我校成功开发出高效节能型铝电解工艺及其控制技术

2013年11月14日 17:13  点击:[]

5月25日,我校和郑州龙祥铝业有限公司共同完成的“预焙铝电解槽电流强化与高效节能综合技术的开发及应用”项目顺利通过了由中国有色金属工业协会和河南省科学技术厅在河南荥阳共同主持召开的科技成果鉴定会。中国有色金属工业协会、河南省科学技术厅、河南省发展和改革委员会、河南省工业和信息化厅、郑州市科技局、荥阳市市委市政府等领导出席了会议。与会领导和专家对项目成果给予了高度评价,鉴定委员会专家一致认为该项目“在不改变原有铝电解槽结构的条件下,实现了高效、节能、减排、增产,取得了显著的经济效益和社会效益,整体技术达到国际领先水平,具有广阔的推广应用前景”。
    目前,我国电解铝行业普遍存在着预焙铝电解槽生产中阳极电流密度偏低,导致单位产能偏低,难以实现高电效、低电耗与低排放的节能减排目标的问题。众所周知,铝电解工业属于高能耗行业,节能环保是全世界追求的目标。美国在2003年发表的《铝工业发展指南》中把力争将原铝直流电单耗11000kWh/t-Al作为今后中长期20年铝电解技术发展目标。2009年初我国在《有色金属产业调整振兴规划》中也提出未来三年将铝电解原铝直流电耗降到12500kWh/t-Al以下,并指出,通过前沿技术的研发,原铝平均直流电耗力争降至12000kWh/t-Al,以此作为即将出台的铝行业准入条件之一。尽管我国铝电解总体技术装备水平已跨入世界先进行列,但是以2008年国内最好的原铝直流电单耗指标12826kWh计算,离目标值12000kWh还差826kWh。如果仅依靠现有的装备和技术,进一步降低电耗的空间非常小,必须突破传统思维,实现高效节能型的铝电解工艺与技术,才能达到既定目标,实现铝工业的可持续发展。
    基于此,我校校长助理、冶金科学与工程学院院长李劼教授带领的课题组经过大量理论与实验室研究,创造性地提出了以降低极距和强化电流为核心的“五低-三窄-一高”(低电压、低温、低过热度、低氧化铝浓度、低阳极效应系数、窄物料平衡工作区、窄热平衡工作区、窄磁流体稳定性调节区、高阳极电流密度)的高效节能铝电解工艺技术。为了满足“五低-三窄-一高”工艺技术条件下电解槽高效平稳运行的要求,课题组开发出基于多目标(高电效、低电耗、低排放、高稳定)综合优化、多参数临界状态动态智能辨识的智能多环(物料平衡、热平衡和稳定性)协同优化与控制技术,通过调整电解槽工艺并改进控制策略,在不对电解槽停产改造(即不改变电解槽结构)的前提下,实现了电解槽电流大幅度强化(12.5%)和显著节能(8.5%)的双重目标。
    经2009年8月至2010年4月全系列134台电解槽工业应用考核表明,该项目成功地将一个技术相对落后的160kA级铝电解系列升级为一个高效节能型180kA级铝电解系列,产量提高了12.5%,阳极效应系数降低到0.02次/槽?日,平均电流效率提高了1个百分点,平均直流电耗为12400kWh/t-Al,吨铝节电1100~1200kWh,节能效果显著。该项目成果在全行业推广后,年节电可达120亿千瓦时,每年可新增经济效益超50亿元,并使铝电解温室气体排放大幅降低。

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