Elektroliz tesislerinin elektrik donanımı ve otomasyonu
Elektroliz banyolarındaki tüm elektrotlar genellikle paralel bağlanır, böylece elektrolizörün akımı, tek tek elektrot çiftlerinin akımlarının toplamından oluşur: aksine, banyodaki voltaj, elektrot çiftlerindeki voltaja eşittir. . Elektroliz banyoları da seri olarak bağlanır, böylece tesisatın toplam voltajı yüzlerce volta ulaşır. Bir istisna, tüm elektrotların seri olarak bağlandığı bir filtre presi prensibiyle yapılan suda ayrıştırma tesisleridir.
Elektrolize tesislerdeki akımların ve tesislerin boyutlarının büyük olması nedeniyle, akım kurşun sistemi çok sayıda kontak ile oldukça dallıdır.
İncirde. Şekil 1, bir alüminyum elektroliz banyosu için bir bara şemasını göstermektedir. Gördüğünüz gibi, güçlü veri yolu paketleri ve esnek termal genleşme kompansatörlerinin kullanımı yoluyla çift yönlü güç kaynağı sağlamak çok karmaşık.Ek olarak, onarımlar sırasında banyoların bağlantısının kesilmesi gerektiğinde, bitişik iki banyonun katot paketlerini birbirine bağlayan ve böylece bunlardan birini çıkaran köprüler sağlanır.
Pirinç. 1. Bir sürekli anot ve yan akım beslemeli alüminyum elektroliz banyosu için bara: 1 — anot yükseltici, 2 — anot bara, 3 — kompanzasyon barası, 4 — esnek anot bara, 5 — pin bara kontağı, 6 — katot bara çubuğu , 7 — esnek katot veri yolu, 8 — paket katot veri yolu.
Raylar için malzeme olarak alüminyum ve bakır, daha az sıklıkla demir kullanılır. ekonomik akım yoğunluğu elektroliz alüminyum baralarda 0,3 — 0,4, bakır baralarda 1,0 — 1,3, çelik ve dökme demir baralarda 0,15 — 0,2 A/mm2'dir.
Lastiklerin enine kesiti gerilim kaybı (%3'ten fazla olmamak üzere), ısınma (25°C ortam sıcaklığında maksimum sıcaklık 70°C) ve mekanik dayanıklılık açısından kontrol edilir. Sabit kontak bağlantıları basınçla (lastikler iki dökme çelik plaka arasında sıkıştırılır, cıvatalarla sıkılır) veya kaynaklanır. Fiş kontakları cıvatalanmıştır. Kama veya eksantrik kelepçeler daha güvenilir ve kullanışlıdır.
Daha yüksek güçleri nedeniyle, elektroliz tesisleri genellikle yüksek voltajlı bir şebekeden beslenir ve üç fazlı alternatif akımı doğru akıma dönüştürmek için dönüştürme birimleri sağlayarak besleme voltajını tesislerin voltajına uydurmak için özel düşürücü transformatörler kullanılır. .
Pürüzsüz voltaj regülasyonu olan yarı iletken redresörler, elektroliz tesislerine yüksek güç sağlamak için kullanılır, çünkü verimlilikleri yüksektir (%98 - 99), daha güvenilir ve dayanıklıdırlar, bakımı kolaydır, sürekli çalışmaya hazırdırlar, sessizdirler ve toksik emisyonları yoktur.
Güçlü elektroliz tesisleri oluştururken, yarı iletken valfleri paralel ve bazen seri olarak dahil etmek gerekir, bu da özelliklerinin belirli bir dağılımı nedeniyle zorluklara neden olur. Paralel bağlı vanalar arasındaki akım dağılımı ile seri gerilimin eşitlenmesi için özel devre çözümleri kullanılmaktadır.
Yarı iletken valfler önemli akım ve voltaj aşırı yüklerine dayanamadıklarından, arıza durumunda valfleri kısa devre yapan ve voltaj veya çalışma akımında tehlikeli bir artış meydana geldiğinde valfleri kapatan özel koruyucu cihazlar kullanılır.
Yarı iletken diyotlu kurulumlarda doğrultulmuş voltajın düzenlenmesi sadece AC tarafında mümkündür. Bunun için ana düşürücü transformatörün gerilim kademelerinin anahtarlanması veya uzak kademe anahtarına sahip özel bir kontrol transformatörü kullanılır. Düzgün voltaj regülasyonu için doğrultucu köprünün her bir koluna bir doyma reaktörü dahildir.
Vana düzenlemesi genellikle 13.000 ve 25.000 A akımlar ve 300 - 465 V doğrultulmuş gerilimler için üretilmiş panolarda yapılır. Elektroliz tesislerini besleyen dönüştürme trafo merkezleri panolar tarafından tamamlanır. Doğrultucu kabinlerinin soğutulması hava veya su olabilir.
Dönüştürücü birimlerinin otomatik ayarı üç şekilde yapılabilir: sabit voltaj için, sabit güç için, sabit akım için.
DC voltaj regülasyonu ayrıca anot etkisinin olmadığı prosesler için sabit akım sağlar. Alüminyum elektroliz tesisleri için böyle bir sistem tatmin edici değildir, çünkü anodik etkilerin ortaya çıkmasıyla bir dizi banyodaki akım azalır ve özellikle birkaç banyoda aynı anda anodik etkilerle banyoların verimliliği düşer. Bu durumda, sadece bir dizi banyonun üretkenliği %20-30 oranında düşmekle kalmaz, aynı zamanda elektroliz banyolarının termal çalışma modu da bozulur.
Sabit güç regülasyonunda, ikincisi sabit bir regülatör tarafından korunur; yukarıdaki durumda seri akım düşer, ancak regülatör voltajı artırdıkça önceki duruma göre daha az. Bu düzenleme ile, güç sistemi için arzu edilen ancak dönüşüm trafo merkezinde bir voltaj marjı gerektiren enerji tüketiminde herhangi bir değişiklik olmaz.
DC düzenlemesi, proses gereksinimlerini karşılama açısından en iyisidir. Ancak bu tür bir regülasyon ile şebekede gerilim düşmesi veya anot etkisinin görülmesi durumunda regülatör besleme gerilimini yükseltir ve enerji tüketimi artar. Bu nedenle, bu kontrol sistemi, dönüştürücü trafo merkezinde hem voltaj hem de güç rezervleri gerektirir (tipik olarak %7-10 aralığında).
Son zamanlarda, direncindeki değişikliklerden bağımsız olarak alternatif akımı otomatik olarak stabilize eden bir anot etkisinin meydana geldiği elektroliz tesislerine güç sağlamak için parametrik akım kaynaklarının kullanılması üzerine çalışmalar başlamıştır.
Elektroliz banyoları genellikle bina gövdesinin ekseni boyunca iki veya dört sıra halinde kurulur ve trafo merkezi banyo gövdesine bus kanallarındaki bus kanalları veya rampalarla bağlanır. Gövde içerisinde baralar hücrelerin her iki yanında bulunan bara kanallarında yer almaktadır.
Bakır elektrolizi sırasında iyonların hareket şeması Bir kaba elektrolit - bakır sülfat çözeltisi dökülür ve içine iki bakır plaka (elektrot) indirilir. Elektroliz sırasında meydana gelen işlemler makalelerde tartışılmaktadır. elektroliz nedir Ve Elektroliz - hesaplama örnekleri.