劉秀明

（藍(lán)星（北京）化工機(jī)械有限公司，北京 100176）

離子膜更換前后的問(wèn)題分析與對(duì)策

劉秀明

（藍(lán)星（北京）化工機(jī)械有限公司，北京 100176）

分析了影響單元槽電壓的主要因素，對(duì)換膜前后相關(guān)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了討論，提出了應(yīng)對(duì)方法及建議。

離子膜；槽電壓；影響因素；性能考核

1 影響離子膜電壓的主要因素

電解溫度、堿濃度、運(yùn)行電流、陰陽(yáng)極極距、鹽水中超標(biāo)的有害雜質(zhì)成分種類以及膜的結(jié)構(gòu)狀態(tài)等諸多電解條件的微小差異都會(huì)對(duì)單元槽電壓產(chǎn)生一定的影響。這些影響因素有時(shí)是單獨(dú)存在，而更多的時(shí)候是幾種因素共同存在，對(duì)新舊膜槽電壓產(chǎn)生的綜合表象差異甚至可達(dá)100～150 mV。所以，應(yīng)該對(duì)單元槽電壓?jiǎn)栴}進(jìn)行全面分析，找出每一個(gè)影響因素。電解性能指標(biāo)也應(yīng)從槽電壓、電流效率、噸堿直流電耗以及裝置產(chǎn)堿能力等多方面綜合考核。單元槽電壓的主要影響因素見(jiàn)表1。

2 陰陽(yáng)極性能的退化程度對(duì)單元槽電壓的影響

早期使用的離子膜較厚，雖然膜電壓較高但膜的強(qiáng)度也高，為陰陽(yáng)極涂層提供了較好的保護(hù)條件。有些操作水平較高的用戶，曾有使用12年以上才更換陰陽(yáng)極的經(jīng)歷。

表1 離子膜電壓的主要影響因素和數(shù)據(jù)表

近年來(lái)，盡管高電流密度電解裝置的運(yùn)行控制自動(dòng)化程度已有了非常大的提高，但所配置的離子膜的厚度較薄，強(qiáng)度也相對(duì)較低，對(duì)操作水平要求較高，一旦發(fā)生運(yùn)行壓力和壓差失控故障，膜的損傷會(huì)較嚴(yán)重，使陰陽(yáng)極涂層異常損失，甚至對(duì)陰陽(yáng)極基網(wǎng)造成破壞性腐蝕。

當(dāng)電解槽運(yùn)行了1個(gè)膜壽命周期以后，即使換上了新膜，單元槽電壓也不可能恢復(fù)到電解槽初次投入運(yùn)行時(shí)的電壓。這是由于陰陽(yáng)極性能自然劣化和網(wǎng)面平整狀態(tài)在運(yùn)行中受意外影響的差異造成的。

陰陽(yáng)極涂層的有效壽命一般在6～8年。陰陽(yáng)極壽命終結(jié)時(shí)，因陰陽(yáng)極劣化而使單元槽電壓上升會(huì)達(dá)到200 mV以上。

一般情況下，如果離子膜因?yàn)閱渭兊挠泻饘匐x子沉積造成的電壓明顯上升或電流效率明顯下降，膜的物理?yè)p傷并不嚴(yán)重時(shí)進(jìn)行初次換膜，陰陽(yáng)極屬自然劣化，陰陽(yáng)極壽命損失應(yīng)在1/3左右，這種情況下，電壓一般上升60～80 mV。

然而，電解裝置的管理者總是選擇性能狀態(tài)較差、電解電壓也相對(duì)較高的電解槽先進(jìn)行換膜工作，是離子膜受物理?yè)p傷和滲透較嚴(yán)重而被迫進(jìn)行的換膜。這樣的電解槽，陰陽(yáng)極涂層的損失會(huì)較多，網(wǎng)面狀態(tài)也會(huì)較差，單元槽電壓上升明顯，甚至在初次換膜時(shí)，僅因陰陽(yáng)極劣化造成的電壓上升就會(huì)比前一期膜運(yùn)行初期時(shí)高100 mV以上。

