Elektrolízisüzemek elektromos berendezései és automatizálása

Az elektrolizáló fürdőben lévő összes elektródát általában párhuzamosan kapcsolják, így az elektrolizáló árama az egyes elektródapárok áramainak összegéből áll: éppen ellenkezőleg, a fürdőben lévő feszültség megegyezik az elektródapárok feszültségével. . Az elektrolizáló fürdők pedig sorba vannak kötve, így a berendezés összfeszültsége eléri a több száz voltot. Kivételt képeznek a szűrőprés elvén készült vízbontó berendezések, ahol az összes elektróda sorba van kötve.

Tekintettel arra, hogy az elektrolizált üzemekben az áramok és az üzemek méretei nagyok, az áramelvezető rendszer meglehetősen elágazó, sok érintkezővel rendelkezik.

ábrán. Az 1. ábra egy alumínium elektrolizáló fürdő gyűjtősín diagramját mutatja. Amint látható, nagyon összetett, kétirányú tápellátást biztosít nagy teljesítményű buszcsomagokon és rugalmas hőtágulás-kompenzátorokon keresztül.Ezenkívül arra az esetre, ha a javítás során le kell választani a fürdőket, áthidaló elemek vannak, amelyek összekötik két szomszédos fürdő katódcsomagját, ezáltal eltávolítják az egyiket.

Rizs. 1. Gyűjtősín alumínium elektrolizáló fürdőhöz egy folyamatos anóddal és oldaláramellátással: 1 — anód felszálló, 2 — anód gyűjtősín, 3 — kompenzációs gyűjtősín, 4 — rugalmas anód gyűjtősín, 5 — tűs gyűjtősín érintkező, 6 — katód gyűjtősín rúd, 7 — rugalmas katód busz, 8 — csomag katód busz.

A sínek anyagaként alumíniumot és rezet, ritkábban vasat használnak. Gazdasági áramsűrűség at elektrolízis 0,3 - 0,4 alumínium sínek, 1,0 - 1,3 réz gyűjtősín, 0,15 - 0,2 A / mm2 acél és öntöttvas sínek esetében.

A gumiabroncsok keresztmetszetét feszültségveszteség (legfeljebb 3%), felmelegedés (maximum 70 °C 25 °C környezeti hőmérséklet mellett) és mechanikai szilárdság szempontjából ellenőrzik. A rögzített érintkező csatlakozásokat nyomással (a gumiabroncsokat két öntött acéllemez közé nyomják össze, csavarokkal húzzák meg) vagy hegesztik. A dugós érintkezők csavarozva vannak. Az ék vagy excenter bilincsek megbízhatóbbak és kényelmesebbek.

Nagyobb teljesítményük miatt az elektrolizáló berendezéseket általában nagyfeszültségű hálózatról táplálják, és speciális lecsökkentő transzformátorokat alkalmaznak a tápfeszültség és az erőművek feszültségének összehangolására, a háromfázisú váltakozó áram egyenárammá alakítására átalakító egységekkel. .

A zökkenőmentes feszültségszabályozású félvezető egyenirányítók nagy teljesítményű elektrolizáló berendezések táplálására szolgálnak, mivel hatásfokuk magas (98-99%), megbízhatóbbak és tartósabbak, könnyen karbantarthatók, folyamatosan üzemkészek, csendesek és nem bocsátanak ki mérgező anyagokat.

Erőteljes elektrolízisüzemek létrehozásakor a félvezető szelepeket párhuzamosan, néha sorba kell foglalni, ami nehézségeket okoz a jellemzőik bizonyos diszperziója miatt. A párhuzamos csatlakozású szelepek és a soros feszültség közötti árameloszlás kiegyenlítésére speciális áramköri megoldásokat alkalmaznak.

Mivel a félvezető szelepek nem képesek jelentős áram- és feszültségtúlterhelésnek ellenállni, speciális védőeszközöket használnak, amelyek meghibásodás esetén rövidre zárják a szelepeket, és lekapcsolják, ha veszélyes feszültség- vagy üzemi áramnövekedés következik be.

Az egyenirányított feszültség szabályozása félvezető diódákkal ellátott berendezésekben csak a váltakozó áramú oldalon lehetséges. Ehhez a fő lecsökkentő transzformátor feszültségfokozatainak kapcsolása vagy egy speciális vezérlőtranszformátor távkapcsolóval. Az egyenirányító híd mindkét karjában egy telítési reaktor található a egyenletes feszültségszabályozás érdekében.

A szelepek elrendezését általában 13 000 és 25 000 A áramerősségre és 300-465 V egyenirányított feszültségre gyártott szekrényekben végzik. Az elektrolizáló üzemeket tápláló alállomások átalakítását a szekrények teszik teljessé. Az egyenirányító szekrények hűtése lehet levegő vagy víz.

Az átalakító egységek automatikus beállítása háromféleképpen történhet: állandó feszültségre, állandó teljesítményre, állandó áramra.

Az egyenáramú feszültség szabályozása olyan folyamatok számára is állandó áramot biztosít, ahol nincs anódhatás. Alumínium elektrolizáló üzemek esetében egy ilyen rendszer nem kielégítő, mert az anódos hatások megjelenésével egy sor fürdőben csökken az áramerősség, és csökken a fürdők termelékenysége, különösen több fürdő egyidejű anódos hatása esetén. Ebben az esetben nemcsak egy fürdősorozat termelékenysége csökkenhet 20-30%-kal, hanem az elektrolizáló fürdők termikus üzemmódja is megzavarodik.

Állandó teljesítményszabályozásnál ez utóbbit állandó szabályozó tartja fenn; a fenti esetben a soros áram csökken, de kevésbé, mint az előző esetben, mivel a szabályozó növeli a feszültséget. Ezzel a szabályozással nincs változás az energiafelhasználásban, ami a villamosenergia-rendszer számára kívánatos, de feszültségkülönbséget igényel az átalakító alállomáson.

Az egyenáramú szabályozás a legjobb a folyamatkövetelmények teljesítése szempontjából. Ilyen szabályozás mellett azonban a táphálózat feszültségesése vagy anódhatás megjelenése esetén a szabályozó megnöveli a tápfeszültséget, és nő az energiafogyasztás. Ezért ez a vezérlőrendszer feszültség- és teljesítménytartalékot is igényel az átalakító alállomáson (jellemzően 7-10%-on belül).

A közelmúltban megkezdődtek a parametrikus áramforrások elektrolizáló üzemek táplálására történő felhasználása, amelyekben anódhatás lép fel, amely automatikusan stabilizálja a váltakozó áramot, függetlenül az ellenállás változásától.

Általában az elektrolizáló fürdőket az épülettest tengelye mentén, két vagy négy sorban helyezik el, és az erőátviteli alállomást buszcsatornákban lévő buszcsatornákon vagy rámpákon keresztül csatlakoztatják a fürdőtesthez. A házon belül a gyűjtősínek a cellák mindkét oldalán gyűjtősíncsatornákban helyezkednek el.

Az ionok mozgásának diagramja a réz elektrolízis során Elektrolit - réz-szulfát oldatot öntünk egy edénybe, és két rézlemezt (elektródát) engedünk le. Az elektrolízis során lezajló folyamatokat a cikkek tárgyalják Mi az elektrolízis és Elektrolízis - számítási példák.