进口阳极保护酸冷却器的使用与探讨
阳极保护管壳式浓硫酸冷却器设计若干问题探讨
主 阴极 必 须 与 酸 有 一 定 的接 触 面积
。
,
故4 F 绝 缘 套 在 壳 程 范 围 内 钻 了许 多小 孔
为 保证 主 阴极 的
。
安 装 和 定 期 更 换 主 阴极 在 绝 缘 套 内 可 自由滑 动
2
参 比 电极
在 酸 冷 器 的 壳 程 内设 有
,
据此 笔者认 为
、 ,
使 换 热 管 管 板 和 壳 体 等 得 到保 护 电位 仪 和 酸 冷 器 两 部 分 构 成
, , 。
。
它 由恒
恒 电位仪 自
动 调 节 外 加 电 流 使 被 保 护 部分 处 在 给定 的 控 制 电位 范 围 内 ( 钝 化 区 ) 在 其 表 面 产 生 一 层 钝 化 膜 大 大 降 低 了 酸 冷 器 各部 位 的腐 蚀 速度
:
酸 冷 器 的 管 板厚 度 应 以 管板 刚 度 和 换 热 竹 与 管 板 的 连 接 方
46
硫磷设 计
8
年第
期
阳 极 保 护 管 壳式 浓 硫曦 冷却 器设 计 若 千 问题 探 讨
俞
( 南 化 集 团 设计 院
群
南京市 2
48
摘
要
阳 极 保 护 管壳式 浓 硫 酸 冷却 器 已 在 国 内硫 酸装 置 中推 广 应 用
, 、
、 、 、
,
取 得 了 良好 的 效 果 笔 者 总
,
结 了 工 作 实践 对 主 阴 极 参 比 电 极 管板 换 热 管 膨 胀 节 酸 接 管 折 流 板 和 填料 密封 等提 出 设 计 时 应
, 、
: 定 ① 在 布 管 限 定 圆 内 布满 管 ( K < 1 0 ) 允 许 的 布 管 数 远 大
阳极保护浓硫酸冷却器的操作及维护方法研讨
阳极保护浓硫酸冷却器的操作及维护方法研讨郑威（云南三环中化化肥有限公司，云南省昆明市海口镇，650113）【摘要】浓硫酸冷却器阳极保护是利用电化学保护原理，在阳极和阴极通以直流电流使得酸冷却器不锈钢表面形成一层致密的钝化膜，使接触酸的不锈钢腐蚀降低。
本文介绍了阳极保护的基本原理、浓硫酸阳极保护冷却器的操作和维护的方法。
关键字：阳极保护；电化学；钝化膜；腐蚀0引言浓硫酸冷却器是硫酸生产干吸工段的重要设备，阳极保护硫酸冷却器是一种利用电化学保护原理研制的具有极高耐蚀性能的冷却器，具有耐腐性能好，可在高温条件下操作、流体阻力小等优点。
阳极保护是通过外加直流电源的方法，阴极通过密封及绝缘处理后插入硫酸中与阳极形成电流回路，当此系统通以直流电时，使所有接触酸的不锈钢部分的电位升高，此电位升高到一定范围时，就在不锈钢表面形成一层致密的钝化膜，使接触酸的不锈钢腐蚀率大大下降。
1阳极保护工作原理云南三环中化化肥有限公司阳极保护管壳式不锈钢浓硫酸冷却器的结构为固定管板管壳式，采用浓硫酸走壳层、冷却水走管层的方式，换热管采用316L 不锈钢，管板和筒体采用304L 不锈钢，在98%H 2SO 4中最高使用温度95℃，冷却水采用厂内工艺水，循环冷却水中Cl -浓度小于100ppm ，其保护原理是把与浓硫酸接触的全部表面作为阳极，并沿轴向设置数根阴极，通过浓硫酸形成电流回路，以恒电位仪施加阳极电流使设备产生阳极极化，迅速通过致钝电位进入钝化区，并维持其电位在该区域，依靠在钝化区形成的钝化膜阻止浓硫酸对不锈钢的腐蚀。
参比电极提供电位信号，按照其用途可分为控制参比电极、监测参比电极；恒电位仪通过自动改变其输出电流的大小，控制并监测设备相对于参比电极的电位，具有过流保护、电流门限报警、电位区间上、下限报警等功能，恒电位仪HD-A 具有RS232或RS485接口可与FCS 系统通讯。