所以，如果并未更新陰陽(yáng)極網(wǎng)或涂層，不同電解槽的陰陽(yáng)極的性能會(huì)存在差異，單元槽電壓差異可達(dá)30 mV以上。

3 電解溫度（槽溫）的差異對(duì)單元槽電壓的影響

如果裝置中有多臺(tái)電解槽，而只對(duì)其中1臺(tái)或幾臺(tái)電解槽進(jìn)行了更換新膜，由于換了新膜的電解槽電流效率大大提高，電解性能高于其他舊膜槽，該電解槽的槽內(nèi)溫度會(huì)明顯低于舊膜槽，電解溫度會(huì)對(duì)電解電壓有較大的影響。

經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，電解溫度（槽溫）降低1℃時(shí)，單元槽電壓會(huì)升高10 mV左右。一般新膜槽溫會(huì)較舊膜槽溫低3～5℃，受此影響，新膜單元槽電壓可能會(huì)有30～50 mV的虛高顯示，這種情況很普遍。此時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)提高新膜槽運(yùn)行電流、降低舊膜槽運(yùn)行電流，從而平衡新、舊膜槽的運(yùn)行溫度的生產(chǎn)運(yùn)行方案，有效地發(fā)揮新膜槽效率高、電耗低的性能優(yōu)勢(shì)，減小或回避舊膜槽效率低、電耗高的劣勢(shì)，有效地降低運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

實(shí)際上，采取上述溫度平衡運(yùn)行方案，新膜槽電流提高后并不會(huì)引起電壓的明顯上升，原因是理應(yīng)上升的槽電壓被槽溫上升后降下來(lái)的電壓部分抵消了，而舊膜槽降低電流后電壓又會(huì)明顯下降，使裝置的整體電耗和運(yùn)行成本得到更有效的降低。

有些用戶采取改變陰極液循環(huán)量的方法來(lái)平衡和控制槽溫，這種操作的實(shí)施應(yīng)結(jié)合各臺(tái)電解槽堿濃度、運(yùn)行電流和電壓的差異情況，對(duì)裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析和權(quán)衡。一般在個(gè)別電解槽提升運(yùn)行電流導(dǎo)致堿濃度過(guò)高時(shí)，可適量增加該臺(tái)電解槽的陰極液循環(huán)量。單純地為了改變槽溫而改變某1臺(tái)電解槽的陰極循環(huán)量，有可能會(huì)導(dǎo)致該臺(tái)電解槽的堿濃度和電壓異常，降低其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)。

4 膜的結(jié)構(gòu)狀態(tài)差異對(duì)電解電壓的影響

如果離子膜在使用期間，特別是使用初期，電解槽有頻繁開(kāi)停車的經(jīng)歷，較短期間內(nèi)經(jīng)過(guò)多次充排液和水洗的離子膜會(huì)發(fā)生難以完全自行逆轉(zhuǎn)的伸展膨脹，疏松狀態(tài)的離子膜的電流效率和產(chǎn)堿量會(huì)急劇下降，但同時(shí)可能會(huì)伴有膜電阻和膜電壓的降低，使本該隨著使用時(shí)間的延續(xù)而有正常上升的槽電壓有上升減緩甚至下降的表象。另外，當(dāng)離子膜受到某些有害雜質(zhì)（如硫酸根、碘和鋇離子等）污染后，也會(huì)有上述電流效率和產(chǎn)堿量明顯下降而電壓并無(wú)明顯上升的現(xiàn)象。所以，當(dāng)新舊膜的電壓較接近時(shí)，往往新膜較高的電流效率和產(chǎn)堿能力的優(yōu)勢(shì)會(huì)較明顯。

膜的壽命終結(jié)并不單單考核膜電壓，電流效率也是一項(xiàng)重要判定指標(biāo)。此時(shí)，應(yīng)注意及時(shí)對(duì)電流效率和產(chǎn)堿量進(jìn)行一次較準(zhǔn)確的考核，更多地從電流效率和產(chǎn)堿能力上對(duì)新舊膜進(jìn)行性能優(yōu)劣的判定，作出綜合評(píng)價(jià)。

