王金寶

摘要:文章總結(jié)DD350型電槽近年來的運(yùn)行和維修狀況,分析了制約電槽長周期安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要問題及原因,微內(nèi)漏現(xiàn)象的主要原因是復(fù)極元件面積大(達(dá)到3.57m2),電解液循環(huán)不充分,局部電流分布不均勻(一般為面對陽極側(cè)的右上角處),造成導(dǎo)電柱與陽極粗網(wǎng)點(diǎn)焊處出現(xiàn)微裂紋。有針對性的提出復(fù)極元件密封面變形的處理措施和墊片更換質(zhì)量保證措施。

關(guān)鍵詞:電解槽;復(fù)極元件;離子膜;泄漏;腐蝕;除槽

中圖分類號:TQ114

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-2374(2009)18-0018-02

一、DD350電解槽目前存在的問題和制約因素

經(jīng)過近10年的運(yùn)行,設(shè)備性能明顯老化下降,目前存在的最主要問題是電解槽的泄漏、腐蝕,槽電壓上升明顯、直流電耗高,單槽運(yùn)行周期短、除槽檢修頻繁。

(一)電解槽復(fù)極元件的泄漏、腐蝕

1.復(fù)極元件的內(nèi)漏和離子膜的泄漏。復(fù)極元件的內(nèi)漏和離子膜的泄漏問題非常突出,一般出現(xiàn)復(fù)極元件泄漏,必須及時(shí)進(jìn)行除槽檢修,更換泄漏的復(fù)極元件和離子膜。常見的膜泄漏和復(fù)極元件內(nèi)漏現(xiàn)象主要有三種:一是陽極側(cè)嚴(yán)重內(nèi)漏(一般為離子膜先泄漏),突然發(fā)生鈦底盤腐蝕穿孔,對復(fù)極元件造成嚴(yán)重腐蝕損壞;二是陽極側(cè)微內(nèi)漏(膜未漏),持續(xù)時(shí)間較長,對碳鋼和陰極鎳造成緩慢腐蝕;三是陰極鎳底盤微內(nèi)漏(膜未漏),持續(xù)時(shí)間較長,陰極液滲漏,對碳鋼和陽極鈦盤造成緩慢腐蝕。

根據(jù)近年來的維修統(tǒng)計(jì),復(fù)極元件腐蝕內(nèi)漏現(xiàn)象有所下降,微內(nèi)漏現(xiàn)象急劇上升(見表1),這兩種問題占總除槽的比例約在75%左右。內(nèi)漏對復(fù)極元件陰陽極活性涂層、活性網(wǎng)和金屬部分造成腐蝕,擊穿鈦盤的內(nèi)漏損壞最為嚴(yán)重,甚至造成復(fù)極元件導(dǎo)電柱大量脫開報(bào)廢。目前因?qū)щ娭拇罅扛g脫開報(bào)廢復(fù)極元件4片,使備用的復(fù)極元件數(shù)量嚴(yán)重不足,循環(huán)維修使用難度大。從2008年檢修復(fù)極元件中抽查統(tǒng)計(jì),導(dǎo)電柱脫開超過10個(gè)以上的在用復(fù)極元件有26片。內(nèi)漏的復(fù)極元件必須進(jìn)行全面檢查修復(fù),達(dá)到備用后,再循環(huán)使用。2008年內(nèi)漏復(fù)極元件維修數(shù)量占總維修量的71%左右(見表1)。

2.復(fù)極元件密封面的腐蝕變形多,存在泄漏隱患。復(fù)極元件密封面腐蝕變形非常突出,造成的直接問題是密封失效,墊片泄漏或使用周期縮短。截至2008年12月,共修復(fù)密封面嚴(yán)重腐蝕變形的復(fù)極元件累計(jì)20片,存在輕微缺陷的復(fù)極元件220片,占380片復(fù)極元件總量的63%。復(fù)極元件密封面腐蝕變形主要有三種問題:一是密封面的四個(gè)角產(chǎn)生變形,角的內(nèi)邊緣凹陷,導(dǎo)致墊片密封有效面積減小,造成電解液泄漏;二是密封面中間的接縫處明顯不平,局部焊縫連接出現(xiàn)凹陷,出現(xiàn)問題同上;三是陰陽極密封面平面度超出標(biāo)準(zhǔn),局部出現(xiàn)微小突起或微小凹坑,使墊片密封效果不良,造成電解液對墊片橡膠部分的緩慢腐蝕,縮短墊片的使用壽命。

