Електрична опрема и аутоматизација постројења за електролизу

Све електроде у кади за електролизу обично се спајају паралелно, тако да се струја електролизера састоји од збира струја појединих пара електрода: напротив, напон у кади је једнак напону у паровима електрода. . Купке за електролизу су, заузврат, повезане у серију, тако да укупан напон инсталације достиже стотине волти. Изузетак су инсталације за разлагање воде направљене на принципу филтер пресе, где су све електроде повезане у серију.

Због чињенице да су струје у електролизованим постројењима и величине постројења велике, систем струјних водова је прилично разгранат, са великим бројем контаката.

На сл. 1 приказује дијаграм сабирница за купатило за електролизу алуминијума. Као што видите, веома је сложен, обезбеђује двосмерно напајање преко моћних сабирница и коришћењем флексибилних компензатора термичке експанзије.Поред тога, у случају да је потребно искључити каде током поправке, предвиђени су џампери који повезују катодне пакете две суседне купке, чиме се једно од њих уклања.

Пиринач. 1. Сабирница за алуминијумско купатило за електролизу са једном континуираном анодом и бочним напајањем струје: 1 — анодни успон, 2 — анодна сабирница, 3 — компензациона сабирница, 4 — флексибилне анодне сабирнице, 5 — контакт сабирнице, 6 — катодна сабирница, 7 — флексибилна катодна сабирница, 8 — пакет катодна сабирница.

Као материјал за шине користе се алуминијум и бакар, ређе гвожђе. Економска густина струје при електролиза је 0,3 — 0,4 за алуминијумске сабирнице, 1,0 — 1,3 за бакарне сабирнице, 0,15 — 0,2 А / мм2 за челичне и ливене сабирнице.

Попречни пресек гума се проверава на губитак затезања (не више од 3%), на загревање (максимална температура 70 ° Ц при температури околине од 25 ° Ц) и на механичку чврстоћу. Фиксни контактни прикључци се изводе притиском (гуме су сабијене између две ливене челичне плоче, затегнуте вијцима) или заварене. Контакти утикача су причвршћени вијцима. Клинасте или ексцентричне стезаљке су поузданије и погодније.

Због своје веће снаге, постројења за електролизу се обично напајају из високонапонске мреже, а специјални трансформатори за смањење напона се користе за усклађивање напона напајања са напоном постројења снабдевањем јединица за конверзију за претварање трофазне наизменичне струје у једносмерну струју. .

Полупроводнички исправљачи са глатком регулацијом напона користе се за напајање електролизних постројења велике снаге, јер је њихова ефикасност висока (98 — 99%), поузданији су и издржљивији, лаки за одржавање, стално спремни за рад, тихи и без токсичних емисија.

Приликом стварања моћних постројења за електролизу потребно је паралелно, а понекад и серијски укључити полупроводничке вентиле, што узрокује потешкоће због одређене дисперзије њихових карактеристика. За изједначавање расподеле струје између вентила у паралелном споју и напона у серији, користе се посебна решења кола.

Пошто полупроводнички вентили нису у стању да издрже значајна струјна и напонска преоптерећења, користе се посебни заштитни уређаји који у случају квара кратко спајају вентиле и искључују их када дође до опасног повећања напона или радне струје.

Регулација исправљеног напона у инсталацијама са полупроводничким диодама је могућа само на страни наизменичне струје. За ово се користи пребацивање напонских степеница главног опадајућег трансформатора или посебног управљачког трансформатора са даљинским степенастим прекидачем. Реактор засићења је укључен у сваки крак исправљачког моста за глатку регулацију напона.

Распоред вентила се обично изводи у орманима произведеним за струје од 13.000 и 25.000 А и за исправљени напон од 300 — 465 В. Конверторске трафостанице које напајају постројења за електролизу употпуњују ормани. Хлађење исправљачких ормана може бити ваздушно или водено.

Аутоматско подешавање конверторских јединица може се извршити на три начина: за константан напон, за константну снагу, за константну струју.

Регулација једносмерног напона такође обезбеђује константну струју за процесе где нема анодних ефеката. За постројења за електролизу алуминијума овакав систем није задовољавајући, јер се појавом анодних ефеката смањује струја у низу купатила и смањује продуктивност купатила, посебно уз истовремене анодне ефекте у више купатила. У овом случају, не само да продуктивност серије купатила може пасти за 20-30%, већ је поремећен и термички режим рада електролизних купатила.

У регулацији константне снаге, ова друга се одржава помоћу константног регулатора; у горњем случају серијска струја опада, али мање него у претходном случају како регулатор повећава напон. Овом регулацијом нема промена у потрошњи енергије, што је пожељно за електроенергетски систем, али захтева маргину напона на трансформаторској трафостаници.

ДЦ регулација је најбоља у смислу испуњавања захтева процеса. Међутим, оваквом регулацијом, у случају пада напона у напојној мрежи или појаве анодног ефекта, регулатор повећава напон напајања и повећава потрошњу енергије. Стога, овај систем управљања захтева и резерве напона и снаге у трансформаторској подстаници (обично у границама од 7-10%).

У последње време започет је рад на коришћењу параметарских извора струје за напајање електролизних постројења, у којима се јавља анодни ефекат, који аутоматски стабилизује наизменичну струју без обзира на промене њеног отпора.

Обично се електролизна купатила постављају дуж осе тела зграде у два или четири реда, а трафостаница је повезана са телом купатила преко сабирничких канала у сабирничким каналима или рампама. Унутар кућишта, сабирнице се налазе у каналима сабирница са обе стране ћелија.

Дијаграм кретања јона при електролизи бакра Електролит – раствор бакар сулфата се сипа у посуду и у њу се спуштају две бакарне плоче (електроде). У чланцима се разматрају процеси који се дешавају током електролизе Шта је електролиза и Електролиза – примери прорачуна.