當(dāng)確認(rèn)膜有較嚴(yán)重的伸展膨脹時(shí)，可嘗試在一定時(shí)間內(nèi)適當(dāng)提高堿濃度和降低槽溫等相應(yīng)的補(bǔ)救方法和措施，使離子膜逐漸收縮，從而使電流效率得到部分恢復(fù)或有效逆轉(zhuǎn)。

而當(dāng)膜因有害雜質(zhì)污染而使電流效率明顯下降時(shí)，用改變堿濃度和溫度的方法就不會(huì)奏效了。此時(shí)，可利用裝置停車的機(jī)會(huì)，根據(jù)有害雜質(zhì)的成分，對(duì)受污染的膜進(jìn)行加溫或加酸的電解液循環(huán)或水洗。

注意，在對(duì)電流效率快速明顯下降的離子膜采取上述恢復(fù)措施時(shí)，用戶一定事先與電解槽及離子膜的生產(chǎn)廠商共同商議具體方案后進(jìn)行，避免出現(xiàn)新的問(wèn)題。

根據(jù)膜的上述特性，如果舊的離子膜處于比新膜較膨脹或有較多對(duì)電流效率產(chǎn)生較大影響的有害雜質(zhì)污染的狀態(tài)，舊膜電壓顯示往往并不很高，使得新膜的電壓優(yōu)勢(shì)會(huì)被部分掩蓋，甚至可使新舊膜的電壓差距減少達(dá)30 mV以上。

5 出槽堿濃度的差異對(duì)單元槽電壓的影響

如果同一裝置系統(tǒng)中有多臺(tái)電解槽，而只對(duì)其中1臺(tái)或幾臺(tái)電解槽進(jìn)行了更換新膜，由于換了新膜的電解槽的電解性能高于其他未做換膜處理的電解槽，新膜的電流效率高于舊膜，該電解槽的槽內(nèi)堿濃度會(huì)高于舊膜電解槽，槽內(nèi)較高的堿濃度也會(huì)使電壓顯示稍高一些，但產(chǎn)量較高。

經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，電解堿濃度（出槽堿濃度）增加1%時(shí)，單元槽電壓會(huì)升高15 mV左右。一般新膜槽的堿濃度會(huì)較舊膜槽高1%左右，如此，新膜單元槽電壓也可能會(huì)顯示有15 mV的虛高。

6 陰陽(yáng)極極距對(duì)單元槽電壓的影響

由于換新膜的同時(shí)，一般也會(huì)對(duì)陰陽(yáng)極橡膠密封墊片進(jìn)行更換。制作密封元件的橡膠材質(zhì)，由其晶間結(jié)構(gòu)特性所決定，一般是不可壓縮的，所以，當(dāng)其受到擠壓時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生延展和蠕變。舊的墊片一般經(jīng)過(guò)3年左右的擠壓，延展較充分，壓縮量較大，彈性退化，厚度也相對(duì)有所變薄。而新的墊片彈性較強(qiáng)，處于受壓力作用的初始階段和彈性變形的吸收期，橡膠墊片尚未充分延展蠕變，可能會(huì)比舊的墊片稍厚些，陰陽(yáng)極極間距離也會(huì)比未進(jìn)行換膜的單元槽稍大，從而增加極間液體的電壓降，使電解電壓上升。

新陰陽(yáng)極墊片的疊加厚度可能會(huì)比舊墊片厚0.5 mm左右，初始運(yùn)行電壓也就會(huì)有15 mV左右的增高，而隨著橡膠墊片的壓縮蠕變，這部分電壓損失會(huì)逐步減小。

另外，不同的電解槽現(xiàn)有條件狀況也有差異。一般首先換膜的電解槽在以前的運(yùn)行時(shí)發(fā)生較大壓差波動(dòng)的可能性也較大，如果由此造成的陰陽(yáng)極網(wǎng)變形較大，使電流密度分布的均勻性受到影響，極距也會(huì)相應(yīng)較大，從而使電壓較高。

經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在一定范圍內(nèi)，陰陽(yáng)極極距或陰陽(yáng)極網(wǎng)變形量每加大1 mm，就會(huì)造成單元槽電壓上升30 mV以上。

