离子膜电解整流系统中极化电源的重要性

2021-04-12白永明

中国氯碱 2021年1期

段瑞，白永明

（陕西北元化工集团股份有限公司化工分公司，陕西榆林719319）

在离子膜电解整流系统中极化电源是不可缺少的重要组成部分，在整个电解工艺系统中也起着非常重要的作用。以陕西北元化工集团股份有限公司化工分公司为例，其中的整流系统中采取一台整流变压器带2台整流柜的运行方式，而每台整流柜为相应的电解槽进行供电，每台电解槽又配置2台极化电源装置，分别为大极化电源和小极化电源，其中大极化电源作用于电解槽的两端，而小极化电源作用于1/4 电解槽和3/4 电解槽处。就针对极化电源的作用及其重要性和运行中的问题进行研究。

1 极化电源的作用及其重要性

极化电源系统是离子膜电解系统中不可缺少的重要部分，作为电解槽的后备电源，当电解槽缓慢停车或者突然失电时供与电解槽，保护离子膜。其作用就是在电解槽开停车过程中，为了防止电解槽内液体发生自放电，电流的方向与电解槽正常运行过程中的电流方向相反，即导电粒子反方向扩散，导致电解槽离子膜破坏，涂层脱落，电解槽电压升高，造成电解槽老化速度加快，运行周期缩短，单位电耗升高等不良后果，在电解槽开停车过程中给电解槽投入极化电源，使得电解槽的电流方向与电解过程中的电流方向一致，这样避免了电解槽自身放电的现象，破坏了电腐蚀条件，从而保护电解槽，延长电解槽的使用寿命，降低电耗。

2 极化电源的工作原理及运行方式

极化电源主要作为电解槽的备用电源，其实也是一个小的整流系统。其工作原理就是将0.4 kV 三相交流电源经过变压器、晶闸管，平波电抗器等电气元器件整流为直流电供与离子膜电解槽用。

以该公司所使用的整流系统为例，其A、B 线整流系统中共有6台整流变压器，每台整流变压器带俩台整流柜，每台整流柜带一台电解槽，每台电解槽配大极化和小极化俩台极化电源柜，按照上述介绍，所应用的极化电源有24台。在电解槽运行中满足开车条件时会投入极化电源，按照其运行电流为40 A为例，在电流升高到1600 A时，极化电源会退出运行。而如果在电解槽正常停车过程中电流逐渐降低到1600 A时就会自动启动极化电源。这24台极化电源配电柜的输出额定电压为615 V，额定输出电流为DC50A，极化电源变压器的档位分别为大极化电源为80%，而小极化电源为65%，为此，分别得出大、小极化电源的实际输出电压为492 V 和400 V。

该企业的C、D 线同样有24台极化电源，小极化电源的额定输出电压为DC350V，额定输出电流为40 A，而大极化电源这两个数值分别为700 V 和DC50A，大极化电源和小极化电源变压器档位全部都在100%。其运行方式与A、B 也有所不同，是在电解槽满足开车条件之后保持极化电源一直运行，此时的运行电流为40 A。而如果电解槽的电流超过6000 A，则将大极化电源的电流改为20 A，小极化电源则保持不变。在此基础上为了防止全厂失电导致极化电源不能及时投入运行时，而在大极化电源上增加了柴油发电机作为大极化电源的备用电源，当全场失电时柴油发电机自动启动为大极化电源供电。所以将大极化电源在电解槽电流超过6000 A时改为20 A，是为了防止出现负荷过大而导致发电机过负荷运行的问题。

3 极化运行过程中存在问题及改进措施

在该企业A、B 两线的整流系统运行中，当出现电解槽的正常或异常停车而极化电源投入运行时，容易出现电解槽直流电压会比极化柜的额定输出电压高的情况，这就会导致极化电源无法正常投入运行。此外，此极化电源的额定输出电流为40 A，但是在实际运行中，运行电流会从比较低的数值向40 A逐渐升高，需要一定时间的缓冲，导致在这段时间内极化电源也无法投入运行。针对此问题，就需要将该企业中的全部24台极化柜的变压器档位调为100%，以此来解决上述问题。

在C、D 线的整流系统运行中，当整流电解槽直流电压大于极化柜输出电压时，就会抑制极化柜电源的输出，在实际运行中极化电源始终投入运行状态，也造成了电能浪费，且缩短其使用寿命。针对此问题，可以将C、D 线整流系统中极化电源的运行方式更改为A、B 线的方式，这样不仅可以节约电能，还可以延长极化电源的使用寿命。

在C、D 线的整流系统运行中，作为大极化电源的备用电源的柴油发电机，在正常运行中使用市电进行空转（柴油机未启动，发电机使用市电空转，目的是在市电失电的情况下柴油机启动靠惯性和发电机连接工作），长时间的运行会造成电能的浪费。针对此问题，可以在电解槽正常运行的时候将发电机停运，在全厂失电的时候再将柴油发电机启动，将大极化电源投入运行。