根据阳极极化特性，阳极保护工作有四个特性区域，分别是AB —活化区、BC —过渡区、CD —钝化区和DE —过钝化区。
阳极保护管壳式酸冷却器控制原理及维护
台金 赛特科 技 开发 有 限公 司生 产 的 阳极 保 护 管 壳 式酸冷却 器 ( 以下 简 称 酸 冷器 ) .这一 新 设 备 的使
C点到 D点 , 电流密度变化很小 , 金属表 面处于稳 定 的钝 化状 态 , D段 称 钝化 区 ; C D点 以后 , 电流 密
度又 开始 随电位上 升 而上 升 , 电位高于 D点 以上 的
有电路基础 的仪器维 护人员就 可分析出来 .电流 取样信号取 自可控直流电源.数码管均实时显示 或巡 检现 场各 参 数 的 实 际量 值 .输 出信 号 为 可控 直 流 电源 的 电压 控 制信 号 , 有 开 机 软启 动 功 能 , 具
根据阳极钝化现象, 把被保护设备的金属表面
作 阳极 , 电解 液 中引 出电极 作 为阴极 , 上 电流 , 从 通
使控制电位和监测电位处于钝化曲线 的钝化区内, 可以达到减轻和防止金属设备腐蚀的 目的.
3 阳极 保护控制系统
我公司使 用的 阳极保 护控 制系统 由阳极 , 阴 极, 各种辅助 电极, 恒电位控制仪, 可控直流 电源 , 控制电缆以及在 阳极与 阴极 间起导电作用的硫酸
称过 钝化 区 .
用改善 了生产环境 , 提高 了生产效率 , 降低 了生产 能耗 .因尝到了实实在在 的好处,0 1 8 2 0 年 月我们 又完成 了用二台酸冷却器取代 干燥铸铁 冷却排管 的改造 .通 过对 四台酸冷器控制仪的安装, 调试 , 以及 酸 冷器形成 钝化 膜 的调 试和 近一 年 来 的维 护 ,
阳极保护浓硫酸冷却器技术操作规程
阳极保护浓硫酸冷却器技术操作规程1、阳极保护原理当某种金属浸入电解质溶液中时，金属表面与溶液之间会建立一个电位，叫自然腐蚀电位，同一种金属由于其各部位间存在着电化学的不均匀性，从而造成不同部位间产生一定的电位差值，它导致了金属在电解质溶液中的电化学腐蚀。
向浸在电解质溶液中的金属施加直流电流，金属的电极电位会发生变化，这种现象叫极化。
电位与电流密度之间的关系曲线叫做极化曲线，具有钝化性倾向的金属在进行阳极极化时，如果电流达到足够的数值，金属呈钝化状态，继续给以较小的电流，就可以维持这种状态，从而减缓金属的腐蚀，这就是阳极保护的原理。
I(A/M2)I MI PE AE B E CE D阳极钝化曲线示意图活化区活化—钝化过渡区钝化区过钝化区A BCDE电位2、工艺参数及控制指标设备名称控制指标保护电位（mv）监测电位交限报警低限报警酸浓度酸温度（mv）（mv）（mv）93%酸冷器98%酸冷器+100 — +150-50 — +550+600-100≥92.5%≤60℃+200 — +2500 — +550+600-100≥98%<100℃3、开车运行准备工作3.1 恒电位仪检查：检查各接线准确无误；必须在开车前通上220V-50HZ 交流电，进行调试，设定监控上限，控制上限，控制下限数据，各数据必须符合恒电位使用说明书上给定的有关参数，电源必须双回路供电，确保恒电位仪始终有电。
3.2 检查水路、酸路，安装是否正确无误；检查各电极绝缘和密封以及阴极可靠绝缘。
4、开车及日常维护操作规定4.1 将冷却水进、出口阀打开，让冷却水通过酸冷器。
4.2 通入常温93%酸或98%酸，使其保持循环。
4.3 按阳极保护酸冷器电气技术操作规程进行通电，常温致钝到升温致钝。