(二)電槽墊片使用壽命短,易腐蝕泄漏

長期以來,電槽陰陽極墊片和循環(huán)管菱形墊片存在的主要問題是使用壽命短,陰陽極墊片壽命一般為2年至2年半,循環(huán)管菱形墊片一般為1年半至2年,而離子膜的預(yù)期使用壽命為3年; 2008年以來,由于墊片腐蝕泄漏,占檢修除槽次數(shù)的比重較大。

(三)槽電壓上升,導(dǎo)致直流電耗明顯升高,陰極效率下降,影響電槽經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

截至2008年12月有9臺(tái)電槽陰陽極活性涂層已接近72個(gè)月的使用周期,涂層老化問題日益突出,造成直接現(xiàn)象就是槽電壓的持續(xù)升高。從2008年11月的槽電壓統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,平均單元槽電壓由原始設(shè)計(jì)值為3.0V,增高至目前的3.284V;目前超過3.35V的單元槽有56個(gè),超過3.40V的單元槽有17片,嚴(yán)重影響電槽的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

(四)附屬設(shè)備和非金屬管線的老化泄漏,制約了電槽穩(wěn)定運(yùn)行

1.陰陽極氣液分離器的泄漏問題非常嚴(yán)重,目前10臺(tái)陰極氣液分離器有9臺(tái)存在接管腐蝕滲漏多達(dá)32處;10臺(tái)新陽極氣液分離器,使用時(shí)間僅有1年多,現(xiàn)有7臺(tái)接管出現(xiàn)滲漏。

泄漏部位結(jié)堿垢或鹽垢,對增強(qiáng)玻璃鋼產(chǎn)生進(jìn)一步腐蝕,且大多數(shù)的漏點(diǎn)位置狹小,焊接和打磨處理非常困難,一旦滲漏加大,將直接導(dǎo)致單臺(tái)電槽除槽。

2.電槽周圍的非金屬管線老化泄漏明顯,開車鹽水、開車堿、上槽鹽水和淡鹽水等主要非金屬管線明顯老化,頻繁泄漏進(jìn)一步增加了日常維護(hù)工作量,也給電槽帶來安全生產(chǎn)隱患,陰極液管線局部焊縫多處泄漏。

二、原因分析和解決措施

(一)復(fù)極元件腐蝕泄漏的原因分析和解決措施

1.復(fù)極元件腐蝕泄漏的原因分析。微內(nèi)漏現(xiàn)象的主要原因是復(fù)極元件面積大(達(dá)到3.57m2),電解液循環(huán)不充分,局部電流分布不均勻(一般為面對陽極側(cè)的右上角處),造成導(dǎo)電柱與陽極粗網(wǎng)點(diǎn)焊處出現(xiàn)微裂紋。復(fù)極元件的腐蝕泄漏不僅會(huì)使復(fù)極元件性能下降,縮短使用壽命,也會(huì)造成離子膜損傷或泄漏,泄漏的膜引起陰、陽極液互串,造成復(fù)極元件金屬部分的嚴(yán)重腐蝕,使活性涂層脫落,活性下降,槽電壓升高等問題。

密封面腐蝕變形的主要原因是復(fù)極元件內(nèi)漏或外部泄漏后,對其碳鋼部分腐蝕造成的;另外還有幾個(gè)原因:一是制造缺陷,如拼接焊縫不平或凹陷;二是備用元件長期不用,在潮濕的環(huán)境中會(huì)在鈦鎳盤和碳鋼骨架的縫隙中產(chǎn)生鐵銹,造成密封面局部出現(xiàn)微小突起;三是單面膠帶質(zhì)量差,使離子膜周邊保護(hù)不好,離子膜鼓泡或微小真空泄漏,電解液互串膜的另一側(cè),對密封面造成麻坑狀腐蝕,嚴(yán)重時(shí)密封面邊框腐蝕穿孔。