7 運(yùn)行電流及不同型號(hào)或不同批次的膜對(duì)單元槽電壓的影響

整流傳感器顯示的各臺(tái)電解槽的運(yùn)行電流并不是絕對(duì)準(zhǔn)確的，有些設(shè)備的顯示誤差甚至可達(dá)幾百安培。此時(shí)，如果顯示電流低于實(shí)際輸出電流，單元槽電壓也會(huì)稍高，應(yīng)注意從電流效率和產(chǎn)堿量是否有異常表現(xiàn)加以判定。

另外，對(duì)某公司生產(chǎn)的同型號(hào)但不同批次的離子膜進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)，膜電壓的差異可達(dá)30 mV以上。

8 新膜對(duì)鹽水中有害雜質(zhì)的耐受更明顯

舊膜一般處于較膨脹狀態(tài)，且由于長(zhǎng)期使用后顯微針孔較多，對(duì)鹽水中有害雜質(zhì)的持續(xù)沉積已經(jīng)較為平緩，槽電壓已處于壽命后期的穩(wěn)定期。而新膜處于高效率期，離子的交換能力較強(qiáng)，對(duì)鹽水中影響電壓的有害雜質(zhì)（鎂、鎳、鐵、碘、硫酸根等離子）在膜內(nèi)以不同形式的沉積更加敏感，階段數(shù)據(jù)表現(xiàn)也就會(huì)有差異，所以，新膜電壓會(huì)比舊膜上升快，這種現(xiàn)象造成的膜電壓變化的差異，也應(yīng)有所觀察和注意。

9 準(zhǔn)確判定換膜后裝置的綜合性能和效果

為了能夠準(zhǔn)確地判定是否達(dá)到了換膜的目的和效果，換膜前后均應(yīng)對(duì)裝置進(jìn)行認(rèn)真的性能考核，從二次精制鹽水質(zhì)量、電流效率、產(chǎn)堿能力、噸堿電耗等多方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

如果只對(duì)裝置中一部分電解槽進(jìn)行了膜的更換，應(yīng)將新、舊膜槽分別停止運(yùn)行，對(duì)新、舊膜槽分別進(jìn)行考核，否則無(wú)法得出準(zhǔn)確的新膜槽性能數(shù)據(jù)。

離子膜電解裝置的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行指標(biāo)在日常生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)是不可能完全達(dá)到的，為了使考核結(jié)果有可比性，要對(duì)考核數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和方法的折算，把不同運(yùn)行情況下或不同裝置所能達(dá)到的同一標(biāo)準(zhǔn)的性能指標(biāo)做為性能優(yōu)劣的判定依據(jù)。

性能考核應(yīng)盡量在接近裝置的額定運(yùn)行電流、標(biāo)準(zhǔn)成品堿濃度（32%）和接近標(biāo)準(zhǔn)槽溫（90℃）的運(yùn)行條件下進(jìn)行，以減少折算誤差，使結(jié)果更準(zhǔn)確。一般地把直流電流效率、日產(chǎn)堿量、噸堿直流電耗以及氯氫氣體純度、堿中含鹽和氯酸鹽等產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)作為性能考核判定依據(jù)。

在考核前，應(yīng)就考核人員的布置、工藝、設(shè)備、電氣、化驗(yàn)等相關(guān)專業(yè)的技術(shù)管理人員的配合進(jìn)行認(rèn)真的組織和準(zhǔn)備，應(yīng)對(duì)計(jì)量器具和計(jì)量手段進(jìn)行認(rèn)真的確認(rèn)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)資料來(lái)源、取樣點(diǎn)、取樣頻次、分析方法和考核資料的計(jì)算處理等進(jìn)行認(rèn)真的商討和確認(rèn)。并根據(jù)各項(xiàng)考核數(shù)據(jù)，事先制作記錄表。

科學(xué)準(zhǔn)確的采集、記錄和計(jì)算考核數(shù)據(jù)，才能使性能考核結(jié)果更有價(jià)值。

9.1 電流效率的考核

所要考核的是電解槽的直流電流效率。如果鹽水中有害離子（鈣、碘、硅、鍶、硫酸根等）在膜內(nèi)以不同形式的沉積會(huì)對(duì)膜的電流效率產(chǎn)生很大影響。一般情況下，新膜的電流效率可達(dá)96%以上。從電流效率的考核和計(jì)算中可以看到，它是反映膜的性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，與電解裝置本身沒(méi)有直接關(guān)系。