随着系统温度正常后，电流逐渐降低并趋于稳定，阳极保护系统投入正常运行，操作工对水进出、酸进出温度，保护电位、输出电压、电流一小时记录一次。
吸收阳极保护进口酸温小于100℃。
阳极保护冷却器安全操作规程
阳极保护冷却器安全操作规程阳极保护冷却器（Cathodic Protection Cooler，CPC）是常用于煤化工、油气开采等领域的一种工业设备，它的作用是通过一定的电化学原理，保护管道、水箱等设施的金属材料免受铁锈、腐蚀等因素的损害。
在使用 CPC 过程中，需要严格遵守一系列安全操作规程，以确保设备的安全性和正常运行。
设备安装与周围环境1.CPC 应当选择平稳地面或配套支架进行固定。
设备周围距离最好不低于0.5米，并且不应该放置可燃、易爆的物品。
2.CPC 应当避免在地下或密闭空间使用，以防设备因气体、水蒸气等原因过热或爆炸。
3.在 CPC 周围安装地锚或护栏等保护措施，以防止设备在地震、风暴等自然灾害中倒塌或受损。
电源及供电线路1.确保 CPC 的电源线路符合国家强制性标准，应由专业的电气工程师进行安装和维护。
2.在 CPC 安装前，应对电源线路进行全面检查和测试，以确保供电稳定，避免过载、短路等问题。
3.如果需要在供电线路上进行维护或更换，必须切断电源，避免安全事故的发生。
CPC 启动与停止1.在 CPC 启动前，应先检查设备及其周围是否存在潜在危险和安全隐患，如是否存在泄漏、电路短路等现象。
2.CPC 启动后，应严格按照说明书的操作指南进行使用，并注意监控设备的运行状态与环境参数，如温度、电流等。
3.当 CPC 已完成其作业任务或需要进行维护时，应先切断电源并停止泵送过程，等待设备冷却后方可进行拆卸和维修。
紧急处理措施1.如 CPC 已经出现明显的异常声音、气味或泄漏现象，应立即切断电源并通知有关部门进行处理。
2.如CPC 已经发生火灾、爆炸等紧急情况，应迅速拉响警报、疏散人员，并进行消防、急救等应急处置措施。
3.CPC 的特殊安全问题，应由设备的专业技术人员和相关单位工程师共同协助解决。
以上是对CPC 安全操作规程的简要介绍，无论是使用前还是使用中，都需要严格遵守相关规定和要求。
只有充分保障设备的安全性和稳定性，才能达到好的使用效果。
阳极保护酸冷器操作规程
酸冷器阳极保护操作规程ZH/QO01·15-15A/O目录一、概述二、功能三、技术指标四、ZZ—2型（旧机组）仪表结构及用途五、HD—A型（新机组）仪表结构及各种设备用途六、日常操作及维护七、停车操作八、正常操作要点九、故障分析及排除十、管壳式酸冷器使用时应注意事项及保养一、概述我分公司现有ZZ—2型（旧机组）和HD—A型（新机组）恒电位仪，均为智能型控制设备，是根据金属电化学钝化理论研制的，用于硫酸冷却器及其它化工设备的阳极保护。
该设备为被保护设备提供阳极极化电流，使具有活化——钝化性质的金属（如碳钢、铝、不锈钢等）在腐蚀介质中产生钝化，并保持在钝化状态，使上述金属不再受硫酸溶液腐蚀，达到阳极保护的目的。
该仪器为智能型设备，可自动地将所加阳极极化电压恒定在欲控电位上（即保护电位），并在恒定电位的过程中同时控制输出电流在规定范围以内，自动地控制最大输出电流不超过其允许值，达到保护设备、稳定工艺。
本设备还可通过相应开关、按钮在线修改各种工艺参数，以及故障判断、报警、手/自动切换及人工控制。
本设备操作非常方便，一旦参数设定完毕，将现场信号及电源通过端子联接好，接通电源后，即可进行恒电位自动控制。
HD—A型设备除有电位控制、电流限流控制功能外，还具有与计算机进行数字通讯的功能。
