背景

近年來，隨著電解鋁技術(shù)的進步與逐漸成熟，我國電解鋁生產(chǎn)取得了長足的發(fā)展。原鋁年產(chǎn)能達到1200萬噸，各地新建擴建電解鋁廠系列電流多數(shù)在200kA以上，年產(chǎn)能多數(shù)在20萬噸以上。然而，隨著能源問題的日益凸現(xiàn)，對于高能耗的電解鋁生產(chǎn)，如何推進生產(chǎn)節(jié)能，提高電流效率，是各生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注的熱點。由北京核心動力科技有限公司生產(chǎn)的全自動鋁電解質(zhì)初晶溫度測量設(shè)備為優(yōu)化電解過程，強化電流效率提供了強有力的技術(shù)手段。

電解鋁生產(chǎn)中，電能的消耗主要體現(xiàn)在電流效率上。國內(nèi)的電解鋁企業(yè)近年來通過技術(shù)改革、強化電流效率等有力措施，噸鋁電耗大幅度降低，電流效率已經(jīng)有較大的提高。但是，相對于國外電解鋁行業(yè)95%以上的電流效率而言，仍然存在著差距。而且，由于國內(nèi)各電解鋁廠的生產(chǎn)狀況存在著較大的差異，管理手段不盡相同，電流效率的控制效果也存在一定差異。

測量初晶溫度的意義

許多學(xué)者認為，在電解鋁生產(chǎn)中控制適宜的電解溫度、降低過熱度是提高電流效率的一個重要手段。在電解過程中，電解溫度應(yīng)高于初晶溫度，電解才可以順利地進行。在電解溫度與電解質(zhì)初晶溫度之間存在著過熱度，過熱度偏高，將會導(dǎo)致電解效率降低，造成能源浪費、生產(chǎn)成本升高。如果能夠選擇適宜的電解溫度，并調(diào)整電解質(zhì)中原料配比，控制過熱度在10℃左右，就會更有效的利用電能，減少無用的能源消耗，進而可以大幅度降低噸鋁電耗，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。

測量初晶溫度的技術(shù)難題

電解溫度(槽溫)往往由現(xiàn)場生產(chǎn)人員直接測量得到。但是，直接測量初晶溫度卻很難測量。一方面，由于電解槽在生產(chǎn)中不斷調(diào)整原料配比，造成初晶溫度的不斷變化;另一方面，傳統(tǒng)的測量初晶溫度的測試周期長，操作復(fù)雜，不能有效適應(yīng)當(dāng)前電解生產(chǎn)中大規(guī)模測試的需要。

測量初晶溫度主要有以下幾個方法：一、槽前測量方法。這種方法受人為操作因素影響較大，而且測量成本很高。國外某廠家的測量裝置每次測量時都需要耗費一只鉑銠熱電偶，單個樣品測試成本約10～20美元，使得生產(chǎn)廠家無法采用。二、爐體整體冷卻方法。將電解質(zhì)樣品置于鉑金坩堝內(nèi)，放置于一個試驗爐中，然后給試驗爐降溫，觀察降溫曲線。但是由于爐體的熱容量較大，坩堝受爐體影響，測量準確度不高，而且爐體的升降溫時間較長，測試一個樣品的時間很長，需要幾個小時才能完成一個樣品的測量。為了連續(xù)測量還需要不斷清洗坩堝中的廢料，費時費力，用于電解生產(chǎn)管理是不可能的。

由于缺乏有效的初晶溫度測量手段，沒有準確的數(shù)據(jù)為指導(dǎo)，使得鋁電解生產(chǎn)中過熱度遠大于10℃，一般在20℃～40℃。因此，準確測量初晶溫度，進而控制電解溫度、調(diào)節(jié)過熱度，使電解槽達到最佳狀態(tài)是目前我國電解鋁行業(yè)節(jié)能降耗的最簡單而又直接的現(xiàn)實手段。