電解電流效率的計(jì)算公式為：式中：C為考核期間的平均每日實(shí)際堿產(chǎn)量，以“t/d”為單位。此計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)裝置的產(chǎn)能、膜的電流效率、噸堿直流電耗等電解性能的考核計(jì)算的準(zhǔn)確至關(guān)重要。所以，在考核時(shí)，需要對(duì)計(jì)算所需的考核期間的成品堿累積流量、成品堿密度、成品堿濃度、考核運(yùn)行時(shí)間以及電解系統(tǒng)中陰極液高位槽、循環(huán)槽的液位變化對(duì)成品堿產(chǎn)量的影響等數(shù)據(jù)進(jìn)行非常精確的計(jì)量和記錄；G為考核期間的每日平均理論堿產(chǎn)量，以t/d為計(jì)算單位。從計(jì)算公式中可以看到，對(duì)于外界條件來(lái)說(shuō)，1臺(tái)電解槽的理論堿產(chǎn)量只和運(yùn)行電流值及運(yùn)行時(shí)間有關(guān)；K為泄漏電流折損的電流效率，K=0.3×（n÷100）2， 其中，n 為每臺(tái)電解槽的電解單元數(shù)。

9.2 實(shí)際堿產(chǎn)量的考核及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集

考核期間的平均每日實(shí)際堿產(chǎn)量的計(jì)算公式為：

式中：V為考核期間的成品堿的累積流量體積，用考核記錄結(jié)束時(shí)刻值減去起始時(shí)刻值而得出，以m3為單位。成品堿的累積流量的準(zhǔn)確與否，將直接影響電流效率和噸堿電耗考核的準(zhǔn)確性?？己藭r(shí)，應(yīng)事先校定檢驗(yàn)并確認(rèn)“成品堿流量計(jì)”是準(zhǔn)確的。許多用戶選用的流量計(jì)是計(jì)量性能比較精確的日本橫河公司產(chǎn)品，可按現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)顯示值記錄累計(jì)流量，需精確記錄至小數(shù)點(diǎn)后的第3位數(shù)，特別是考核的起始、結(jié)束時(shí)刻數(shù)值要準(zhǔn)確，建議每小時(shí)記錄1次；L為系統(tǒng)高位槽、循環(huán)槽液位變化對(duì)堿產(chǎn)量的影響值，用于修正考核期間內(nèi)的成品堿的累積流量體積V。循環(huán)槽和高位槽的考核起始、結(jié)束液位如果有差異，應(yīng)記錄變化量并計(jì)算出對(duì)流出系統(tǒng)的成品堿的影響量，建議每小時(shí)記錄1次；ρ為考核期間成品堿密度高頻次的記錄數(shù)據(jù)的計(jì)算平均值，以t/m3為單位。成品堿密度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否將影響堿產(chǎn)量的計(jì)算，從而影響到噸堿電耗和電流效率考核的準(zhǔn)確性?？己藭r(shí)，應(yīng)事先利用現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)的方法確認(rèn)“成品堿密度計(jì)”是準(zhǔn)確的。確認(rèn)密度計(jì)的精度時(shí)，應(yīng)先用比重計(jì)現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)進(jìn)行比對(duì)，再將現(xiàn)場(chǎng)取樣的濃度分析值和取樣即時(shí)溫度值通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的濃度/密度換算表進(jìn)行參考比對(duì)，如有誤差，應(yīng)準(zhǔn)確修正。許多用戶選用的密度計(jì)是計(jì)量性能比較精確的日本橫河公司產(chǎn)品，考核時(shí)，可按經(jīng)修正或確認(rèn)的現(xiàn)場(chǎng)密度顯示值精確記錄至小數(shù)點(diǎn)后的第3位數(shù)。如果此數(shù)據(jù)信號(hào)被DCS引入，讀取和記錄DCS顯示值時(shí)，應(yīng)消除數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸誤差。建議每小時(shí)記錄1次；E為考核期間堿濃度較高頻次的記錄數(shù)據(jù)的計(jì)算平均值，以重量百分比計(jì)量。堿濃度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否將影響堿產(chǎn)量的計(jì)算，也影響噸堿電耗和電流效率考核的準(zhǔn)確性。考核期間，成品堿濃度可取自“成品堿密度計(jì)”自動(dòng)換算并顯示的現(xiàn)場(chǎng)讀數(shù)，但應(yīng)事先對(duì)出口堿濃度采用中和滴定法檢測(cè)并與之比對(duì)，確認(rèn)其是準(zhǔn)確的。如果成品堿濃度現(xiàn)場(chǎng)讀數(shù)的數(shù)據(jù)信號(hào)被DCS引入，讀取和記錄DCS顯示值時(shí)，應(yīng)消除數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸誤差。建議每小時(shí)記錄1次；t為考核運(yùn)行的時(shí)間，以小時(shí)計(jì)，推薦考核時(shí)間為72 h。