2.離子膜泄漏原因較多。主要有以下幾點(diǎn):一是離子膜接近3年使用周期,出現(xiàn)性能老化造成的;二是裝置開停車頻繁,氯氣管網(wǎng)波動(dòng)或正壓,離子膜局部產(chǎn)生抖動(dòng)、磨損,造成泄漏;三是復(fù)極元件陰陽極活性網(wǎng)表面不平整或有毛刺,扎破離子膜;四是電槽維修組裝不當(dāng),舊離子膜未按照原有的安裝壓痕定位,離子膜周邊微泄漏部位壓在有效電解區(qū)域,產(chǎn)生泄漏腐蝕;五是鹽水質(zhì)量差,鈣鎂離子產(chǎn)生的化合物集聚在活性網(wǎng)處,形成尖狀突起,將離子膜扎破,產(chǎn)生泄漏;六是電槽升降溫或操作不當(dāng)造成鹽水結(jié)晶,使離子膜損傷;七是槽溫或陰極液濃度控制不當(dāng),離子膜產(chǎn)生鼓泡現(xiàn)象,影響膜的壽命等。

3.復(fù)極元件和離子膜泄漏的判斷方法和修復(fù)措施。內(nèi)漏的判斷:復(fù)極元件下方有2個(gè)內(nèi)漏檢查孔,如發(fā)現(xiàn)檢查孔滴漏電解液并在較短時(shí)間內(nèi)(2~3小時(shí))逐漸滴漏成線,可判斷是膜泄漏并造成復(fù)極元件內(nèi)漏。這時(shí),應(yīng)及時(shí)除槽檢修,更換備用的復(fù)極元件和離子膜。

內(nèi)漏的判斷:如檢查孔輕微滲漏鹽水,過若干小時(shí)出現(xiàn)結(jié)鹽垢,并將小孔堵塞,疏通后再次滲漏,反復(fù)結(jié)鹽垢,泄漏量長時(shí)間無明顯變化,可判斷是復(fù)極元件微內(nèi)漏。

出現(xiàn)微內(nèi)漏時(shí),原則上應(yīng)及時(shí)除槽更換元件。但考慮到備用復(fù)極元件少,電槽頻繁解體,對離子膜的拆裝會(huì)造成膜損傷,或出現(xiàn)因拆裝造成的意外漏點(diǎn),所以要綜合判斷微內(nèi)漏元件的更換時(shí)機(jī)。我們采用的方法是:對微內(nèi)漏部位進(jìn)行觀察跟蹤1周左右,如漏點(diǎn)未變化,則維持運(yùn)行,同時(shí)定期清除檢查孔處的鹽垢,保持通暢,便于判斷和避免鹽水積存在碳鋼支架內(nèi)產(chǎn)生更大腐蝕,待電槽有必須除槽的漏點(diǎn)或計(jì)劃停車機(jī)會(huì)時(shí)進(jìn)行處理;如果漏點(diǎn)出現(xiàn)明顯變化,應(yīng)做除槽檢修,避免長時(shí)間內(nèi)漏加劇碳鋼部分的腐蝕,嚴(yán)重影響復(fù)極元件的性能。

(二)墊片泄漏原因分析和解決辦法

墊片泄漏主要有三方面原因:一是復(fù)極元件密封面變形較大,局部缺陷多造成密封失效;二是墊片質(zhì)量存在問題,含膠量和回彈系數(shù)等主要指標(biāo)不能滿足目前復(fù)極元件現(xiàn)狀;三是施工安裝質(zhì)量不高,菱形墊片緊固力矩過大或過小,墊片壓不正位置,造成墊片泄漏。

