離子膜電解整流系統(tǒng)中極化電源的重要性

段 瑞，白永明

（陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司化工分公司，陜西 榆林719319）

在離子膜電解整流系統(tǒng)中極化電源是不可缺少的重要組成部分，在整個(gè)電解工藝系統(tǒng)中也起著非常重要的作用。以陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司化工分公司為例，其中的整流系統(tǒng)中采取一臺(tái)整流變壓器帶2臺(tái)整流柜的運(yùn)行方式，而每臺(tái)整流柜為相應(yīng)的電解槽進(jìn)行供電，每臺(tái)電解槽又配置2臺(tái)極化電源裝置，分別為大極化電源和小極化電源，其中大極化電源作用于電解槽的兩端，而小極化電源作用于1/4 電解槽和3/4 電解槽處。就針對(duì)極化電源的作用及其重要性和運(yùn)行中的問題進(jìn)行研究。

1 極化電源的作用及其重要性

極化電源系統(tǒng)是離子膜電解系統(tǒng)中不可缺少的重要部分，作為電解槽的后備電源，當(dāng)電解槽緩慢停車或者突然失電時(shí)供與電解槽，保護(hù)離子膜。其作用就是在電解槽開停車過程中，為了防止電解槽內(nèi)液體發(fā)生自放電，電流的方向與電解槽正常運(yùn)行過程中的電流方向相反，即導(dǎo)電粒子反方向擴(kuò)散，導(dǎo)致電解槽離子膜破壞，涂層脫落，電解槽電壓升高，造成電解槽老化速度加快，運(yùn)行周期縮短，單位電耗升高等不良后果，在電解槽開停車過程中給電解槽投入極化電源，使得電解槽的電流方向與電解過程中的電流方向一致，這樣避免了電解槽自身放電的現(xiàn)象，破壞了電腐蝕條件，從而保護(hù)電解槽，延長(zhǎng)電解槽的使用壽命，降低電耗。

2 極化電源的工作原理及運(yùn)行方式

極化電源主要作為電解槽的備用電源，其實(shí)也是一個(gè)小的整流系統(tǒng)。其工作原理就是將0.4 kV 三相交流電源經(jīng)過變壓器、晶閘管，平波電抗器等電氣元器件整流為直流電供與離子膜電解槽用。

以該公司所使用的整流系統(tǒng)為例，其A、B 線整流系統(tǒng)中共有6臺(tái)整流變壓器，每臺(tái)整流變壓器帶倆臺(tái)整流柜，每臺(tái)整流柜帶一臺(tái)電解槽，每臺(tái)電解槽配大極化和小極化倆臺(tái)極化電源柜，按照上述介紹，所應(yīng)用的極化電源有24臺(tái)。在電解槽運(yùn)行中滿足開車條件時(shí)會(huì)投入極化電源，按照其運(yùn)行電流為40 A為例，在電流升高到1600 A時(shí)，極化電源會(huì)退出運(yùn)行。而如果在電解槽正常停車過程中電流逐漸降低到1600 A時(shí)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)極化電源。這24臺(tái)極化電源配電柜的輸出額定電壓為615 V，額定輸出電流為DC50A，極化電源變壓器的檔位分別為大極化電源為80%，而小極化電源為65%，為此，分別得出大、小極化電源的實(shí)際輸出電壓為492 V 和400 V。

該企業(yè)的C、D 線同樣有24臺(tái)極化電源，小極化電源的額定輸出電壓為DC350V，額定輸出電流為40 A，而大極化電源這兩個(gè)數(shù)值分別為700 V 和DC50A，大極化電源和小極化電源變壓器檔位全部都在100%。其運(yùn)行方式與A、B 也有所不同，是在電解槽滿足開車條件之后保持極化電源一直運(yùn)行，此時(shí)的運(yùn)行電流為40 A。而如果電解槽的電流超過6000 A，則將大極化電源的電流改為20 A，小極化電源則保持不變。在此基礎(chǔ)上為了防止全廠失電導(dǎo)致極化電源不能及時(shí)投入運(yùn)行時(shí)，而在大極化電源上增加了柴油發(fā)電機(jī)作為大極化電源的備用電源，當(dāng)全場(chǎng)失電時(shí)柴油發(fā)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)為大極化電源供電。所以將大極化電源在電解槽電流超過6000 A時(shí)改為20 A，是為了防止出現(xiàn)負(fù)荷過大而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)過負(fù)荷運(yùn)行的問題。

3 極化運(yùn)行過程中存在問題及改進(jìn)措施

在該企業(yè)A、B 兩線的整流系統(tǒng)運(yùn)行中，當(dāng)出現(xiàn)電解槽的正常或異常停車而極化電源投入運(yùn)行時(shí)，容易出現(xiàn)電解槽直流電壓會(huì)比極化柜的額定輸出電壓高的情況，這就會(huì)導(dǎo)致極化電源無(wú)法正常投入運(yùn)行。此外，此極化電源的額定輸出電流為40 A，但是在實(shí)際運(yùn)行中，運(yùn)行電流會(huì)從比較低的數(shù)值向40 A逐漸升高，需要一定時(shí)間的緩沖，導(dǎo)致在這段時(shí)間內(nèi)極化電源也無(wú)法投入運(yùn)行。針對(duì)此問題，就需要將該企業(yè)中的全部24臺(tái)極化柜的變壓器檔位調(diào)為100%，以此來(lái)解決上述問題。

在C、D 線的整流系統(tǒng)運(yùn)行中，當(dāng)整流電解槽直流電壓大于極化柜輸出電壓時(shí)，就會(huì)抑制極化柜電源的輸出，在實(shí)際運(yùn)行中極化電源始終投入運(yùn)行狀態(tài)，也造成了電能浪費(fèi)，且縮短其使用壽命。針對(duì)此問題，可以將C、D 線整流系統(tǒng)中極化電源的運(yùn)行方式更改為A、B 線的方式，這樣不僅可以節(jié)約電能，還可以延長(zhǎng)極化電源的使用壽命。

在C、D 線的整流系統(tǒng)運(yùn)行中，作為大極化電源的備用電源的柴油發(fā)電機(jī)，在正常運(yùn)行中使用市電進(jìn)行空轉(zhuǎn)（柴油機(jī)未啟動(dòng)，發(fā)電機(jī)使用市電空轉(zhuǎn)，目的是在市電失電的情況下柴油機(jī)啟動(dòng)靠慣性和發(fā)電機(jī)連接工作），長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行會(huì)造成電能的浪費(fèi)。針對(duì)此問題，可以在電解槽正常運(yùn)行的時(shí)候?qū)l(fā)電機(jī)停運(yùn)，在全廠失電的時(shí)候再將柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，將大極化電源投入運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

為了確保該企業(yè)電氣安全運(yùn)行，針對(duì)該企業(yè)整流系統(tǒng)運(yùn)行中極化電源的運(yùn)行情況及運(yùn)行方式上的缺陷，結(jié)合其工作原理進(jìn)行調(diào)整，保證極化電源作用的發(fā)揮，保護(hù)離子膜并延長(zhǎng)其使用壽命，確保企業(yè)中電氣設(shè)備以及用電設(shè)備的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。