9.3 理論堿產(chǎn)量的計(jì)算和相關(guān)數(shù)據(jù)的采集

考核期間的平均每日理論堿產(chǎn)量（t/d），依據(jù)運(yùn)行電流值計(jì)算而得，是考核的重要參照指標(biāo)，其計(jì)算公式為：

式中：1.492為NaOH的電化當(dāng)量值。I為電解槽的運(yùn)行電流，應(yīng)盡量接近額定運(yùn)行電流，以kA為計(jì)量單位，取考核期間高頻次記錄數(shù)據(jù)的計(jì)算平均值，它直接反映了用電量，其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否直接決定電流效率和電耗考核的準(zhǔn)確性。電解槽的運(yùn)行電流值取自整流柜的直接顯示值較準(zhǔn)確。如果讀取和記錄DCS顯示值，應(yīng)消除數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸變送誤差，記錄時(shí)，頻次越高，計(jì)算平均值越準(zhǔn)確。建議每小時(shí)至少應(yīng)記錄1次；b為電解槽的臺(tái)數(shù)；n為單臺(tái)電解槽的電解單元數(shù)。

9.4 噸堿直流電耗的計(jì)算和相關(guān)數(shù)據(jù)的采集

考核標(biāo)準(zhǔn)條件下的噸堿直流電耗，用考核期間的用電量除以實(shí)際產(chǎn)堿量，再按業(yè)內(nèi)統(tǒng)一的電解溫度和堿濃度差別折算量，折算到標(biāo)準(zhǔn)的電解溫度（90℃）和堿濃度（32%）條件下的數(shù)值。它是采用統(tǒng)一的折算標(biāo)準(zhǔn)考核的一項(xiàng)具有相互可比性的重要指標(biāo)。

按照業(yè)內(nèi)統(tǒng)一的折算方法，在陰極液出口溫度低于90℃的情況下進(jìn)行性能保證考核時(shí)，溫度每下降1℃，則按平均電解電耗值升高12 kW·h/t計(jì)算。在陰極液出口濃度超過(guò)32%情況下進(jìn)行性能保證考核時(shí)，濃度每上升1%，則按平均電解電耗值升高16 kW·h/t計(jì)算。在陰極液出口濃度低于32%情況下進(jìn)行性能保證考核時(shí)，濃度每下降1%，則按平均電解電耗值降低9 kW·h/t計(jì)算。