二、功能✧保护电位，监测电位及输出电流测量；✧恒电位控制；✧最大输出电流限流自动控制；✧电位测量值、设定值选点数字显示；✧维钝条件下门限电流自动越限报警；✧输出电流及输出电压指针式指示；✧电流表量程自动切换；✧工艺参数（各电位值、上限电流）人工自动设定；✧开路故障报警；三、技术指标恒电位仪阳极保护参数四、ZZ—2型（旧机组）仪表结构及用途一）主要技术指标及功能1. 1 控制电位范围：-1. 200V～+1.200V1. 2 输出直流电压、直流电流额定值及范围：输出电流额定值：50A、60A、100A、120A、150A等系列输出电流范围：0.5～输出电流额定值输出电压额定值：12V、16V、18V、20V、24V等系列输出电压范围：0.5～输出电压额定值1 .3 电位控制精度：当电源电压、负载阻值变化时，保护电位变化小于±10mV。
阳极保护浓硫酸冷却器的设计与实例分析
阳极保护浓硫酸冷却器的设计与实例分析石德龙【摘要】介绍了阳极保护浓硫酸冷却器的发展成果、主体结构及设计流程;结合某铜业公司1 500kt/a冶炼烟气制酸装置2台浓硫酸冷却器的设计过程及不同方案的性能对比,分析讨论了影响阳极保护酸冷却器传热性能的关键因素及优化措施.【期刊名称】《硫酸工业》【年(卷),期】2018(000)008【总页数】4页(P53-56)【关键词】硫酸生产;阳极保护;热负荷;对流传热系数;平均温差;压降【作者】石德龙【作者单位】天华化工机械及自动化研究设计院有限公司,甘肃兰州730060【正文语种】中文【中图分类】TQ111.16;TQ051.51984年我国第一台阳极保护浓硫酸冷却器(以下简称阳极保护酸冷却器)由天华化工机械及自动化研究设计院有限公司(原化工部化工机械研究院)研制成功并投入工业试验，1989年在河南三门峡中原黄金冶炼厂首次实现工业应用。
历经三十余年的不断摸索与完善，我国的阳极保护酸冷却器设计与制造技术取得了长足的发展与进步。
目前，该设备已发展成为集化工机械设备设计与制造技术、电化学腐蚀防护技术、自动化仪表控制技术及互联网通讯技术于一身的多学科集成产品。
随着近年来硫酸系统的规模不断扩大，作为干吸工序的关键设备，阳极保护酸冷却器的换热面积也不断提高。
目前，国内最大的阳极保护酸冷却器换热面积达2 547 m2。
酸冷却器的大型化已成必然趋势，这对阳极保护酸冷却器的工艺计算与结构设计提出了更高的要求和挑战。
笔者将以某铜业公司1 500 kt/a冶炼烟气制酸装置2台酸冷却器为例，对其常规方案和水串联方案的传热性能进行对比，分析讨论阳极保护酸冷却器设计中常见的问题及解决思路。
1 阳极保护酸冷却器设计概述1.1 阳极保护酸冷却器的主体结构阳极保护酸冷却器的设备主体是固定管板管壳式(又称列管式)换热器，壳程走w(H2SO4)98%或w(H2SO4)93%的浓硫酸，管程走冷却水。
1030m2大型阳极保护冷却器的应用
1030m2大型阳极保护冷却器的应用【摘要】本文详细介绍了阳极保护冷却器的原理，以及大型阳极保护冷却器在生产中的设计应用。
【关键词】阳极保护；冷却器；参比电极；恒电位仪我国在上世纪80年代引进了阳极保护管壳式不锈钢浓硫酸冷却器，主要应用在硫酸生产过程中干吸工序的浓硫酸冷却。
国内设备制造厂家于八十年代初期开始试制冷却器，八十年代中期开始在各类制酸装置中采用。
该设备对国内硫酸行业的技术发展起到了积极的作用，成为替代铸铁排管的首选设备。
随着该设备的大规模使用，国内供货商在酸冷器的设计、制造技术已相当成熟，不仅如此，通过努力还开发了阳极保护不锈钢管道、阳极保护不锈钢分酸器、阳极保护不锈钢酸槽，在国内的硫酸生产企业中得到了广泛应用。
阳极保护技术的发展提高了国内技术开发水平，同时为硫酸的生产技术提高起到了积极的促进作用。
