一、技術(shù)名稱：鋁電解槽新型陰極結(jié)構(gòu)及焙燒啟動(dòng)與控制技術(shù)
二、適用范圍：有色金屬行業(yè)電解鋁企業(yè)
三、與該節(jié)能技術(shù)相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗現(xiàn)狀：
目前鋁電解直流電耗13000～13500kWh/T-Al，相當(dāng)于4.55～4.73tce/T-Al。2007年，全國(guó)鋁電解耗能占有色金屬行業(yè)的86％，占整個(gè)工業(yè)耗電的5.56％。
四、技術(shù)內(nèi)容：
1.技術(shù)原理
電解鋁生產(chǎn)采用熔鹽電解法，即將氧化鋁、冰晶石、氟化鋁等加入電解槽中，在直流電作用下，電解質(zhì)在電解槽內(nèi)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在陰極上析出鋁液，陽(yáng)極上析出CO2 和CO，鋁液用真空抬包抽出鑄造成鋁錠，陽(yáng)極逐漸消耗定期更換。采用鋁電解槽新型陰極技術(shù)，將現(xiàn)行電解槽的陰極結(jié)構(gòu)改變?yōu)樾滦偷碾娊獠坳帢O結(jié)構(gòu)和內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，達(dá)到減少鋁液波動(dòng)，提高陰極鋁液面穩(wěn)定性，提高電流效率，降低槽電壓和節(jié)能的目的。應(yīng)用國(guó)際上通用的以電解槽陰極表面溫度分布和垂直分布情況判定電解槽焙燒質(zhì)量的方法，以電解槽陰極和電解質(zhì)溫度為控制中心，對(duì)電解槽進(jìn)行合理焙燒，焙燒時(shí)間短，焙燒期間控制陽(yáng)極電流分布均勻，盡量降低焙燒過程對(duì)電解槽的熱沖擊；啟動(dòng)過程中，以電解槽的穩(wěn)定性為判定依據(jù)，控制電解槽的電壓變化，使電解槽快速轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)，提高電解槽槽壽命。
2.關(guān)鍵技術(shù)
1）通過改變現(xiàn)行鋁電解槽的陰極和內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，提高陰極鋁液面的穩(wěn)定性和電解槽的保溫性能，降低槽電壓，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
2）采用二段焙燒技術(shù)，提高焙燒質(zhì)量，縮短焙燒周期，使電解槽快速轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。
3.工藝流程
五、主要技術(shù)指標(biāo)：
槽電壓降低大于0.3V，電流效率提高大于0.5％，電耗降低大于1100kWh/T-Al。
六、技術(shù)應(yīng)用情況：
1）新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解槽技術(shù)：首先在重慶天泰鋁業(yè)公司168kA 鋁電解槽系列上進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，運(yùn)行一年多以來，槽電壓與對(duì)比電解槽相比降低0.3V，達(dá)到3.78V，電流效率平均提高1.3％，噸鋁節(jié)電1100kWh/t-Al，節(jié)能效果十分顯著。該技術(shù)在浙江華東鋁業(yè)首批63 臺(tái)200kA 鋁電解槽的應(yīng)用表明，噸鋁節(jié)電達(dá)到1100kWh/t-Al。目前天泰鋁業(yè)已改造30 多臺(tái)電解槽，華東鋁業(yè)已改造94 臺(tái)電解槽，并正在河南淅川鋁業(yè)、湖南創(chuàng)元鋁業(yè)、寧夏青銅峽鋁業(yè)公司等企業(yè)推廣應(yīng)用。
2）新型濕法焙燒啟動(dòng)技術(shù)：首先應(yīng)用于中國(guó)鋁業(yè)蘭州分公司350kA 電解系列，首批試驗(yàn)槽于2008 年5 月通電，至今共有80 臺(tái)350kA 電解槽使用此技術(shù)。運(yùn)行結(jié)果表明：電解槽焙燒時(shí)間由原來的72～96h 縮短到48h，電解槽工作電壓由原來的3～4 周轉(zhuǎn)入正?？s短到現(xiàn)在的1 周左右。電解槽在焙燒期間陰極升溫速度快且平穩(wěn)，陽(yáng)極、陰極電流分布均勻，電解槽啟動(dòng)后運(yùn)行平穩(wěn)，節(jié)省了能源和人力成本。該技術(shù)還應(yīng)用于華鷺鋁業(yè)、遵義鋁業(yè)、華澤鋁業(yè)等企業(yè)，效果良好。
七、典型用戶及投資效益：
