２００９年第７期轻金属３５铝电解技术节能的探讨丁立伟（充矿科澳铝业有限公司。山东邹城２７３５００）摘要：从技术进步、技术标准化管理、技术创新应用等多方面。就铝电解如何节能降耗进行了阐述。提出了技术引导铝电解节能突破的观点。关键词：技术进步；技术标准化；技木创新：节能突破中圉分类号：ＴＦ８２１文献标识码：Ｂ文章编号：１００２—１７５２（２００９）０７—３５—３ＢｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈｏｆｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇｉｎａｌｕｍｉｎｉｕｍｓｍｅｌｔｅｒＤＩＮＧＬｉ—ｗｅｉ（ＹａｎｋｕａｎｇＫｅ’ａｕＡｌｕｍｉｎｉｕｍＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｔｄ，Ｚｏｕｃｈｅｎｇ２７３５００，Ｃ危ｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｎｉｄｅａｏｆｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈｉｓｍａｄｅｈｏｗｔＯｒｅｄｕｃｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｄｄｓｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ。ｓｔａｎｄａｒｄ—ｉｚａｔｉｏｎａｎｄｉｎｎｏｖａｔｉｖｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｔａｎｄａｒｄｉ盥ｔｉｏｎ；ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；岂ｌｅｒｇｙ￥ａｖｍｇｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ近年来，随着国家对高耗能产业电解铝降低能者在抛开产能的基础上，对能耗进行比较，国内的技耗的要求。如何降低铝电解综合能耗。成为行业内探术路线要比国外路线低２００ｋＷｈ／ｔ一～～３００ｋｗｈ／ｔ讨的课题。本文针对近几年电解铝行业节能降耗的一灿。做法和思路做初步探讨。１．３技术发展方向１发展技术实现降耗针对以上两种发展方向不同的技术路线，在国内技术路线的基础上借鉴或实现国外高电流效率的１．１技术参数与节能指标的关系一些技术条件，实现技术路线的升级是必要的，国内当前铝行业采用冰晶石一氧化铝熔盐电解法。早期设计的电解槽由于磁场不合理造成铝水平过其能量消耗通常是按每电解１ｔ铝或ｌｋｇ铝所消耗高。设定电压达到４．２６Ｖ以上，可以在今后设计大的电能表示的，吨铝直流电耗公式如下：直流电耗＝型槽时进行进一步的磁场优化设计。笔者认为将槽２９８０×Ｖ平／ＣＥ其中：Ｖ平一槽平均电压，ＣＥ一电流电压设置在能够使槽内铝液波动小至不发生电压摆效率。上式反映出直流电耗与平均电压成正比。和的情况下。尽可能降低极距（电压）。特别是对于一电流效率成反比。因此使直流电耗最低就要求实现些磁场不合理，而被迫抬高铝水平的电锯槽电压设平均电压最低和电流效率最高的最佳结合。但槽电置要反复实验，在能量平衡的基础上，寻求最佳（低）压在槽无功压降不变的情况下。反映的是极距的高值。这种思路从另一个角度可以解决行业内提出的度，电压随极距降低而降低，而电流效率也随着极距“三高一洁净”和“四低一高”技术参数配置的争论，的降低也降低，因此寻求平均电压和电流效率最佳实质是根据不同的槽型和运行槽况，摸索最佳参数配置，实现两者之比的最小值是关键。配置。即所谓的高与低都是相对的，不是绝对的。只１．２两种技术路线直流电耗比较有参数相互匹配，才能实现最低能耗。才是正确的技目前行业内普遍认为，电解铝技术发展有两种术路线。不同的技术路线：一种是国外普遍采用的高电流密２槽控系统升级实现节能降耗度、较高的平均电压、低分子比，较高的生产率（即高电流效率９５％左右）的技术路线。一种国内普遍采２．１制约槽控技术发展的因素用的低电流密度、低平均电压、中等分子比电流效率目前铝电解计算机控制系统多为基于氧化铝浓偏低（９２％左右）的技术路线。