Echipamente electrice si automatizari instalatii de electroliza

Toți electrozii din băile de electroliză sunt de obicei conectați în paralel, astfel încât curentul electrolizorului constă din suma curenților perechilor individuale de electrozi: dimpotrivă, tensiunea din baie este egală cu tensiunea din perechile de electrozi. . Băile de electroliză, la rândul lor, sunt conectate în serie, astfel încât tensiunea totală a instalației să ajungă la sute de volți. O excepție o constituie instalațiile de descompunere a apei realizate pe principiul unui filtru presă, unde toți electrozii sunt conectați în serie.

Datorită faptului că curenții din instalațiile electrolizate și dimensiunile centralelor sunt mari, sistemul de plumb de curent este destul de ramificat, cu un număr mare de contacte.

În fig. 1 prezintă o diagramă de bare colectoare pentru o baie de electroliză din aluminiu. După cum puteți vedea, este foarte complex, oferind alimentare bidirecțională prin pachete de magistrale puternice și utilizarea compensatoarelor flexibile de expansiune termică.În plus, în cazul în care este necesară deconectarea băilor în timpul reparațiilor, sunt prevăzute jumperi care conectează pachetele de catozi a două băi adiacente, îndepărtând astfel una dintre ele.

Orez. 1. Bară colectoare pentru o baie de electroliză din aluminiu cu un anod continuu și alimentare laterală cu curent: 1 — montaj anod, 2 — bară anod, 3 — bară de compensare, 4 — bare flexibile anodice, 5 — contact cu pini, 6 — tijă catodă, 7 — magistrală catodă flexibilă, 8 — magistrală catodă pachet.

Aluminiul și cuprul sunt folosite ca material pentru șine, mai rar fierul. Densitatea curentului economic la electroliză este 0,3 — 0,4 pentru barele din aluminiu, 1.0 — 1.3 pentru barele din cupru, 0.15 — 0.2 A / mm2 pentru barele din oțel și fontă.

Se verifică secțiunea transversală a anvelopelor pentru pierderea de tensiune (nu mai mult de 3%), pentru încălzire (temperatura maximă 70 ° C la o temperatură ambientală de 25 ° C) și pentru rezistența mecanică. Racordurile de contact fix se realizeaza prin presiune (anvelopele sunt comprimate intre doua placi de otel turnat, stranse cu suruburi) sau sudate. Contactele ștecherului sunt șuruburi. Clemele cu pană sau excentrice sunt mai fiabile și mai convenabile.

Datorită puterii lor mai mari, instalațiile de electroliză sunt de obicei alimentate dintr-o rețea de înaltă tensiune, iar transformatoare speciale de reducere sunt utilizate pentru a potrivi tensiunea de alimentare cu tensiunea centralelor prin furnizarea de unități de conversie pentru a converti curentul alternativ trifazat în curent continuu. .

Redresoarele cu semiconductori cu reglare lină a tensiunii sunt utilizate pentru alimentarea centralelor de electroliză cu putere mare, deoarece eficiența lor este mare (98 — 99%), sunt mai fiabile și durabile, ușor de întreținut, gata de funcționare în mod constant, silentioase și fără emisii toxice.

Atunci când se creează instalații puternice de electroliză, este necesar să se includă supape semiconductoare în paralel și uneori în serie, ceea ce provoacă dificultăți din cauza unei anumite dispersări a caracteristicilor lor. Pentru a egaliza distribuția curentului între supapele în conexiune în paralel și tensiunea în serie, se folosesc soluții speciale de circuit.

Deoarece supapele semiconductoare nu sunt capabile să reziste la suprasarcini semnificative de curent și tensiune, sunt utilizate dispozitive speciale de protecție care scurtcircuitează supapele în caz de defecțiune și le opresc atunci când apare o creștere periculoasă a tensiunii sau a curentului de funcționare.

Reglarea tensiunii redresate în instalațiile cu diode semiconductoare este posibilă numai pe partea de curent alternativ. Pentru aceasta, se utilizează comutarea treptelor de tensiune ale transformatorului principal coborât sau un transformator de control special cu un comutator treptat la distanță. Un reactor de saturație este inclus în fiecare braț al punții redresoare pentru o reglare lină a tensiunii.

Amenajarea supapelor se realizează de obicei în dulapuri fabricate pentru curenți de 13.000 și 25.000 A și pentru tensiune redresată de 300 — 465 V. Stațiile de conversie care alimentează instalațiile de electroliză sunt completate de dulapuri. Răcirea dulapurilor redresorului poate fi aer sau apă.

Reglarea automată a unităților convertoare se poate face în trei moduri: pentru tensiune constantă, pentru putere constantă, pentru curent constant.

Reglarea tensiunii DC oferă, de asemenea, curent constant pentru procesele în care nu există efecte anodice. Pentru instalațiile de electroliză a aluminiului, un astfel de sistem nu este satisfăcător, deoarece odată cu apariția efectelor anodice, curentul într-o serie de băi scade și productivitatea băilor, mai ales cu efecte anodice simultane în mai multe băi. În acest caz, nu numai productivitatea unei serii de băi poate scădea cu 20 — 30%, ci și modul de funcționare termică a băilor de electroliză este perturbat.

În reglarea constantă a puterii, aceasta din urmă este menținută de un regulator constant; în cazul de mai sus curentul în serie scade dar mai puțin decât în ​​cazul precedent pe măsură ce regulatorul crește tensiunea. Cu această reglementare, nu există modificări ale consumului de energie, ceea ce este de dorit pentru sistemul de alimentare, dar necesită o marjă de tensiune la stația de conversie.

Reglementarea DC este cea mai bună în ceea ce privește îndeplinirea cerințelor procesului. Cu toate acestea, cu o astfel de reglare, în cazul unei căderi de tensiune în rețeaua de alimentare sau al apariției unui efect de anod, regulatorul crește tensiunea de alimentare și crește consumul de energie. Prin urmare, acest sistem de control necesită atât rezerve de tensiune, cât și de putere în stația de transformare (de obicei, între 7-10%).

Recent, au început lucrările privind utilizarea surselor de curent parametrice pentru alimentarea instalațiilor de electroliză, în care apare un efect de anod, care stabilizează automat curentul alternativ, indiferent de modificările rezistenței acestuia.

De obicei, băile de electroliză sunt instalate de-a lungul axei corpului clădirii în două sau patru rânduri, iar substația electrică este conectată la corpul băii prin conducte de magistrală în conducte de magistrală sau prin rampe. În interiorul carcasei, barele colectoare sunt amplasate în canale de bare colectoare pe ambele părți ale celulelor.

Diagrama mișcării ionilor în timpul electrolizei cuprului Electrolitul - soluția de sulfat de cupru este turnată într-un vas și două plăci de cupru (electrozi) sunt coborâte în el. Procesele care apar în timpul electrolizei sunt discutate în articole Ce este electroliza și Electroliza - exemple de calcul.