杭宇，劉兵權(quán)

（內(nèi)蒙古鄂爾多斯電力冶金股份有限公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯016064）

離子膜電解槽陰極出液管打火現(xiàn)象探討

杭宇，劉兵權(quán)

（內(nèi)蒙古鄂爾多斯電力冶金股份有限公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯016064）

介紹了離子膜電解槽陰極出液管打火現(xiàn)象對(duì)安全生產(chǎn)管理造成的影響，并對(duì)離子膜電解槽陰極出液管打火現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和處理措施進(jìn)行了探討。

離子膜電解槽；陰極出液管；打火現(xiàn)象

內(nèi)蒙古鄂爾多斯電力冶金股份有限公司氯堿化工分公司生產(chǎn)規(guī)模為30萬t/a燒堿和40萬t/a聚氯乙烯，配套有150萬t/a電石和308 MW自備電廠，于2012年11月一次性開車成功。

該公司電解槽的整流和電解槽的串并聯(lián)情況如下：2臺(tái)電解槽通過母排連接整流器構(gòu)成1個(gè)電解槽回路，每個(gè)回路上都應(yīng)安裝有載和/或無載斷路開關(guān)，以便進(jìn)行有計(jì)劃的單回路停車操作。

由90個(gè)單元×2個(gè)電解槽組成n-BiTAC的電解槽的回路中，整流器直流電正負(fù)極終端的電勢(shì)差約為550 V。電流從整流器直流電終端的正極流出，此處電勢(shì)比地面約高275 V。隨著電流流過每個(gè)單元槽，與地面的電勢(shì)差逐漸減小并在電路的中性點(diǎn)處達(dá)到零伏，最后電勢(shì)差在整流器直流電負(fù)極終端側(cè)降低至約-275 V。由于每個(gè)單元槽具有不同的槽電壓，電流的中性點(diǎn)會(huì)有所偏移。

1 離子膜電解槽陰極出液管打火原因后及處理辦法

（1）離子膜電解槽出現(xiàn)打火現(xiàn)象，呈間歇式發(fā)生，頻繁時(shí)1分鐘打火30～40次，一般初次遇到此類情況都比較緊張，有的采取停車檢查處理，有的通過降低電槽運(yùn)行負(fù)荷來消除打火現(xiàn)象，但均未見效，在打火持續(xù)一段時(shí)間后自動(dòng)消除；

（2）離子膜電解槽陰極出液管打火現(xiàn)象存在的主要原因：a.雜散電流引起的電火花現(xiàn)象或螢光現(xiàn)象；b.電解槽運(yùn)行中后期的打火主要是電解槽涂層脫落較為嚴(yán)重，電流效率下降，電路仍滿負(fù)荷運(yùn)行，產(chǎn)生的氣液相出現(xiàn)斷流或不均勻溢流的狀況，隨著電解液的溢出而產(chǎn)生的電磁現(xiàn)象，也就是高電位物體或離子與低電位物體或離子接觸時(shí)產(chǎn)生的瞬間放電；c.離子膜電解槽運(yùn)行前期或低電流情況下的打火現(xiàn)象，主要是由于電流負(fù)荷低，電阻較小，特別是低電流運(yùn)行時(shí)堿液流量低或流量波動(dòng)較大時(shí)，故障判斷與排除情況見表1。

表1 故障判斷與排除表

2 控制措施

針對(duì)上述出現(xiàn)的離子膜電解槽陰極出液管打火現(xiàn)象及原因分析，可采取以下措施。

（1）檢查電解槽的接地和絕緣情況。通過測(cè)量電解槽接地和絕緣情況，保證電解槽的接地導(dǎo)電順暢，消除墊片變形、電解液滲漏結(jié)晶物造成的導(dǎo)電現(xiàn)象，通過檢查保證絕緣情況良好，降低雜散電流在電解槽上的不規(guī)則運(yùn)行，從而消除打火現(xiàn)象；

（2）保證電解槽陰極溢流正常。因堿液和淡鹽水出口管采用波紋狀的聚四氟乙烯管，增加了電阻，出槽堿和淡鹽水是泡沫狀的氣液混合物，也增加了電阻，但是時(shí)而斷流時(shí)而連通，有可能形成電位差，從而引起打火，不能出現(xiàn)斷液或進(jìn)槽堿液的犧牲電極堵塞情況，保證連續(xù)均勻出液是降低打火現(xiàn)象對(duì)電解槽傷害的最有效途徑；

