工业电解槽安全操作与工艺控制全面指南

一、电解槽运行流程

在启动之前，需对水箱、碱罐、电解槽及附属设备进行全面清洗。将原料水加注至分离器中段，启动循环泵进行纯水内循环，持续3～4小时后停泵并排污。重复该过程2～3次，直至排出液体清澈。随后检查槽体表面是否清洁，排除杂物，并测量各部件及对地绝缘性能。

1. 启动与停机步骤

配制浓度为15%的稀碱液，通过碱泵输送至系统，使分离器液位维持在中部。启动循环泵进行2小时的内循环，并调整碱液浓度至设定范围。系统充氮至0.3 MPa后，启动碱液循环泵。

注意事项：
– 操作人员需佩戴防护手套和护目镜，并在电解室内常备2%的硼酸溶液，以应对碱液溅洒。
– 碱溶解过程为放热反应，温度上升将提高其溶解度，因此需分批配制，严格控制浓度，避免因高浓度碱液冷却后板结，造成设备与管道堵塞。
– 添加电解液时应防止沉积和堵塞，运行结束后需用纯水彻底冲洗系统。

（1）启动操作

接通整流柜与控制柜的电源及气源，设定系统压力为0.4 MPa。将补水泵调至手动模式，解除液位联锁，使控制柜进入正常工作状态。整流柜设为稳流模式，启动后对电解槽进行试送电，观察有无异常（如异响、火花等），并迅速检测电极极性是否正确。

随着槽温上升，在直流电压允许范围内逐步提高电流至额定值。将液位联锁转换开关置于联锁状态，补水泵调至自动补水模式，确保补水系统畅通。槽温达60℃时启动冷却水，氢氧分析仪开始运行。槽温升至80℃后，重新设定循环碱液温度，使槽温稳定在要求范围内。

运行3～4小时后，逐步提高系统压力至额定值。期间需监测极间电压，判断槽内是否异常，尤其注意气液孔是否堵塞导致电解液供应不足。满负荷运行48小时后停机，对电解槽及过滤器进行排污，排尽废液后注入原料水，循环清洗2～3遍，并清洁过滤器。

随后进行浓碱运行，配制规定浓度的碱液，操作同上。在额定状态下运行且气体纯度达标后，方可进行气体输送。运行期间每小时记录直流电流、电压、气体纯度、系统压力及电解液温度等参数。

（2）停机操作

1) 调整氢氧分离器液位至适当高度，避免停机后液位过低。
2) 将补水泵调至手动模式，解除液位联锁，关闭分析仪电源，调零气样流量并关闭取样阀。
3) 将整流电流逐步降为零。
4) 关闭氢氧旁通阀，将两位三通阀切换至排空状态，保持氢氧分离器液位平衡。
5) 将碱液控制温度设为零，缓慢开启氢氧排空阀，逐步卸压至零，最终将系统压力降至规定值。注意防止负压或超压。
6) 按需停止碱液泵运行。
7) 切断电源、气源及冷却水，关闭所有阀门，完成停机。
8) 如遇紧急情况（如短路、爆鸣、电压骤升、气体纯度急剧下降、严重泄漏或循环中断等），应立即将整流电流降为零，切断补水泵及分析仪电源，关闭送气阀与取样阀，打开排空阀。需卸压时，将压力给定值调零，系统自动卸压或手动开启排空阀。

二、工艺条件控制要点

电解槽运行需严格控制气体压力、温度、碱液循环及补水等工艺参数。

1. 压力控制

系统压力通过触摸屏设定。氧分离器上的压力变送器实时检测压力，并转换为4~20 mA信号传送至PLC，经与设定值比较及PID运算后，通过电/气转换器输出0.02~0.1 MPa气信号，调节氧侧气动薄膜阀开度，以稳定系统压力。电动控制系统则直接通过电信号调控阀门开度。

氢氧两侧压力平衡通过差压变送器检测，经PID运算后调节氢侧阀门实现。系统需配备防爆等级的电动设备，并设有超压报警与自动泄压装置。

常见问题处理：
– 压力或差压变送器出现零漂时，调整零点弹簧；
– 变送器内积液需通过排污阀排除；
– 引讯接头堵塞应拆清；
– 参数整定不合理需重新调整PID；
– 阀门磨损需调整或更换；
– 气路积液或泄漏需及时清理修复。

特别提示：电解槽在额定压力下运行有助于降低电耗和气体露点。人为降低压力不仅增加电耗和气体含水量，还会因气流速度升高带来安全隐患，因此务必按额定压力运行。

2. 温度控制

通过调节冷却水量，将电解液温度控制在设定范围内。温度变送器位于氧分离器，信号传送至PLC与设定值比较，经PID运算后调节冷却水阀门开度（气动或电动方式）。

氢侧与氧侧温度通常相差约5℃，因氢气产量为氧气的2倍且导热系数更高，导致两侧热负荷不同。

3. 电解液循环

电解过程中，离子在电场作用下定向移动，在电极处析出氢气和氧气。气液混合物进入分离器进行分离、洗涤和冷却，碱液经冷却过滤后返回电解槽。循环方式分为自然循环与强制循环：

– 自然循环：依靠气泡升力和热推力实现，适用于气液通道宽敞的小型电解槽，无需循环泵。
– 强制循环：现代压力电解槽因极间距小、流动阻力大，需通过碱液泵强制循环，冲刷电极表面并降低含气度。建议循环量为系统总碱量的2倍/小时。

4. 电解补水控制

运行中需持续向分离器补充纯水，维持液位稳定，防止氢氧互串。

压力电解槽通常采用容积泵（如柱塞泵、隔膜泵）补水，纯水送至氢综合塔洗涤段，既洗涤碱雾又预热自身，最终通过溢流和循环进入各电解小室。补水泵的启停由氢分离器差压变送器检测液位，并通过PLC控制。

为防气体或碱液反向泄漏，补水管道需设置止回阀，并每两月检查清洗一次。也可采用无动力补水方式，通过压力平衡水箱实现自动补水，无需人工干预。

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