寿命长、占地面积小、热效率高、无污染、日常维护费用低、节水效果明显等优点使阳极保护酸冷却器、阳极保护管道产品已成为浓硫酸冷却的首选产品。
一、阳极保护技术1.阳极保护工作原理。
阳极保护是电化学防腐蚀技术之一，其防腐原理基于金属阳极的钝化性。
当被保护的金属设备通以阳极电流时，在金属表面形成一层高阻抗的钝化膜，从而阻止了金属的进一步被腐蚀。
2.阳极保护原理的电学分析。
当某种金属浸入电解质溶液时，金属表面与溶液之间就会建立起一个电位，腐蚀电化学中把这个电位称为自然腐蚀电位。
不同的金属在一定溶液中的电位是不一样的。
而同一种金属的电位由于其各部分之间存在着电化学中不均一性而造成不同的部位间产生一定电位差值，正是这种电位差值导致了金属在电解质溶液中的电化学腐蚀。
向浸在电解质溶液中的金属施加直流电，金属的自然腐蚀电位会发生变化，这个现象称为极化。
所通电流为正电流时。
金属作为阳极其电位向正方向变化的过程称作阳极极化；反之，通过的电流为负电流时，金属作为阳极其电位向负方向变化的过程称为阴极极化。
把电位与电流密度之间对应的关系画成曲线叫做极化曲线。
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用加强 ，因而易腐蚀 。一旦发现接ｉ ｍｇ ｒ。 控制器故 障与处理 。阳极保护 酸冷器 在运行 过程以 Ｆｌ ａｄ 控制器出现高低报警故 障 ｉ ｍｇ ｒ ３
最多 ，其次是输 出电压 、电流值偏高 或偏 低。故 障原因及其处理方法见表 ２ 。
们分开 ，独立走线 ，并对信 号线采用 了屏 蔽层 ，上述故障消除 。 （ ）首次 出现列 管破 裂漏 酸。１ ９ ３ ９ ７年 １ ０月 ２ ０日，阳极保护酸冷器（ ３ ２ ） Ｅｌ １ Ｂ 首次出现列管破裂漏 酸。分
析其原 因 ，认为主要是 由于 Ｆｌ ａｄ ３ ｉ ｍｇ ｒ。 控制器 出现高报警后 ，没有正确操作所致 。针对 此次事故 ，工厂提高 了
表 ２故 障原 因及 其 处理 方法
输出 电压 或电流低
交 流输入 电压低 电源箱 或酸 冷器接 线端 子松动或腐蚀
保 险 丝腐 蚀
调整交流输入 电压 检 查 或 处 理 相 关 接 线 端 子
检 查 更 换 保 险丝 更 换 ＭＯＤ 模 块 Ｉ
ＭＯＤ 模 块故障 Ｉ
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第２ ０卷 第 ３期
２０ ０ ７年 ３月
武 汉 科 技 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｗ ＵＨＡＮ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｔ ＯＦ ＣＩ ＮＣＥ Ｉ Ｙ Ｓ Ｅ ＡＮＤ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ Ｇ Ｎ
Ｖ １ ０ Ｎｏ ３ ｂ ． ． ２ Ｍａ． ０ ７ ｔ２ ０
阳极保护酸冷却器为管壳式结构 。主要 由壳体 、管束 、主阴极 、接管 阴极和 阳极保护控制系统组成。其特 点是 ：使用寿命长 、占地面积 小、换热效率高 、节水效果 明显 、泄漏点少 、无污染 、 日常维护费用低 、易实现
自动化 控 制 。
２ 酸 冷 器 的使 用 与 故 障 处 理
阳极保护冷酸器操作很简单 ，即将其 中灌满合格浓 度的硫 酸并致 钝后 ， 在酸泵运行前投用 Ｆｌ ａｄ ｉ ｍｇ ｒ ３阳极 保护控制系统即可 （ 出现异 常现象则要及时处理 ）。设备在运行过程中 ，一定要按 照图 １ 如 中的酸浓… 酸温操
