阳极保护管壳式不锈钢浓硫酸冷却器操作手册天华化工机械及自动化研究设计院第一章冷却器操作特性1阳极保护冷却器操作特性及工艺参数（见技术规格数据表）2阳极保护冷却器结构尺寸示意图第二章阳极保护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就会建立起一个电位， 腐蚀电化学中把这个电位称作自然腐蚀电位不同的金属在一定的溶液中的电位是 不一样的同一种金属由于其各部位间存在着电化学不均匀性而造成不同部位间产 生一定的电位差值，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（电极）施加直流电流，金属的电极电位会发生变 化，这种现象称作极化所通电流为正电流（金属为阳极）金属的电位向正方向 变化，这种过程叫做阳极极化反之，通过的电流为负电流（金属为阴极）金属 的电位向负方向变化，则称作阴极极化电位与对应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，在金属 表面上能够生成一层具有很高耐蚀性能的钝化膜而使电流减少，金属呈钝化状态 继续给以较小的电流，就可以维持这种钝态，从而减缓金属的腐蚀这就是阳极保 护的基本原理。
图2为典型的钝性金属阳极极化曲线示意图，图中表现出四个特性 区域：1.1AB区 活化区在A点，外加电流为零，金属处于自腐蚀状态，自腐蚀电位为，当通以阳极 电流时，其电流密度随电位的升高而增加当电位升高到B点时，电极过程受到阻 碍，电流密度不再上升，达到一个极大值I在此区域内，金属表面处于活性溶解 状态，故将此区域叫做活化区，其电极反应如下:Me-Men++ne1.2BC区 过渡区电位刚过B点，外加电流密度迅速下降，到C点降到最小值，金属表面进入 钝化状态B点的电流密度I和电位E叫做致钝电流密度和致钝电位°BC区金属 表面处于活化一一钝化不稳定状态，故将此区域叫做过渡区1.3CD区 钝化区从C点开始到D点，电位变化时外加阳极电流密度变化很小，金属表面处于稳 定的钝化状态，故将此区域叫做钝化区，其电流密度Ip叫做维钝电流密度电极 反应如下：3H O+2Me—Me O+6H++6e P2 2 3 一 一— 对应于该区域的电位范围ed-ec称作维钝电位区间，即阳极保护所要控制的电位区间1.4DE区 过钝化区当电位高于稳定钝化区，电流密度又开始增大，金属表面产生了新的电极反应， 钝化膜转化成高价化合物而受到破坏。
对不锈钢而言，电极反应如下：Me O +4H O—Me O 2-+8H++6e在此区域内，金属腐蚀重新加居2，故将此区域叫做过钝化区D点电位E叫做 过钝化电位 D2阳极保护硫酸冷却器工作原理冷却器工作原理是把与浓硫酸接触的全部表面作为阳极另外设置一根或数根 阴极（图1），通过浓硫酸形成电流回路向冷却器施加一定的阳极电流，使其产 生阳极极化，迅速通过致钝电位，进入稳定钝化区并维持其电位在这个区域，依靠 在钝化区形成的钝化膜减缓冷却器在浓硫酸中的腐蚀3硫酸冷却器（阳极保护系统）组成如图1所示，冷却器（阳极保护系统）由设备本体（阳极）阴极、参比电极、 恒电位仪、电线电缆组成其主要元件功能分述如下：3.1参比电极绝对的电位是无法进行直接测量的，而必须以一个电位相对稳定的电极作为参 照进行测量，该电极叫参比电极参比电极本身的电位在工艺条件下基本保持恒定， 所有测得电位均是相对于参比电极的电位（即以参比电极的电位作为基准）冷却 器设置若干支参比电极，其中一支作为控制参比电极，冷却器阳极相对于该电极的 电位被送入恒电位仪，恒电位仪通过改变输出电流以控制阳极的电位等于‘4档的 电位设定值”其余参比电极作为监测参比电极。