典型用戶：中國(guó)鋁業(yè)蘭州分公司、重慶天泰鋁業(yè)公司、青銅峽鋁業(yè)集團(tuán)有限公司350kA 系列、浙江華東鋁業(yè)股份有限公司、河南淅川鋁業(yè)（集團(tuán)）有限公司、河南神火集團(tuán)有限公司、湖南創(chuàng)元鋁業(yè)公司
1）中國(guó)鋁業(yè)蘭州分公司。主要技改內(nèi)容：采用新型濕法焙燒啟動(dòng)技術(shù)改造80 臺(tái)350kA電解槽。相對(duì)于傳統(tǒng)的焙燒啟動(dòng)技術(shù)，每臺(tái)電解槽平均可節(jié)電8萬kWh，折合28tce，全系列啟動(dòng)一次節(jié)能6384tce。每臺(tái)350kA 電解槽在焙燒啟動(dòng)期間可創(chuàng)造節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益5.2 萬元，對(duì)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的288 臺(tái)350kA 電解槽系列來說，可創(chuàng)造節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益1500萬元。
2）重慶天泰鋁業(yè)公司。建設(shè)規(guī)模：年產(chǎn)6 萬噸170kA 新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解系列。
主要技改內(nèi)容：
①新型陰極電解槽陰極碳?jí)K制作與加工；
②陰極結(jié)構(gòu)改造；
③電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)改造；
④焙燒方法的技術(shù)升級(jí)；
⑤電解槽工藝與操作技術(shù)的改造；
⑥電解槽控制系統(tǒng)升級(jí)改造。
節(jié)能技改投資額11300 萬元，建設(shè)期6 個(gè)月，按節(jié)電1100kWh/T-Al 計(jì)，年可節(jié)電6600 萬kWh，折合2.31 萬tce/a；節(jié)煤3000t/a。按電價(jià)0.45 元/kWh 計(jì)算，年節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益3000 萬元，投資回收期3.8 年。
3）浙江華東鋁業(yè)。建設(shè)規(guī)模：年產(chǎn)15 萬噸新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解系列。主要技改內(nèi)容：在原200kA、240kA 電解系列上進(jìn)行新型陰極結(jié)構(gòu)高效節(jié)能鋁電解槽技術(shù)改造。
①新型陰極電解槽陰極碳?jí)K制作與加工；
②陰極結(jié)構(gòu)改造；
③電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)改造；
④焙燒方法的技術(shù)升級(jí)；
⑤電解槽工藝與操作技術(shù)的改造；
⑥電解槽控制系統(tǒng)升級(jí)改造。
節(jié)能技改投資額40000 萬元，建設(shè)期6 個(gè)月。按節(jié)電1100kWh/T-Al 計(jì)，年可節(jié)電16500萬kWh，折合5.78 萬tce。按電價(jià)0.45 元/kWh 計(jì)算，年節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益7425 萬元，投資回收期5.4 年。
八、推廣前景和節(jié)能潛力：
該技術(shù)可在全國(guó)鋁廠推廣應(yīng)用。預(yù)計(jì)到2015 年可在全國(guó)50％以上的鋁電解系列推廣使用該技術(shù)，按照鋁產(chǎn)量1000 萬t/a，噸鋁節(jié)電500～800kWh /T-Al 計(jì)，可節(jié)電60億kWh/a，折合210 萬tce/a。
二、適用范圍：有色金屬行業(yè)電解鋁企業(yè)
三、與該節(jié)能技術(shù)相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗現(xiàn)狀：
目前鋁電解直流電耗13000～13500kWh/T-Al，相當(dāng)于4.55～4.73tce/T-Al。2007年，全國(guó)鋁電解耗能占有色金屬行業(yè)的86％，占整個(gè)工業(yè)耗電的5.56％。
四、技術(shù)內(nèi)容：
1.技術(shù)原理