1.復(fù)極元件密封面變形的處理措施。對密封面有微小突起的一般不需處理;對四個(gè)邊角或中縫處凹陷位置,采用專用的密封膠修補(bǔ)平整,修補(bǔ)后的密封面要高出0.2mm的余量并保證平整;對密封面局部較大面積平緩?fù)蛊?可墊上方木條用橡皮錘進(jìn)行校正,要求平面誤差控制在0.2mm以內(nèi),局部無法調(diào)整的必須有專業(yè)維修人員進(jìn)行處理。修復(fù)后的復(fù)極元件密封面應(yīng)用卡尺對四個(gè)邊角進(jìn)行檢查確認(rèn),無明顯缺陷后方可使用。

2.墊片更換質(zhì)量保證措施。一是電槽檢修時(shí),要對需更換的復(fù)極元件兩側(cè)的墊片進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)有腐蝕或缺損不平,要將其同時(shí)更換;二是出現(xiàn)陰陽極墊片泄漏除槽,如檢查復(fù)極元件完好,一般不更換復(fù)極元件,僅更換陰陽極墊片,并按原有位置回裝,可有效保證檢修質(zhì)量;三是把好粘貼墊片質(zhì)量關(guān),盡量在溫差變化小的環(huán)境中進(jìn)行粘貼墊片,同時(shí)要縮短粘貼后間隔時(shí)間,防止墊片粘貼不牢或脫落。四是對邊角變形明顯的密封面粘貼墊片時(shí),將墊片靠近復(fù)極元件密封面外緣粘貼,同時(shí)保證雙面膠的粘貼強(qiáng)度。

(三)非金屬管線消漏中采取的有效措施和方法

非金屬設(shè)備和管線是電解槽的重要組成部分,也是產(chǎn)生泄漏點(diǎn)最多,對電槽穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成直接威脅的影響因素。

對上述問題采取的措施主要有:

1.開展技術(shù)攻關(guān),改進(jìn)氣液分離器和集液管的材質(zhì),優(yōu)化結(jié)構(gòu),消除設(shè)備缺陷,延長設(shè)備使用壽命;對陰極液管線等重大隱患漏點(diǎn),開展帶壓消漏攻關(guān),采用專用卡具進(jìn)行消漏,避免裝置停車。

2.合理利用大修費(fèi)用對開車堿、開車鹽水等隱患管線進(jìn)行有計(jì)劃的消漏或更新,避免造成更嚴(yán)重的腐蝕泄漏問題。

3.及時(shí)處理一般漏點(diǎn),嚴(yán)格把好消漏施工質(zhì)量,防止問題重復(fù)發(fā)生。

4.做好非金屬設(shè)備和管線施工材料的合理儲(chǔ)備工作,積極利用停車消缺機(jī)會(huì),消除電槽漏點(diǎn)。

(四)槽電壓上升的原因及處理措施

槽電壓的上升原因主要有三方面:一是復(fù)極元件碳鋼部分腐蝕,造成單元槽結(jié)構(gòu)電壓上升;二是活性網(wǎng)涂層接近使用壽命,涂層鈍化、失活造成;三是離子膜受操作活鹽水質(zhì)量影響,性能下降導(dǎo)致槽電壓升高。

根據(jù)以上原因分析,車間備用了適量的活性網(wǎng),根據(jù)槽電壓上升情況和除槽時(shí)機(jī)進(jìn)行部分復(fù)極元件活性網(wǎng)的更新,同時(shí)避免大批量更新,影響電槽負(fù)荷及穩(wěn)定運(yùn)行。

三、結(jié)語

通過分析DD350電槽主要缺陷和泄漏問題產(chǎn)生的原因,我們采取優(yōu)化操作運(yùn)行,嚴(yán)格控制維修質(zhì)量,積極開展技術(shù)攻關(guān),制定電槽更新維護(hù)規(guī)劃等對策和措施,取得了較好的成效,為電槽的長周期可靠安全運(yùn)行提供有力的技術(shù)保證。