一般情況下，電解裝置的運(yùn)行溫度均低于90℃，而堿濃度均略高于32%，此情況下，噸堿直流電耗的計(jì)算公式為：

當(dāng)堿濃度低于32%時(shí)，噸堿直流電耗的計(jì)算公

式為：

式中：A為電解每噸堿的直流電耗，kW·h/t；U為考核期間現(xiàn)場(chǎng)高頻次實(shí)測(cè)槽電壓的計(jì)算平均值，以V為計(jì)量單位。現(xiàn)場(chǎng)取值的方法是，測(cè)量電解槽的陽(yáng)極端框和陰極端框?qū)Φ仉妷?，然后取二者的絕對(duì)值之和。為了減輕工作量，可根據(jù)整流柜顯示的電解槽的電壓值，事先用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值進(jìn)行偏差校正后進(jìn)行考核記錄，建議每小時(shí)記錄1次；b為電解槽的臺(tái)數(shù)；T為實(shí)測(cè)槽溫，取考核期間高頻次記錄值的計(jì)算平均值，℃，它是計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)直流電耗的重要數(shù)據(jù)。采用準(zhǔn)確校定后的電解槽陰極液出口總管溫度計(jì)顯示值，建議每小時(shí)記錄1次。E為出電解槽堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%，采用中和滴定法檢測(cè)，在電解槽陰極液出口每2 h取樣分析并記錄1次；根據(jù)考核記錄，經(jīng)與成品堿濃度比對(duì)校核后的計(jì)算平均值作為最終取值。

9.5 達(dá)產(chǎn)條件下標(biāo)準(zhǔn)噸堿電耗的考核計(jì)算方法

這是另一種性能考核計(jì)算方法，是按裝置達(dá)到產(chǎn)量的條件下，用標(biāo)準(zhǔn)折算系數(shù)修正單元槽電壓后，計(jì)算考核噸堿電耗。這種方法是將達(dá)到產(chǎn)量時(shí)所需的運(yùn)行電流值為電耗計(jì)算依據(jù)，將單元槽電壓值通過(guò)溫度和濃度的差別系數(shù)進(jìn)行修正，用修正后的標(biāo)準(zhǔn)條件下的電流值與電壓值計(jì)算出的數(shù)據(jù)作為考核結(jié)果。這種方法也曾在一些裝置的性能考核中廣泛應(yīng)用，但應(yīng)與相同方法得出的考核數(shù)據(jù)才具有參考性和可比性。具體方法如下：

（1）達(dá)產(chǎn)時(shí)所需的運(yùn)行電流值I'的計(jì)算

式中：C#為電解槽的設(shè)計(jì)每日堿產(chǎn)量，t/a；C為考核期間的實(shí)際每日堿產(chǎn)量，t/a，計(jì)算方法同前；I代表電解槽的運(yùn)行電流，kA，記錄和取值方法同前。

（2）單元槽電壓折算校正值u#的計(jì)算

式中：u為實(shí)測(cè)單元槽電壓的平均值，u=U/n，“U”的記錄和取值方法同前；αE取值為0.014，是相對(duì)于堿濃度的單槽電壓校正系數(shù)；T為實(shí)測(cè)槽溫，記錄和取值方法同前；E為出電解槽堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，記錄和取值方法同前；αT取值為0.010，是相對(duì)于槽溫的單槽電壓校正系數(shù)；S為單元槽的電極面積，m2；αI取值為0.21，是相對(duì)于電流密度的單槽電壓校正系數(shù)。

（3）標(biāo)準(zhǔn)條件下噸堿直流電耗A#的計(jì)算

9.6 其他指標(biāo)的考核及注意事項(xiàng)

氯氣純度、氯中含氧、氫氣純度、堿中含鹽、二次鹽水（ICP）指標(biāo)等運(yùn)行數(shù)據(jù)可按用戶生產(chǎn)管理制度檢測(cè)，可每天分析1次，以分析室報(bào)告的分析值作為考核記錄值。如果電解槽采用進(jìn)槽鹽水不加酸工藝，會(huì)對(duì)陽(yáng)極壽命以及氯氣純度產(chǎn)生影響，而且有可能使系統(tǒng)中氯酸鹽含量逐漸增加，鹽水精制質(zhì)量不穩(wěn)定，給穩(wěn)定的生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)危害。

Problem analysis and countermeasures before and after ionc membrane replacement

LIU Xiu-ming
(Bluestar(Beijing)Chemical Machinery Co.,Beijing 100176,China)

The main influential factors of cell voltage were analysed.Some related problems with membrane replacement were discussed.Countermeasures and some suggestions were put forward.

ionic exchange membrane;cell voltage;influencial factors;property test

TQ114.26+2

B

1009－1785(2010)01－0011-05

2009-08-05