据相关研究得出：两度自适应控制技术。由于无法实现高温条件下电解收稿日期：２００９—０４—２２万 方数据３６丁立伟：铝电解技术节能的探讨２００９年第７期温度、炉膛等参数的在线监测，控制系统建模只有电压这一唯一参数，并需依靠大量相关数据支持电解槽智能模糊控制技术。来模糊的控制氧化铝的浓度，（基于氧化铝浓度变化对电压的影响的模拟）。因此电解槽槽控技术是制约电解槽技术发展的另一大瓶颈。２．２槽控软件与技术配置结合逐步升级目前高温在线监测材料太昂贵，无法实现工业性应用，槽控技术升级只有在控制建模上下功夫，这就需要大量的与电压变化有关联的相互变量的数据输入来支持建立控制模型，因此只有真正熟悉或掌握铝电解工艺的控制系统研发人员才会建立更为合理的模糊控制模型。但往往懂电解工艺的人不懂控制建模，熟练建模控制的人又不能完全参透工艺技术配置，两者的脱节使得槽控软件的升级变得困难。近几年，国内某些铝厂联合设计院也加强了槽控软件结合技术优化配置的研究，如国内的近几年研究出的双平衡控制软件、三度寻优控制软件技术等正是基于理解并把握电解工艺技术条件的基础上，结合适当提高设定电压、提高电流效率这一技术理论思路上，进一步研发出的槽控软件，该软件在物料平衡的基础上引入能量平衡概念。实现过热度、氧化铝浓度的最佳配置。一定程度上提高了电流效率，降低了直流电耗。２．３科学应用槽控软件实现节能降耗新的槽控软件的应用实现了新的理论突破，代表着发展方向，是先进的、值得称道的，但应与技术路线紧密结合，其技术路线是与当前国内普遍执行的低电压的技术路线相抵触的，因此应用该软件势必要打破原来的技术参数匹配，重新配置适合控制软件的技术配置，因此该槽控软件有其一定的局限性，应用该软件的成功关键是需要重新建立新的技术参数平衡，该平衡应该结合软件调试需要一定时间来实现，而非急于求成所能实现的。３技术标准化管理在国外实现精细化、标准化技术管理的基础上。国内许多厂家也纷纷效仿，但往往实效性比较差，原因在于国外的电解槽是基于电解槽同质度很高、原材料、辅助系统高度稳定统一的基础上，尤其体现在阳极、氧化铝质量上，因此可以在槽况同质度较高的情况下，适用标准化操作。而国产氧化铝品位与国外砂状氧化铝相差太大，阳极电流密度远低于国外。这些差异造成槽况受其影响而波动较大，必须强化万 方数据人为技术管理控制的主动性，一线职工的操作经验显得尤为关键。笔者认为实行铝电解工艺技术管理标准化应放大标准，以实现电解槽控制平稳为前提，不能完全采用统一标准。鉴于国内多数厂家存在一代槽和二代槽。建议实行电解槽进行分类管理，对不同类（根据槽寿命长短）的电解槽分别实行有差异的工艺参数配置。４实施有效的节能技术４．１强化电流通过调整工艺参数，强化电流生产实现增产，达到降低单位成本的目的，间接地实现节能降耗。目前强化电流生产技术国内应用较为成熟，一般可强化５ｋＡ～１５ｋＡ。应注意的问题是：一要注意整流供电能力不要超过强化的电流值，二是要及时、适当地调整工艺参数，保证电解槽热平衡。４．２不停电启停槽装置当前主要有中铝开发的不停电装置及河南郑州中实赛尔实业公司开发的赛尔开关。均实现了不停电开停槽作业，从而提高了电流效率，增加了产量，间接实现节能降耗。４．３开槽阳极在阳极底部进行导流槽开槽，排除在生产过程中阳极底掌产生的二氧化碳气体，从而减少阳极效应的发生，并且气体外排会使氧化铝在电解质中溶解时间变长，加大氧化铝的溶解能力和反应时间。一般能增加电流效率０．５到１个百分点，降低吨铝电耗５０ｋＷｈ－－１００ｋＷｈ，但目前应用不是很广泛。这种阳极导电装置基本结构是由铝导杆、铝钢复合型钢爪横梁、低碳钢爪头，采用焊接组合而成，取消了爆炸焊片节能型铝钢复合结构阳极钢爪的设计。该技术由中国有色工业协会组织推广，经检验对比测试。阳极钢爪电压降平均下降１６ｍＶ～２０很广泛。用电解质代替冰晶石作为启动装炉用属于典型的循环利用，降低成本，节能降耗，目前已逐步在行业内认可，并推广开来。通过开发全石墨化阴极炭块，降低阴极压降，从４．４铝钢复合节能钢爪ｍｖ，吨铝可节电５０ｋｗｈ～６０ｋＷｈ，但目前应用不是４．５全电解质焙烧技术４．６全石墨化阴极而降低槽平均压降实现节能，能够降低槽电压２０ｍＶ～３０ｍＶ。实现吨铝降低６０ｋｗｈ一１００ｋＷｈ。