5.8 复极式离子膜槽的电流泄漏
对于单元槽,由于阴阳极液进出管的电流泄漏,通过每个单元槽膜、阳极、阴极的电流都不相等,通过每个单元槽的电流也不同,简单以图5-11等效电路显示。
图5-11 复极槽泄漏电流等效电路图
结合图5-11,在电解回路正极侧单元槽中:
通过阳极的电流为I'
通过膜的电流=I'-i1-i2
通过阴极的电流=I=I'-i1-i2-i3-i4
在电解回路负极侧单元槽中:
通过阳极的电流为I'
通过膜的电流=I'+i1+i2
通过阴极的电流=I=I'+i1+i2+i3+i4
复极槽回路中主电流与泄漏旁路电流关系见图5-12。
图5-12 复极槽电压主电流泄漏电流示意图
假设单个回路复极槽总单元槽数为n,总电流为I,总电压为V,阳极端和阴极端对地电压为V1和V2,单元槽阳极室出入口管运行时电阻均为r1和r2,阴极室出入口管运行时电阻均为r3和r4,单元槽电压均相同。
欧姆定律计算:
V=inrn
in=V/rn
实际上计算出每一个单元槽4根阴阳极进出口管的电阻r1~4,即可从单元槽对地电压线性变化规律计算出总泄漏电流。
溶液电导率可以下式计算:
kt=k18[1+α(t-18)]
式中 kt——温度为t时的溶液电导率,Ω-1·m-1;
k18——温度为18℃时的溶液电导率,Ω-1·m-1;
α——溶液电导率温度系数;
t——实际温度,℃。
烧碱溶液电导率还可从图5-13中查到。
图5-13 NaOH溶液电导率图
管道溶液电阻计算如下:
r=L/(ktS)
式中 r——管道的溶液电阻,Ω;
L——管道的溶液流通长度,m;
S——管道内溶液流动截面积,m2。
对应于盐水进槽浓度305g/L和温度70℃时,入口管内径6mm、长度1200mm情况下,盐水入口管电阻计算如下:
溶液电导率为:
kt=k18[1+α(t-18)]=21.35×[1+0.0227×(70-18)]=46.551(Ω-1·m-1)
入口软管电阻:
对应于盐水出槽浓度200g/L和温度90℃时,出口管内液体平均流速0.3m/s,长度870mm情况下,盐水出口管电阻计算如下:
溶液电导率为:
kt=k18[1+α(t-18)]=17.68×[1+0.0211×(90-18)]=44.54(Ω-1·m-1)
出口管内盐水流动截面积:
S=25.16/200/0.3/3600=1.165×10-4(m2)
盐水出口软管电阻:
对应于碱进槽浓度31.5%和温度80℃时,入口管内径6mm、长度1200mm情况下,碱入口管电阻计算如下。
溶液电导率为:
kt=95Ω-1·m-1
碱入口软管电阻:
对应于碱出槽浓度33%和温度90℃时,出口管内液体平均流速0.3m/s,长度870mm情况下,碱出口管电阻计算如下。
溶液电导率为:
kt=115 Ω-1·m-1
出口管内盐水流动截面积:
S=0.251/0.3/3600=2.324×10-4(m2)
碱出口软管电阻:
假设复极槽总单元槽数160、单元槽电压3V、总电流12.15kA,根据以上计算复极槽泄漏电流的结果见表5-4。
表5-4 典型复极槽泄漏电流计算表
如果电解槽单元槽数为n,单槽平均电压为v,总槽压为V,运行电流为I,单元槽软管等效平均对地电阻为r,从表5-4可以得出电槽泄漏电流和泄漏影响的电流效率损失。
泄漏电流:
泄漏电流率: