【doc】 临时停车期间阳极保护酸冷却器出现的问题及解决方法

【doc】 临时停车期间阳极保护酸冷却器出现的问题及解决方法 临时停车期间阳极保护酸冷却器出现的问 题及解决方法 设备?材料硫酸工业,2005(4):48,50 SulphuricAcidIndustry 临时停车期问阳极保护酸冷却器出现的 问题及解决方法 刘灿辉 (广东韶关凡口铅锌矿金狮冶化厂,广东韶关522325) 摘要:分析临时停车期间阳极保护酸冷却器电流波动较大的情况,认为在停车过程中仍保持酸循环是致使 电流升高的主要原因针对停车期Ih】酸是含循环提出不同的应对措施,以使酸冷却器位于阳极保护的安伞区,确 保钝化膜的稳定,延长设备的使用奇命. 关键词:浓硫酸;冷却器;阳饭保护;维钝 中图分类号:TQ051.5文献标识码:B文章编号:1002—1507(2005)04—0048—03 金狮冶化厂阳极保护酸冷却器是烧制车间 1998年大修时的技改项目,用以取代原有铸铁 排管冷却硫酸装置的浓硫酸.阳极保护酸冷却器 占地面积小,换热效率高,运行可靠,投入使用 后产生了显着的经济效益.但足,冶炼烟气制酸 系统开停车频繁,临时停车期间酸浓度和温度波 动较大,致使维钝电流出现波动,影响冷却器的 安全运行.通过分析设备的运行情况以及各影响 因素之间的关系,找出维纯电流一j升的原因,并据 此预测停车后维钝电流的变化趋势,针对不同的 情况采取不同的应对措施,使维钝电流稳定在安 全区域. 1阳极保护酸冷却器的钝化原理 阳极保护是利用某些金属的钝化特性防止其 发生腐蚀的方法.在被保护金属(酸冷却器)上 通人阳极电流使其表面形成一层高阻抗的氧化物 薄膜,将底层金属与腐蚀性液体机械地隔离开,从 而阻止金属的进一步腐蚀.不锈钢在浓硫酸中的 理想阳极极化曲线如图1所示.由图可见,AB段 为活化区,随着电位的上升电流增加,即腐蚀溶解 速率加快;BC段为钝化过渡区,随着电位的上升 电流迅速下降;CD段为钝化区,电位的上升对微 弱的电流没有影响,金属的腐蚀溶解几乎停止; DE段为过钝化区,随着电位的上升电流又开始上 升.阳极保护的目的就是使电位稳定在CD段, 使腐蚀电流维持在最小 图1不锈钢理想阳极极化曲线 使金属从活化状态进入钝化状态的过程叫做 致钝过程,将金属维持在钝化状态的过程叫维钝 过程.钝化膜的质量决定着被保护金属的使用寿 命,而致钝与维钝工作的质量又决定着钝化膜的 质量.阳极保护浓硫酸冷却器的致钝过程由生产 厂家的专业技术人员在现场完成,维钝过程则由 使用单位承担,所以维钝是阳极保护酸冷却器使 收稿日期:2005—04—28 作者简介:刘灿辉,广东韶关凡Lj铅锌矿金狮冶化 厂电气助理工程师,从事电器管理维护工作= E—mail:niou一 528@sohu.tom 刘灿辉.临时停车期间阳极保护酸冷却器出现的问题及解决方法?49? 用单位的主要维护工作. 2阳极保护酸冷却器的电气原理 在浓硫酸冷却器的阳极保护电气系统,控制 参比电极检测到的保护电位与仪器设定的给定电 位经比较电路比较得到差值信号,差值信号经放 大电路放大后输入到偏差控制电路,偏差控制电 路的输出信号直接控制电源部分的开关电路,以 改变其开关时间从而改变电源部分的输出电压, 使保护电位稳定在给定值附近,并使偏差控制电 路的输出信号为零:此时开关电路的导通时间维 持在一定的数值上,以维持输出电压的恒定,系统 处于新的平衡状态.在正常的工作条件下,输出 电压与输出电流成非线性正比关系,同时与保护 电位和仪器设定的给定电位之间的差值成非线性 正比关系.从形成稳定的钝化膜的角度来看,要 求输出电流不得高于1.5A. 3现场存在问题 金狮冶化厂阳极保护酸冷却器投人运行至今 已有6年,出现过一些低压电器故障,如线路腐 蚀,电路板元件烧毁等,维护工作量不大.最重要 的问题是临时停车后电流波动大,而且没有规律. 停车后常见的情况有两种(见表1):一是输出电 流相对稳定,略有上升;二是输出电流大幅上升, 很快超过控制范围.严重时维钝电流在几小时内 就由平时的0.1A上升到2,4A,甚至4,l2A. 如不加以控制还有继续上升的趋势.