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)中采取一臺整流變壓器帶2臺整流柜的運行方式，而每臺整流柜為相應的電解槽進行供電，每臺電解槽又配置2臺極化電源裝置，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。就針對極化電源的作用及其重要性和運行中的問題進行研究。

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，當電解槽緩慢停車或者突然失電時供與電解槽，保護離子膜。其作用就是在電解槽開停車過程中，為了防止電解槽內液體發(fā)生自放電，電流的方向與電解槽正常運行過程中的電流方向相反，即導電粒子反方向擴散，導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，從而保護電解槽，延長電解槽的使用壽命，降低電耗。

2 極化電源的工作原理及運行方式

極化電源主要作為電解槽的備用電源，其實也是一個小的整流系統(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臺整流變壓器，每臺整流變壓器帶倆臺整流柜，每臺整流柜帶一臺電解槽，每臺電解槽配大極化和小極化倆臺極化電源柜，按照上述介紹，所應用的極化電源有24臺。在電解槽運行中滿足開車條件時會投入極化電源，按照其運行電流為40 A為例，在電流升高到1600 A時，極化電源會退出運行。而如果在電解槽正常停車過程中電流逐漸降低到1600 A時就會自動啟動極化電源。這24臺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、小極化電源的實際輸出電壓為492 V 和400 V。

該企業(yè)的C、D 線同樣有24臺極化電源，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行，此時的運行電流為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。在此基礎上為了防止全廠失電導致極化電源不能及時投入運行時，而在大極化電源上增加了柴油發(fā)電機作為大極化電源的備用電源，當全場失電時柴油發(fā)電機自動啟動為大極化電源供電。所以將大極化電源在電解槽電流超過6000 A時改為20 A，是為了防止出現(xiàn)負荷過大而導致發(fā)電機過負荷運行的問題。

3 極化運行過程中存在問題及改進措施

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

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

在C、D 線的整流系統(tǒng)運行中，作為大極化電源的備用電源的柴油發(fā)電機，在正常運行中使用市電進行空轉（柴油機未啟動，發(fā)電機使用市電空轉，目的是在市電失電的情況下柴油機啟動靠慣性和發(fā)電機連接工作），長時間的運行會造成電能的浪費。針對此問題，可以在電解槽正常運行的時候將發(fā)電機停運，在全廠失電的時候再將柴油發(fā)電機啟動，將大極化電源投入運行。

4 結語

為了確保該企業(yè)電氣安全運行，針對該企業(yè)整流系統(tǒng)運行中極化電源的運行情況及運行方式上的缺陷，結合其工作原理進行調整，保證極化電源作用的發(fā)揮，保護離子膜并延長其使用壽命，確保企業(yè)中電氣設備以及用電設備的安全與穩(wěn)定運行。