Проблема разрушения футеровки
Электролитические элементы для восстановления меди, цинка и никеля работают при высоких плотностях тока-200-400 А/м² — при напряжении элементов 2–4 В. Ячейки покрыты армированным стекловолокном пластиком или резиной для защиты бетонной или стальной конструкции резервуара от кислого электролита. Несмотря на защитную оболочку, во многих клетках в течение 3–5 лет эксплуатации появляются волдыри, трещины и отслаивание.
Причиной часто является не химическая атака, а блуждающий электрический ток. Ток, утекающий из цепи электродов, проходит через электролит к заземленному металлическому погружному нагревателю, а затем через металлическую конструкцию нагревателя к заземленному баку или трубопроводу. В точке, где ток выходит из металлической конструкции и попадает в электролит через футеровку, происходит электролитическое вздутие. Прохождение тока через футеровку приводит к образованию газа (водорода или кислорода) на границе футеровки-подложки. Давление газа отрывает футеровку от подложки, создавая волдыри, которые в конечном итоге разрываются.
Теплообменник из ПТФЭ является электрическим изолятором. Он не может проводить блуждающий ток. Электрический путь через нагреватель на землю исключен. Предотвращен механизм повреждения футеровки.
Механизм паразитного тока
В электролизере предполагаемый путь тока проходит от анода через электролит к катоду. Однако электролит представляет собой сплошную проводящую среду. Любой погруженный в воду проводящий объект, который заземлен, обеспечивает альтернативный путь тока-путь блуждающего тока.
Таким объектом является погружной нагреватель из титана или нержавеющей стали. Нагреватель электрически подключен к заземленному трубопроводу пара и конденсата. Ток поступает в нагреватель из электролита, протекает через конструкцию нагревателя к трубопроводу и от трубопровода к земле. Обратный путь к выпрямителю может проходить через конструкцию здания, кабельные лотки или другие заземленные компоненты.
Там, где блуждающий ток покидает металлическую поверхность нагревателя и попадает в электролит возле стенки резервуара, он может пройти через футеровку. Протекание тока через материал футеровки вызывает электрохимическое разрушение связи футеровки-смолой и образование газа на границе футеровки-подложки. В результате образуются волдыри и возможное расслоение.
| Параметр паразитного тока | Металлический нагреватель (титан/нержавеющая сталь) | ПТФЭ теплообменник |
|---|---|---|
| Электропроводность нагревателя | Высокий (металлический проводник) | Практически ноль(< 10⁻¹⁶ S/m) |
| Заземляющий путь через обогреватель | Да (через трубопровод пара/конденсата) | Нет (не-проводящий) |
| Паразитный ток, собранный нагревателем | 0,5-5,0 А (зависит от размера ячейки) | 0 ампер |
| Вздутие накладки возле обогревателя | Наблюдается в течение 2-4 лет | Не наблюдается |
| Срок службы футеровки резервуара (лет) | 3-6 | 10+ (только химическое разложение) |
Решение для изоляции из ПТФЭ
ПТФЭ — один из лучших электроизоляторов среди конструкционных материалов. Его объемное сопротивление превышает 10¹⁸ Ом·см. Его диэлектрическая прочность составляет 18-24 кВ/мм. В электролитической ячейке, работающей при напряжении 2–4 В, теплообменник из ПТФЭ электрически невидим. Никакой ток в него не поступает. Никакой ток не покидает его. Пути блуждающего тока через нагреватель на землю не существует.
Электрическая изоляция непрерывна от погружных трубок через коллекторы до внешних соединений пара и конденсата. Трубка из ПТФЭ обеспечивает достаточную длину между погружной частью и первым металлическим трубопроводным соединением, чтобы предотвратить любое поверхностное отслеживание или емкостную связь при рабочем напряжении элемента.
Эта изоляция не только защищает футеровку резервуара, но и устраняет коррозию самого нагревателя, вызванную паразитным током.-проблема, которая сокращает срок службы металлических нагревателей при электролизе, независимо от их стойкости к химической коррозии.
Более широкая защита клеток
Устранение пути паразитного тока нагревателя улучшает общую электрическую целостность ячейки электролиза. Ток, который раньше просачивался через нагреватель, теперь следует по намеченному пути через электролит между электродами. Текущая эффективность ячейки немного улучшается. Уменьшенный паразитный ток также защищает другие заземленные компоненты-датчики температуры, датчики уровня, линии отбора проб-, которые могли быть частью обратного пути паразитного тока.
Краткое содержание
Теплообменники из ПТФЭ предотвращают повреждение обшивки резервуаров электролизеров паразитными токами, устраняя токопроводящий путь через нагреватель к земле. Нагреватели из титана и нержавеющей стали собирают паразитный ток от электролита и проводят его к заземленному трубопроводу, вызывая электролитическое вздутие футеровки резервуара в точках выхода тока. Электрическая непроводимость ПТФЭ-полностью разрушает этот путь. Срок службы футеровки резервуаров составляет от 3-6 лет до 10+ лет. Эффективность тока элемента немного улучшается за счет устранения пути утечки паразитного тока.
Техническая поддержка для спецификации теплообменника из ПТФЭ в электролизных и электрохимических элементах доступна после предоставления данных о напряжении и токе элемента, составе электролита, материале и состоянии футеровки резервуара, а также наблюдаемых эффектах паразитного тока.