维钝电流超 过控制指标(1.5A)后钝化膜会破坏,电流越大, 破坏越严重,从而加剧设备腐蚀. 表1,临时停车后酸冷却器维钝电流变化情况 4问题分析 酸冷却器在正常条件下运行是很稳定的,基 本可以保持稳定的维钝电流,主要问题是生产系 统临时停车带来的影响.如前所述,停车后有两 种情况:一种是维钝电流变化大,所以不得不调低 给定电位,降低控参信号与给定电位的差值,使输 出电压下降,从而达到降低电流的目的;另一种是 维钝电流变化较小.初看起来二者之间毫无规 可循,而影响酸冷却器运行的工艺因素又很多,包 括酸浓,酸温,钝化膜的质量,硫酸的流动情况等, ? 50?硫酸:E业2005年第4期 所以在酸冷却器投入运行初期,设备的维护工作 十分被动.鉴此,确定维钝电流变化与各影响因 素之间的关系成为解决问题的关键. 通过对多次停车前后影响设备运行的工艺因 素进行分析,发现停车时维钝电流的变化与冷却 器中硫酸的流动情况关系最大:如果停车后硫酸 停止循环保持静止,则维钝电流变化不大;如果停 车后硫酸继续循环,则维钝电流明显上升.这种 现象可从以下几个方面进行分析. 图2是硫酸浓度与安全保护温度的关系.由 图可以看出:在硫酸浓度不变的条件下,温度越高 越易进入不安全操作区,即维钝电流越大;在温度 不变的条件下,硫酸浓度越高越易进入安全操作 区,即维钝电流越小.另外可以推论,硫酸流动时 维纯电流要大于硫酸静止时. W(H2S04),% 图2硫酸浓度与安全保护温度的关系 停车后硫酸温度是下降的,更容易维持钝化 状态,即维钝电流减小.如果此时酸仍保持循 环,由于没有三氧化硫气体进入硫酸循环系统, 酸浓会稍有下降,导致维钝电流上升,再加上酸 流动的影响,两者的共同作用超过硫酸温度下降 带来的影响,总体体现出维钝电流明显上升.如 果停车后硫酸停止循环,那么酸浓当然保持不 变,酸流动的影响也随之消除,故维钝电流变化 不大.所以从直观上来看,停车后硫酸静止,维 钝电流变化不大;停车后硫酸继续循环,维钝电 流明显上升. 5解决方法 根据以上分析,针对不同的情况采取不同的 应对措施,以确保钝化膜的稳定.如果停车时停 酸,不需要特别的操作,在开车时根据酸浓的变化 作一些调整即可;如果停车时不停酸,则需要技术 人员在停车期间密切关注维钝电流的变化情况, 如果超过1.5A,则调低给定电位来控制电流.开 车时的监测和调整与前者相同. 6结语 金狮冶化厂阳极保护浓硫酸冷却器自从1998 年投入使用以来,未发生影响生产的重大设备故 障,并且运行参数(主要是维钝电流)在国内各使 用单位中也是比较好的,这说明维钝工作基本上是 成功的.通过把现场实践与理论分析结合起来, 找出科学合理的设备维护办法,取得了明显的效 果,这种做法得到l『设备厂专家的充分肯定.? Problemwithanodicallyprotectedacidcooler duringtemporaryshutdownanditssolution LiuCanhui (Jin~hiMetallurgicalChemicalPlant,GuangdongShaoguanFankouLeadan d Zim”Mine,Shaoguan,Guangdong,522325,China) Abstract:Thefluctuationofpassivecurrentduringtemporaryshutdownofpla ntwasanalyzedandkeepingacid circulationduringshutdownwasthoughtasthekeycauseofcmxentrise.Vario usmeasuresweretakendepending onwhetheracidcirculatedornottokeeptheacidcoolerinthesafeareaofanodicprotecti0nwithastableDassiv(1 filmandtherebylongservicelife. Keywords:concentratedsulphuricacid;cooler;anodicprotection;passivation