Проблемът с повредата на облицовката
Електрически добиващи клетки за възстановяване на мед, цинк и никел работят при висока плътност на тока-200-400 A/m²-с напрежение на клетката от 2-4 волта. Клетките са облицовани с подсилена с фибростъкло пластмаса или гума, за да предпазят бетонната или стоманена конструкция на резервоара от киселинния електролит. Въпреки облицовката, много клетки развиват мехури, пукнатини и разслояване в рамките на 3-5 години експлоатация.
Причината често не е химическа атака, а блуждаещ електрически ток. Токът, изтичащ от електродната верига, преминава през електролита към заземения метален потопяем нагревател, след това през металната структура на нагревателя към заземения резервоар или тръбопровод. В точката, където токът излиза от металната структура и навлиза в електролита през облицовката, той причинява електролитни мехури. Преминаването на тока през облицовката генерира газ (водород или кислород) в границата на облицовката-субстрат. Налягането на газа повдига облицовката от субстрата, създавайки мехури, които в крайна сметка се разкъсват.
PTFE топлообменник е електрически изолатор. Не може да провежда блуждаещ ток. Електрическият път през нагревателя към земята е елиминиран. Механизмът за увреждане на лигавицата е предотвратен.
Механизмът на пътя на блуждаещия ток
В електролита, предназначеният път на тока е от анода, през електролита, до катода. Електролитът обаче е непрекъсната проводяща среда. Всеки потопен проводящ обект, който е заземен, осигурява алтернативен път на тока-път на блуждаещ ток.
Такъв обект е потопяем нагревател от титан или неръждаема стомана. Нагревателят е електрически свързан към заземения тръбопровод за пара и конденз. Токът навлиза в нагревателя от електролита, преминава през конструкцията на нагревателя към тръбопровода и от тръбопровода към земята. Връщащият път към токоизправителя може да бъде през строителната конструкция, кабелните скари или други заземени компоненти.
Когато блуждаещият ток напуска повърхността на металния нагревател и навлиза в електролита близо до стената на резервоара, той може да премине през облицовката. Токовият поток през облицовъчния материал причинява електрохимично разграждане на облицовъчната-смола връзка и генерира газ на облицовката-субстратната повърхност. Резултатът е образуване на мехури и евентуално разслояване.
| Параметър на блуждаещ ток | Метален нагревател (титан/неръждаема стомана) | PTFE топлообменник |
|---|---|---|
| Електрическа проводимост на нагревателя | Висок (метален проводник) | Ефективно нула (< 10⁻¹⁶ S/m) |
| Земен път през нагревател | Да (през тръба за пара/конденз) | Не (-непроводим) |
| Блуждаещ ток, събран от нагревател | 0,5-5,0 ампера (в зависимост от размера на клетката) | 0 ампера |
| Облицовка с мехури близо до нагревателя | Наблюдава се в рамките на 2-4 години | Не се наблюдава |
| Срок на експлоатация на облицовката на резервоара (години) | 3-6 | 10+ (само химическо разграждане) |
PTFE изолационното решение
PTFE е един от най-добрите електрически изолатори сред инженерните материали. Неговото обемно съпротивление надвишава 10¹⁸ ohm·cm. Диелектричната му якост е 18-24 kV/mm. В електрическа клетка, работеща на 2-4 волта, PTFE топлообменник е електрически невидим. В него не влиза ток. Никакъв ток не го напуска. Пътят на блуждаещия ток през нагревателя към земята не съществува.
Електрическата изолация е непрекъсната от потопените тръби през колекторите до външните връзки за пара и конденз. PTFE тръбата осигурява достатъчна дължина между потопената секция и първата метална тръбна връзка, за да се предотврати всяко повърхностно проследяване или капацитивно свързване при работното напрежение на клетката.
Тази изолация не само защитава облицовката на резервоара, но също така елиминира корозията на блуждаещия ток на самия нагревател-проблем, който съкращава живота на металните нагреватели при електрообработване, независимо от тяхната устойчивост на химическа корозия.
По-широката клетъчна защита
Елиминирането на пътя на блуждаещия ток на нагревателя подобрява цялостната електрическа цялост на електропечещата клетка. Токът, който преди е изтичал през нагревателя, сега следва предвидения път през електролита между електродите. Текущата ефективност на клетката се подобрява леко. Намаленият блуждаещ ток предпазва и други заземени компоненти-температурни сензори, сонди за ниво, линии за проби-, които може да са били част от обратния път на блуждаещ ток.
Резюме
PTFE топлообменниците предотвратяват повреда на блуждаещ ток върху облицовките на резервоара в клетките за електрозахранване, като елиминират проводящия път през нагревателя към земята. Нагревателите от титан и неръждаема стомана събират блуждаещ ток от електролита и го отвеждат към заземени тръбопроводи, причинявайки електролитни мехури на облицовката на резервоара в точките на изхода на тока. Електрическата не{2}}проводимост на PTFE прекъсва този път изцяло. Животът на облицовката на резервоара се удължава от 3-6 години до 10+ години. Ефективността на тока на клетката се подобрява леко с елиминирането на пътя на утечка на бездомния ток.
Инженерна поддръжка за спецификациите на PTFE топлообменник в електрохимични и електрохимични клетки е достъпна при подаване на напрежение и ток на клетката, състав на електролита, материал и състояние на облицовка на резервоара и наблюдавани ефекти на блуждаещ ток.