２００９年第７期但石墨化阴极炭块由于比石墨质炭块耐冲刷性差，电解槽寿命有待检验，另外石墨化阴极炭块价格也比石墨质炭块要高，但从节能效益综合计算，还是值得推广。５轻金属·３７·再循环利用。加到电解槽内。由于电解槽槽罩密闭不严造成的净化效果差，需要加开排烟风机的数量。通过优化排烟风机控制系统，实现根据烟气含量自动控制排烟风机的开停及风门的大小，实现经济运行。６系统节能潜力５．１动力系统目前国内整流系统分为两类，二极管整流和可控硅整流。其中二极管整流效率偏低，经测试某些厂不足９６％的整流效率，造成整流损失吨铝高达５００ｋＷｈ～６００ｋＷｈ。而可控硅整流效率能达到９７％以上。但是由于整流设备价格贵。并且难以在生产中更换。５．２空压系统空压机用电折合吨铝耗电较高，主要与空压机的选型有关，某些类型的空压机效率不足８０％。可以逐步更换效率高的空压机，或实行变频改造，同时结合工序优化，实现氧化铝打料时间的集中开停的经济作业方式。５．３净化系统目前电解烟气采用干式净化。用新鲜氧化铝吸附烟气中氟化物，通过布袋收尘器形成含氟氧化铝，展望近期随着新型阴极结构高效节能铝电解槽试验成功，相关资料数据显示：槽电压降至３．８０伏，直流电耗达到１２２８１ｋＷｈ／ｔ—ＡＩ，其显著的节能效果无异于一次节能技术革命，吸引了业内众多专业人士的关注。新型阴极结构高效节能铝电解槽的发明将意味更多的类似的节能技术突破会随之而来，因此技术引导铝电解寻求并实现节能降耗突破，必将带来铝电解技术的一次革命，实现直流电耗低于１２０００ｋＷｈ的行业规划节能目标。参考文献：（１］冯乃祥．铝电解（Ｍ）．北京：化学工业出版社。２００６．【２］姚世焕．关于铝电解技术路线的讨论（Ｊ］．中国铝业，２００９，（２）：２—１４．［３）王建军．加快全电解质焙烧技术推广、实现中国铝电解工业节材降耗技术突破ｍ．中国铝业，２００８，（１１）：１６—１８．（责任编辑刘宝兰）籽毋毋毋始糟始（上接第２９页）（４）在大量试验和研究的基础上，通过改变焦粒层的厚度和不同区域的配比（通过粒度组合及成分组合的变化调整其电阻率）来优化对升温速度和温度分布的可控性。（５）考虑升温速度和整个焙烧时间的同时，在降低分流器和软连接压降、减轻工作量、尽快进入全电流焙烧期等方面改进分流器和软连接ｏ（６）加强对伸腿处温度变化的检测，摸索优化伸腿焙烧的办法。（７）空腔装炉的做法在增强槽内热对流，均匀温度分布方面有一定的积极作用，需要进一步的试验和总结。参考资料：【１］邱竹贤．铝电解（Ｍ］．北京：冶金工业出版社。１９８２．（２）田应甫．大型预焙铝电僻槽生产实践（Ｍ３．长沙：中南工大出版社。２００３．（３］廖贤安，张明凯．铝电解槽焙烧启动方法和发展动向（ＥＢ／ＯＬ］．中国铝电解网，２００８—０８—１５．（４３吴庆刚．等．大型预焙铝电解槽焙烧启动的过程控制与方法［ＥＢ／０Ｉ．］．中国铝电解网，２００８—０８—１５．［５３雹煤鸿骏铝业公司．３５０ｋＡ焙烧启动技术标准［ｚ）．（６］霍煤鸿骏铝业公司．３５０ｋＡ焙烧启动日志［ｚ）．３焙烧效果评述３０３６＃槽和４０３８＃槽在该厂此次焙烧启动中具有代表性。整个焙烧期间电压变化平缓，阳极电流分布比较均匀。全程升温速度适宜，但阶段性升温速度不太理想，最大升温速度偏大，温度分布偏差较大。整个焙烧时间较长（５天～６天），进入全电流焙烧过程太慢（７２ｈ后），后期焙烧升温太慢。最终焙烧温度不太理想。分流器发红比较严重，软连接和分流器太多，电耗损失多，安装、拆除和冷却工作量大。４结语（１）焦床焙烧的主要缺陷是升温速度难以控制，阴极表面温度分布不均，伸腿焙烧不良。需要积极摸索试验，寻找有效的改进措施。（２）３５０ｋＡ槽阴极面积增大，需增加测温点，增加测温频次，加强焙烧温度的监控。测温仪器和精度也需要改良。（３）３５０ｋＡ槽中部散热困难的问题在焙烧启动期就要引起重视。该厂曾出现启动后至灌铝期间中部钢棒孔处渗漏电解质的现象。Ｉ责任编辑刘宝兰）万方数据 铝电解技术节能的探讨
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丁立伟， DING Li-wei
究矿科澳铝业有限公司,山东,邹城,273500轻金属
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