5.6 Електрохімічні установки як споживачі електричної енергії
Ванни для отримання гальванічних покриттів бувають стаціонарними, напівавтоматичними (вироби в такій ванні обертаються або переміщуються по колу чи підковоподібно) або являють собою цілий комплекс, в якому автоматично відбувається завантаження, вивантаження і транспортування виробів вздовж ряду окремих ванн.
Найбільш енергоємними є електролізні установки для отримання металів з водних розчинів та розплавлених з'єднань, установки для отримання хлору та водню з води. Так, при отриманні алюмінію створюються серії до 160-170 послідовно з'єднаних електролізерів з напругами серій 450, 825 або 850 В при струмі, який проходить крізь кожну ванну, до 250-300 кА. Для отримання хлору струми крізь ванну досягають 100 кА, напруга серій ванн – 230, 300, 450 В.
Деякі техніко-економічні показники отримання чистих речовин шляхом електролізу наведені в табл. 8.
Електролізні установки гальванотехніки та анодної обробки живляться від постійного струму 100-1000 А при напрузі 6-48 В, потужність установок складає до 300 кВ·А при напрузі мережі живлення змінного струму 380 В.
Таблиця 8 Параметри деяких технологічних процесів електролізу
Процес |
Густина струму, А/см2 |
Напруга ванни, В |
Вихід за струмом, % |
Температура електроліту, °С |
Питомі витрати ел. енергіі, кВтּгод/кг |
Електрорафінування |
|||||
Міді |
0,018-0,027 |
0,3-0,35 |
92-98 |
55-60 |
0,20-0,40 |
Свинцю |
0,10-0,25 |
0,3-0,7 |
87-89 |
35-50 |
0,11-0,20 |
Олова |
0,05-0,08 |
0,1-0,3 |
89-92 |
85-90 |
0,10-0,30 |
Нікелю |
0,20-0,27 |
2-4 |
81-85 |
60-70 |
1,80-3,50 |
Електроекстракція |
|||||
Цинку |
0,04-0,06 |
3,5-4,5 |
88-94 |
35-40 |
3,0-3,5 |
Нікелю |
0,17-0,18 |
3,4-3,6 |
91-96 |
60 |
4,0-4,3 |
Кобальту |
0,30-0,35 |
3 |
80 |
50-60 |
4 |
Алюмінію |
0,7-1,0 |
4,2-4,5 |
85-90 |
950 |
14-16 |
Магнію |
4-5 |
5-6 |
85-90 |
700 |
13,5-14 |
Отримання |
|||||
Водню із води |
2,5 |
2,3 |
96 |
75-80 |
0,45-0,50 |
Хлору |
0,9-1,0 |
3,6 |
95-96 |
80-85 |
2,84-3,4 |
Зважаючи на те, що одним з елементів електролізних установок є перетворювальні агрегати, які є джерелами несинусоідального струму, еквівалентний коефіцієнт потужності установки визначається зі врахуванням коефіцієнта зрушення cos між першими гармоніками напруги і струму навантаження первинної сторони силового трансформатора та коефіцієнта викривлення кв
.
Еквівалентний коефіцієнт потужності електролізних установок при нерегульованих перетворювачах складає 0,92-0,94, при регулюванні за допомогою дроселів насичення – 0,81-0,88, при імпульсно-фазовому регулюванні – 0,6-0,9. К.к.д. електролізних установок складає 0,7-0,97.
Електролізні установки з перетворювальним агрегатом вносять до мережі вищі гармоніки в залежності від схеми випрямлення, так при шестифазній схемі генеруються 5-а, 7-а, 11-а та 13-а гармоніки струму, при дванадцятифазній - 11-а, 13-а, 23-я та 25-а гармоніки.