3.2阴极阴极的作用是导通电流恒电位仪的输出电流通过阴极均匀分布到与酸接触的 所有冷却器表面阴极是一种特制的金属棒并外套有一定数量的小孔的聚四氟乙烯 塑料管，与换热管束平行3.3恒电位仪① 功能：微机控制恒电位仪是典型的数字式控制仪表，具有操作简单、参数自 动设定、最大输出电流限流控制、电流无极调节、故障自动判断、声光报警等智能 化功能，并设置手动/自动控制、假负载试机，同时还具有很强的通讯功能RS- 232/485 通讯规程的一对一通讯功能、Modbus通讯协议的多站通讯功能、② 工作原理：如图3所示，控制器根据给定电位值、检测电位值调节调压模块 输出交流电压0〜220V，经变压器、桥式整流器输出0〜20V直流电压（阳极极化 电源），亦即给浓硫酸设备施加阳极电流而使其达到阳极保护的目的调压模块 为全隔离单向交流调压一体化模块，它具有集成度高、调节精度高、可靠、维修量 极小等特点，实现了电流无极调节在整个调节、控制过程中，若电位超过上、下 限值，控制器发出相应声、光报警信号；若所需电流超过仪器额定电流，控制器可 自动控制最大输出电流不超过仪器额定电流，而不切断电流该仪器可由一个控制 器控制若干台浓硫酸设备，如控制某一酸塔所属的冷却器、管道、分酸器，或控制 干、吸工段所有的冷却器。
由于该仪器的控制器采用单片计算机，上述参数设定、信号检测、电位控制、电流控制及声光报警均通过计算机软件实现4冷却器阳极保护控制指标冷却器阳极保护控制指标（冷却器相对参比电极的电位）设备名称___ 控制指标（mv）f93%硫酸冷却器98%硫酸冷却器保护电位+100 — +150+200 — +250监测电位-50 — +5500 — +550高限报警+600+600低限报警-100-100第三章冷却器安装1冷却器安装为卧式安装或立式安装，具体安装尺寸及要求见安装图1.1设备阴极处应留有空间（具体尺寸见安装图），以便更换阴极1.2酸进、出口配接的管道负载必须承受在管道支架上，不得直接以冷却器 作为支撑1.3水泥基础须按有关标准设置钢铁垫板设备鞍座长圆形螺栓孔处的螺母 不得压紧否则操作温度变化，设备不能自由热胀冷缩，严重时将导致设备变形 损坏2为防止冬天冷却器酸出口温度冷却过低，必须在冷却器酸进口、酸出口间 安装旁路管道以调节酸出口温度，其最大流量不得小于总酸量的1/33冷却水进口应设置压力表，进、出口均应安装温度计、PH计（或留有便于 对冷却水PH值进行测量的接口），以保证冷却水流量和随时检漏。
4在任何情况下均不得任意减小冷却水流量，否则易结垢导致换热管堵塞5电气部分安装按阳极保护浓硫酸冷却器电气系统接线示意图实施5.1橡套软电缆应从恒电位仪的阴、阳极输出分别接至冷却器的阴、阳极，这是 电流回路所有信号线均采用屏蔽电缆，单独引线，分别从恒电位仪各接线柱接 至冷却器各对应点若监测参比电极只有1个，应将所有监参接线柱短接，这是 信号回路这些导线应按有关电工规范采用电缆桥架或穿管架空方式敷设，不能 直接架起或穿管埋地敷设暴露于桥架或钢管外的导线应采用钢制或塑料软管加 以保护，防止操作或检修时因机械、物理或化学原因损坏导线5.2联接点是引起压降使母线载流量减少或信号传输故障的主要部位，尤 其是经过工厂日积月累的大气腐蚀，接触电阻增大，易造成接头处断裂故接头 一般应采用铜鼻子与导线锡焊，然后用电工绝缘塑料带缠绕包扎，铜鼻子与接线 柱处用同样方法保证防潮和绝缘屏蔽线的屏蔽层与阳极相连，除阳极信号线外， 其它屏蔽层应绝对与线芯绝缘，否则将发生故障第四章开车运行1开车前准备工作（阳极保护浓硫酸冷却器的检查）1.1参比电极检查：进酸前或电气安装时必须对参比电极进行如下检查：① 参比电极是否断裂；②参比电极是否与阳极短路。
