti pri sočasnih anodnih učinkih v več kopeli. V tem primeru se lahko ne samo produktivnost niza kopeli zmanjša za 20-30%, ampak je moten tudi toplotni način delovanja elektroliznih kopeli.

Pri konstantni regulaciji moči se slednja vzdržuje s konstantnim regulatorjem; v zgornjem primeru se serijski tok zmanjša, vendar manj kot v prejšnjem primeru, ko regulator poveča napetost. S to regulacijo ni sprememb porabe energije, kar je za elektroenergetski sistem zaželeno, zahteva pa napetostni rezervi na transformatorski postaji.

DC regulacija je najboljša v smislu izpolnjevanja procesnih zahtev. Vendar pa pri takšni regulaciji regulator v primeru padca napetosti v napajalnem omrežju ali pojavu anodnega efekta poveča napajalno napetost in poveča se poraba energije. Zato ta nadzorni sistem zahteva rezervo napetosti in moči v transformatorski postaji (običajno znotraj 7-10%).

V zadnjem času so se začela dela na uporabi parametričnih tokovnih virov za napajanje elektroliznih naprav, v katerih se pojavi anodni učinek, ki samodejno stabilizira izmenični tok ne glede na spremembe njegovega upora.

Običajno so elektrolizne kopeli nameščene vzdolž osi telesa stavbe v dveh ali štirih vrstah, napajalna postaja pa je povezana s telesom kopeli skozi avtobusne kanale v avtobusnih kanalih ali z rampami. Znotraj ohišja so zbiralke nameščene v zbiralnih kanalih na obeh straneh celic.

Diagram gibanja ionov med elektrolizo bakra Elektrolit - raztopino bakrovega sulfata vlijemo v posodo in vanjo spustimo dve bakreni plošči (elektrodi). V člankih so obravnavani procesi, ki potekajo med elektrolizo Kaj je elektroliza in Elektroliza - primeri izračuna.