（3）極化電流的變化。用于電解槽儲(chǔ)存的極化電流通過電解作用，在陽極側(cè)產(chǎn)生氧氣或氯氣，同時(shí)在陰極側(cè)產(chǎn)生氫氣。陰極側(cè)必須進(jìn)行連續(xù)的氮?dú)獯祾?。由于陰極側(cè)的氫氣可能透過離子膜擴(kuò)散到陽極室，陽極側(cè)可能會(huì)達(dá)到氫氣/氧氣或氫氣/氯氣的爆炸極限。陽極側(cè)要用氮?dú)獯祾呋蛄粲型ㄏ虼髿獾姆趴展埽枠O側(cè)保持負(fù)壓狀態(tài)時(shí)）。當(dāng)下列可能引起爆炸的狀況發(fā)生時(shí)，請(qǐng)立即切斷極化整流器。a.鹽水供應(yīng)中斷；b.循環(huán)燒堿供應(yīng)中斷；c.次氯酸鈉工段發(fā)生故障（即陽極側(cè)無法保持負(fù)壓）；d.到氫氣+堿液分配器的氮?dú)夤?yīng)中斷。注意：如果進(jìn)料鹽水和進(jìn)料堿液無法連續(xù)供應(yīng)，請(qǐng)立即關(guān)閉極化整流器并盡快冷卻電解槽。

電解槽停車時(shí)，在確認(rèn)氮?dú)?空氣吹掃完成以及陰陽極全部溢流之后，手動(dòng)投入極化電流，并維持單元槽電壓在1.6～1.8 V。根據(jù)電解液的實(shí)際溫度、進(jìn)料鹽水的流量和進(jìn)料堿液的流量等影響槽電壓的因素，調(diào)節(jié)極化整流器的設(shè)定點(diǎn)。當(dāng)溫度高于70℃且單元槽電壓高于2.1 V時(shí)，陽極會(huì)產(chǎn)生氯氣或次氯酸氣體。把氯氣吹掃到次氯酸鈉工段。特別應(yīng)隨時(shí)注意以下現(xiàn)象。

a.在升高溫度，或進(jìn)料鹽水/燒堿的流量很大時(shí)，單元槽電壓有升高趨勢(shì)的情況。

b.每個(gè)回路末端的單元槽電壓高于中部單元槽電壓的情況。通入極化電流時(shí)，測(cè)量和記錄所有單元槽的電壓。如果某個(gè)單元槽的電壓比相鄰的單元槽電壓低30mV或以上，那么該單元的離子膜可能存在針孔。由于極化作用可能產(chǎn)生氫氣的泄漏，如果具備條件，請(qǐng)用危險(xiǎn)氣體檢測(cè)計(jì)在法蘭處檢查氫氣泄漏情況。

（4）檢查電解槽槽體與潮濕空氣、灰塵、鐵銹等可能形成高電位與低電位虛連造成的打火。一般來說電解槽的兩端單元槽是最容易出現(xiàn)這種情況，所以電解廠房室內(nèi)空氣要新鮮干燥，地面和槽體頂部要防塵干凈，無較大塊鐵銹，電解槽進(jìn)出口總管要接地。

（5）一般來說離子膜電解槽打火現(xiàn)象屬物理現(xiàn)象，（特殊原因除外），但長(zhǎng)期的打火現(xiàn)象存在，對(duì)接地、進(jìn)出槽金屬管道等造成的電化學(xué)腐蝕，若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，會(huì)造成更大的工藝事故，對(duì)整體的生產(chǎn)管理不利，重視且采取科學(xué)的管控辦法是降低此類風(fēng)險(xiǎn)最好的措施。

Ionic membrane electrolyzer cathode tube lighter phenomenon of produced liquid

HANG Yu，LIU Bing-quan
（Inner Mongolia Erdos Power Metallurgy Co.,Ltd.,Erdos 016064，China）

Ionic membrane electrolyzer cathode tube of produced liquid lighter phenomenon is widespread，large effects on the safety production management，therefore，to this kind of phenomenon causes and treatment measures are discussed.

ionic membrane electrolyzer；cathode tube of produced liquid；lighter phenomenon

TQ114.26+2

：B

：1009－1785(2017)05-0007-02

2016-12-11