检查过程如下：①取下防护罩，拧开四个压紧螺母，拉出压盖和电极（见图 7），用万用表对电极进行测量，如断裂，则更换新的参比电极②参比电极与阳 极之间不得短路，否则须打开进行检查，排除故障后重新安装安装时四个螺母 应对称压紧，以免渗酸1.2阴极检查:①进酸前须用万用表检查阴极和阳极间是否短路，若有寻找原因， 排除故障②进水、进酸后查看阴极密封处是否渗水或渗酸，若有渗漏按图6拧 紧水侧密封压盖或酸侧密封压盖1.3确保冷却器和恒电位仪间的信号电缆连接正确、可靠1.4恒电位仪检查（用假负载检查恒电位仪是否正常）按恒电位仪使用说明书规定的程序或按以下操作进行：① 假负载接线：用导线将恒电位仪背面板底部信号端子板上的阳极和阳信接 线柱短接，如下图所示：② 开关、旋钮预置：打开仪器前门，将“输出选择开关”置“试验”（该开 关有两种选择“工作”、“试验”），将“手动切换开关”置“手动”（该开关有两 种选择“手动”、“自动”），将“手动输出电流控制”旋钮“手调”逆时针旋到 最低点③ 手动控制检查：“控制电源”开关置“开”，“显示选择开关”置“3”显示 控参电位，当数显表有显示即可接通仪器前面板右上方的“电源”按扭，此时仪 器开始工作。
顺时针缓慢调节“手调”旋扭直到有电流、电压输出，并且控参电 位开始增大，说明该仪器手动控制正常停留几分钟，将“手调”旋钮逆时针缓 慢调至最低点④ 自动控制（恒电位控制）检查：“手动切换开关”置“自动”，将“显示选 择开关”置“3”档显示控参电位，30秒后若有电流、电压输出，并且“控参电 位”慢慢升至仪器内部设定电位200mV左右，并保持数分钟，该仪器自动控制正 常，假负载实验完成⑤ 复位：切断“电源”按扭，“控制电源开关”置“关”将“输出选择开关” 置“工作”，去掉假负载接线，按阳极保护浓硫酸冷却器电气系统接线示意图对 线进行联结2开车程序2.1将冷却水进、出口阀门打开，让冷却水通过冷却器2.2通入常温93%浓硫酸或98%浓硫酸，使其保持循环2.3 一般情况开车调试过程：打开仪器前门，“控制电源开关”置“开”， “显示选择”置“4”档显示“控参电位设定值”按下控参电位设定按钮“增加” 或“减小”，使“控参电位设定值”达到预定值：93%硫酸为+150mV, 98%硫酸为 +250mV再将“显示选择开关”置“3”档显示控参电位，记录该电位值（此电 位值为未通电的自然腐蚀电位）接通仪器前面板右上方的“电源”按钮，30秒 后输出电流、电压，并且控参电位逐渐升高最终达到“控参电位设定值”左右（一 般上下波动在±10mV以内）。
若“控参电位”与“控参电位设定值”相等，说 明仪器已恒电位，恒电位仪已经正常工作，调试完毕2.4特殊情况的调试过程：刚开车时，体系需要较大电流，亦即仪器的额定 输出电流50A不能使控参电位达到预定值，应按以下方法之一进行调试该情况 是刚开车的正常现象，并非仪器问题① 将“显示选择”开关置“4”档显示“控参电位设定值”，间断按下仪器前 门内的“控参电位设定”按钮“减小”并观察电流表显示值和数显表显示值，直 到电流可以持续输出（此时电流45A左右为宜）；停止调节“减小”按钮，观察 电流值的变化一般来讲，随着时间的延长电流会逐渐减小，当电流慢慢减小到 35A以内，便可间断按下仪器前门内的“控参电位设定”按钮“增加”，使电流 增加到45A左右反复调节直至达到预定值（93%硫酸为+ 150mV, 98%硫酸为 +250mV）将“显示选择”开关调到“3”档显示控参电位值，观察控参电位值是 否与控参电位设定值相等（一般上下波动在10mv以内），若相等说明仪器已恒电 位，恒电位仪已经正常工作，调试完毕② 手动控制：打开仪器前门，将“手动切换开关”置“手动”“显示选择开 关”置“3”档显示控参电位顺时针调节“手调”旋钮使电流达到45A左右， 观察控参电位值、监参电位值，当其值大于400mV时逆时针调节“手调”旋钮， 以保证在操作过程中控参、监参电位值小于“控参电位上限值”（600mV左右），。