全自動初晶溫度測量設(shè)備的應(yīng)用

采用高新技術(shù)的全自動初晶溫度測量設(shè)備正是為電解鋁節(jié)能降耗而研制的。該設(shè)備為大規(guī)模電解生產(chǎn)條件下快速、有效、準確地測量初晶溫度提供了有力的科技手段。該測量設(shè)備采用獨立加熱系統(tǒng)、三軸聯(lián)動設(shè)計，智能過程控制，整個測量周期無需人工干預(yù)，可以達到一鍵操作的效果，大大提高了測量效率。

測試過程采用保持爐體溫度，冷卻樣品坩堝，記錄步冷曲線的方法。由于坩堝的熱容量較小，減少了爐體降溫過程中爐膛溫度對測試過程的影響，既提高了測試精度，又縮短了測量時間。獨有分控系統(tǒng)較好地實現(xiàn)了測量過程的自動進行，測量速度快。每套設(shè)備可達到100～200樣品/8小時。新型的采樣系統(tǒng)保證了采集速度與精度。高精度測量傳感器提高了樣品的測試準確度。通過配套分析軟件，可以快速準確識別步冷曲線中出現(xiàn)的拐點，計算出初晶溫度。

一次性廉價坩堝的使用，既解決了清洗坩堝帶來的人力物力消耗，提高了測試效率，又控制了測試成本。熱電偶可多次重復(fù)使用，也降低了測試成本。測試每個樣品僅幾元錢。該設(shè)備使用方便、操作簡單、測量準確、自動化程度高，并有配套軟件和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，測試參數(shù)可設(shè)定與調(diào)整，能夠滿足不同電解生產(chǎn)條件下對初晶溫度的測量需要。

電解生產(chǎn)中，每臺電解槽都要定期取樣電解質(zhì)做分子比分析，同時采用這些樣品進行初晶溫度分析，再根據(jù)日常測試電解槽的電解溫度，就可以得出每臺電解槽的過熱度。利用電解槽的過熱度結(jié)合電解質(zhì)分子比來指導(dǎo)電解生產(chǎn)，可以有效的控制噸鋁電耗，節(jié)能降耗。實踐證明，根據(jù)過熱度來管理電解槽，管理效率高，控制效果明顯。初晶溫度測量的準確性可以保證電解溫度和過熱度調(diào)節(jié)的準確性，對于生產(chǎn)具有顯著的指導(dǎo)意義。

僅按照一個年產(chǎn)20萬噸的電解鋁廠計算，過熱度平均每降低10℃,節(jié)電效率可達到2%～3%，那么根據(jù)噸鋁電價6000元計算，每年就將節(jié)約成本近2000萬元。對于我國1200萬噸的電解鋁年產(chǎn)能而言，將節(jié)約電能折合為約34.3億度，按400g標煤/kWh折合標準煤近136.8萬噸。對于減少環(huán)境污染，節(jié)約國家資源都將帶來巨大的社會效益。

結(jié)語

隨著國家的宏觀調(diào)控政策的實施，政府對各個高能耗企業(yè)的清潔生產(chǎn)與節(jié)能生產(chǎn)愈加關(guān)注，并制定了節(jié)能降耗指標。然而，2006年我國并沒有實現(xiàn)預(yù)期節(jié)能4%的目標。2007年，各個電解鋁生產(chǎn)企業(yè)面臨著更為嚴格的節(jié)能要求與能源價格一路攀升的成本壓力。節(jié)能的根本在于調(diào)節(jié)生產(chǎn)，而科技手段對節(jié)能生產(chǎn)帶來的推進作用也愈加明顯，因此，越來越多的企業(yè)狠抓技術(shù)革新與生產(chǎn)管理，為企業(yè)帶來了新的發(fā)展?jié)摿?。相信全自動初晶溫度測量設(shè)備將會對電解鋁企業(yè)的科技節(jié)能帶來良好的推進作用。