作 曲线进行操作控制 。阳极保护冷酸器操作运行 一般很 稳定 ，其典型的运行 数据见 表 １ 。
表 １阳极保 护 冷酸器 运行 数据 表
硫酸浓度（ 】 ％
图 １硫酸浓度与最高允许酸温之间的关系
收稿 日 ：２ ０ ．２１ 期 ０ ６１－２ 作者简介 ：赵振华 （ ９ ３ ），男 ，副教授 ，研究方 向 ： １５． 智能 仪器 及 自 化装置 动
１阳极保护酸冷却器的钝 化原理及 结构特点
阳极 保护技术是 由 Ｅ ｅｅｎ ｄ ｌ ｕ于 １５ ａ ９ ４年首先提出来的 。其原理是 ：将 被保护的金属作 阳极 ，并通人适 当阳
极 电流 ，使其表 面形成一层高阻抗的氧化物 薄膜 （ 钝化膜 ），将底层金属与腐蚀性液体隔离开 ，从而阻止金属
的 进一 步 腐 蚀 。
进 口阳极保护酸冷却器 的使用与探讨
赵振 华 ，曾劲松
（ 武汉工程大学 电气信息学院，湖北 武汉 ４０ ７ ） ３０ ３ 摘 要 ：本文从设备运行和故障处理等几个方面介绍了国内某硫酸厂从美国孟山都环境化学公司引进
的三台阳极保护酸冷却器的使用情况。还简要介绍 了其工作原理、组成结构和特点，并对使用情况进
行 了总结和探 讨 。
关键词：阳极保护；酸冷却器 ；原理；应用 中图分类号：Ｔ ３ １ Ｆ２． ４ 文献标识码 ：Ａ 文章编号：１０ －５６ （ ０ ） ０６ ３ ０ ９ １０２ ７一０ ｌ—０ ０
国内某硫酸厂引进了法国 Ｋ ｅ ｓ ｒｂ 公司制酸工 艺技术 ， 相关设备通过 国际招标采购 。 国 Ｍｏ ｓｎｏ环境化学 美 ｎａ ｔ 公司 中标三台阳极保护酸冷却器 ，它们于 １ ９ 年 ｌ ９５ ２月投 入使用 ，已运行 １ 年 ，目前总 的状况 良好 。 １
１ ８
武
汉
科
技
学
院
学
报
２ ０ 年 ０７
长时间停车 ，对本体清洗后 ，情况会有所改 善。一般运 行时 ，则采取加开几台循 环水冷却风机 、加大冷却水的 置换量 和降生产负荷 的办法来降低 酸温 。
（ ５）接管 阴极易腐蚀 。阳极保 护酸冷 却器运 行 １ ２ 年后 ，大修对酸冷器本体进行检查 时发现其接管 阴极
腐蚀较 严重 ，尤其是干燥酸 冷器 。经分析认 为 ，该 处的冲刷力较强 ，钝化膜的稳定性不好 ，接管阴极的补偿作
维普资讯
第３ 期
赵振华，等 ： 口阳极保护酸冷却器的使用与探讨 进
１ ７
该 厂阳极保护 酸冷却器在 １ 年 的的使 用过程 中出现过一些故障和问题 ，其 中主要有 ： １ （ ）阳极保 护控 制系统的供 电电压 问题 。在 １ ９ 年 １ 月 刚开 车时 ，曾出现 阳极保 护控制系统工 作极不 １ ９５ ２ 稳定和故障频 发的情 况。经 检查 ，发现其 供电电压偏高 ，后 增加 了一 台稳压 电源后情况得 以改善 。 （ ２）主、控电缆 没有 正确安装 的问题 。在阳极保 护酸冷却器投入使用后不久 ，发现 Ｆｌ ａｄ ３控制器上 ｉ ｍｇｒ 的显示数字不稳定 ，经 常不停地 随机变化 。经查 ，发现阳极保 护控制系统的主 、控 电缆没有分开敷设 ；后将它
脱盐水质 量 ， 恢复使用 了电导率计 ， 规定每小时抄表一 次和每班必须 测 Ｐ Ｈ值一次 ， 严格按照操作规程进行操作 。
此后 ，阳极保护酸冷器很少 出现列管破裂漏酸 事故 。
（ 夏天气温高时 ，酸温偏 高 。阳极保护 酸冷器 运行 在夏天气 温较高时 ，其入 口酸温会偏 高。这是 因为夏 ４） 天环境气温较 高， 设备运行过程 中散热较少， 加之设备运行年数较长后 ， 换热效果会有一定下 降。如遇上大修或较