鋁電解生產工藝節能途徑探究范文

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摘要：隨著能源趨緊和價格的不斷上漲以及環保要求日益提高，當今世界鋁電解技術向具有良好的發展前景、技術先進、大電流、大容量、預焙化鋁電解槽的方向發展。從企業自身利益來說，合理利用、節約能源資源可有效降低產品成本，提高經濟效益和市場競爭力。本文分析了能源節約的必要性，探討了鋁電解生產工藝流程及電解工藝節能具體措施。

關鍵詞：鋁電解；節能工藝；能耗

1能源節約的必要性

能源是國民經濟發展的物質基礎，近年來國民經濟快速增長，特別是高能耗產業發展迅速、城市化和工業化進程的加速、受居民消費結構升級換代等因素的影響，我國能源、資源消費快速增長。如果任由這種趨勢發展，隨著經濟規模的不斷擴大，能源、資源、生態環境對經濟增長的約束將逐漸加大，必將影響到未來社會經濟的可持續協調發展。因此，隨著能源趨緊和價格的不斷上漲以及環保要求日益提高，當今世界鋁電解技術向具有良好的發展前景、技術先進、大電流、大容量、預焙化鋁電解槽的方向發展，其目的在于提高勞動生產率，降低原料及能源消耗，解決環境污染問題，以求獲得良好的經濟效益。近幾年來，隨著我國鋁工業的發展，鋁電解技術進步很快。國內在經過多年的引進、消化、吸收、開發，電解鋁行業已具有了從200～600kA等多種類型的大型預焙鋁電解槽技術。從企業自身利益來說，合理利用、節約能源資源可有效降低產品成本，提高經濟效益和市場競爭力。

2鋁電解生產工藝流程及能耗

鋁電解生產采用熔鹽電解法，生產所需的原材料為氧化鋁、氟化鋁和陽極炭塊。電解的結果是陰極上得到熔融鋁和陽極上析出CO2。生產電解鋁的設備稱為電解槽，電解槽主要由炭素材料為主體的陽極、陰極以及鋼結構組成。電解槽的能耗分為化學反應能耗（包括分解氧化鋁等）和熱損失能耗，熱損失能耗包括導體熱損、熔池熱損及殼體熱損等。一般大型預焙槽的能耗在13kW•h／kg－Al左右，以13kW•h／kg－Al的能耗為例，預焙槽能源有效利用率僅50％左右。

3電解工藝節能措施

為進一步降低能耗，節約能源，在電解工藝設計中采取了以下措施：

（1）減小導體的電阻，其途徑是減小陰極鋼棒、電解質、導電母線等的電流密度，增大其電導率。

（2）減小陽極效應系數、縮短效應持續時間。

（3）通過開槽陽極，減小陽極氣泡電阻。

（4）采用高石墨化陰極炭塊，減少陰極壓降。

（5）通過采用大陰極結合磷生鐵澆注鋼棒技術，有效降低鋁液層水平電流，減少鋁液波動的幅度，從而降低極距。

（6）應用磁場模擬技術對母線斷面和電流分布進行設計，目的是改善槽內熔體的磁場分布特性，保證電解槽熔體區域垂直磁場梯度的均勻性，提高流體動力學穩定性，同時節省鋁母線投資和降低槽體系的電能消耗。

（7）對電解槽進行物理場模擬分析及優化設計，為穩定生產、節能降耗打下基礎。

（8）區域內襯結構設計。針對電解槽中部和邊部的不同環境和特點，考慮在電解槽內部不同區域采用不同結構的內襯設計，從而獲得更為理想的全槽熱平衡狀態。

（9）采用“電解槽不停電開停槽技術”，有效避免開停槽的系列停電。

（10）采用智能化的控制技術。通過對鋁電解槽基本狀況的測試分析，調整鋁電解槽的“靜態平衡”相關參數，使之與“動態平衡”控制產生的參數相匹配，以提高鋁電解槽的生產技術經濟指標。

（11）排煙管網采用雙排煙管系統。主排煙管負責電解槽正常運行（閉槽）時均勻穩定排煙，電解槽開槽操作時打開次排煙管加強排煙。雙排煙管系統避免了單排煙管系統開槽時調節風量對相鄰電解槽排煙的影響，提高了系統的集氣效率和排煙可靠性，有效減小了排煙管道的阻力損失，降低了系統能耗。

（12）電解車間排煙管網采用自平衡計算程序。通過精確計算各排煙支管間的阻力損失，確定各排煙支管上調節元件的開度，從而實現電解槽間平衡排煙的要求。同時，采用新型的調節元件用于排煙管網的煙氣平衡調節控制，自動實現管網煙氣量的“自平衡”，避免了現場的人工干預，調節精度高，有利于提高電解槽的集氣效率。

4節能效果分析

通過采用以上節能措施，對于一個年產50萬噸電解鋁的大槽型，鋁液噸鋁直流電耗可節約達130kW•h，就此一項，每年可節電6500萬kW•h。綜上所述，目前電解鋁采用的相關節能措施具有顯著節能效果，大大滿足了國家節能減排工作的要求。

參考文獻：

［1］劉業翔，李劼．現代鋁電解［M］．北京：冶金工業出版社，2008．

［2］楊玉卓，趙東方．論述鋁電解節能降耗的措施［J］．科技資訊，2013（9）：124.

作者：陳穎 單位：貴陽鋁鎂設計研究院有限公司