電解鋁生產(chǎn)采用熔鹽電解法，即將氧化鋁、冰晶石、氟化鋁等加入電解槽中，在直流電作用下，電解質(zhì)在電解槽內(nèi)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在陰極上析出鋁液，陽(yáng)極上析出CO2 和CO，鋁液用真空抬包抽出鑄造成鋁錠，陽(yáng)極逐漸消耗定期更換。采用鋁電解槽新型陰極技術(shù)，將現(xiàn)行電解槽的陰極結(jié)構(gòu)改變?yōu)樾滦偷碾娊獠坳帢O結(jié)構(gòu)和內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，達(dá)到減少鋁液波動(dòng)，提高陰極鋁液面穩(wěn)定性，提高電流效率，降低槽電壓和節(jié)能的目的。應(yīng)用國(guó)際上通用的以電解槽陰極表面溫度分布和垂直分布情況判定電解槽焙燒質(zhì)量的方法，以電解槽陰極和電解質(zhì)溫度為控制中心，對(duì)電解槽進(jìn)行合理焙燒，焙燒時(shí)間短，焙燒期間控制陽(yáng)極電流分布均勻，盡量降低焙燒過程對(duì)電解槽的熱沖擊；啟動(dòng)過程中，以電解槽的穩(wěn)定性為判定依據(jù)，控制電解槽的電壓變化，使電解槽快速轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)，提高電解槽槽壽命。
2.關(guān)鍵技術(shù)
1）通過改變現(xiàn)行鋁電解槽的陰極和內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，提高陰極鋁液面的穩(wěn)定性和電解槽的保溫性能，降低槽電壓，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
2）采用二段焙燒技術(shù)，提高焙燒質(zhì)量，縮短焙燒周期，使電解槽快速轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。
3.工藝流程
五、主要技術(shù)指標(biāo)：
槽電壓降低大于0.3V，電流效率提高大于0.5％，電耗降低大于1100kWh/T-Al。
六、技術(shù)應(yīng)用情況：
1）新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解槽技術(shù)：首先在重慶天泰鋁業(yè)公司168kA 鋁電解槽系列上進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，運(yùn)行一年多以來，槽電壓與對(duì)比電解槽相比降低0.3V，達(dá)到3.78V，電流效率平均提高1.3％，噸鋁節(jié)電1100kWh/t-Al，節(jié)能效果十分顯著。該技術(shù)在浙江華東鋁業(yè)首批63 臺(tái)200kA 鋁電解槽的應(yīng)用表明，噸鋁節(jié)電達(dá)到1100kWh/t-Al。目前天泰鋁業(yè)已改造30 多臺(tái)電解槽，華東鋁業(yè)已改造94 臺(tái)電解槽，并正在河南淅川鋁業(yè)、湖南創(chuàng)元鋁業(yè)、寧夏青銅峽鋁業(yè)公司等企業(yè)推廣應(yīng)用。
2）新型濕法焙燒啟動(dòng)技術(shù)：首先應(yīng)用于中國(guó)鋁業(yè)蘭州分公司350kA 電解系列，首批試驗(yàn)槽于2008 年5 月通電，至今共有80 臺(tái)350kA 電解槽使用此技術(shù)。運(yùn)行結(jié)果表明：電解槽焙燒時(shí)間由原來的72～96h 縮短到48h，電解槽工作電壓由原來的3～4 周轉(zhuǎn)入正?？s短到現(xiàn)在的1 周左右。電解槽在焙燒期間陰極升溫速度快且平穩(wěn)，陽(yáng)極、陰極電流分布均勻，電解槽啟動(dòng)后運(yùn)行平穩(wěn)，節(jié)省了能源和人力成本。該技術(shù)還應(yīng)用于華鷺鋁業(yè)、遵義鋁業(yè)、華澤鋁業(yè)等企業(yè)，效果良好。
七、典型用戶及投資效益：
典型用戶：中國(guó)鋁業(yè)蘭州分公司、重慶天泰鋁業(yè)公司、青銅峽鋁業(yè)集團(tuán)有限公司350kA 系列、浙江華東鋁業(yè)股份有限公司、河南淅川鋁業(yè)（集團(tuán)）有限公司、河南神火集團(tuán)有限公司、湖南創(chuàng)元鋁業(yè)公司
1）中國(guó)鋁業(yè)蘭州分公司。主要技改內(nèi)容：采用新型濕法焙燒啟動(dòng)技術(shù)改造80 臺(tái)350kA電解槽。相對(duì)于傳統(tǒng)的焙燒啟動(dòng)技術(shù)，每臺(tái)電解槽平均可節(jié)電8萬kWh，折合28tce，全系列啟動(dòng)一次節(jié)能6384tce。每臺(tái)350kA 電解槽在焙燒啟動(dòng)期間可創(chuàng)造節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益5.2 萬元，對(duì)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的288 臺(tái)350kA 電解槽系列來說，可創(chuàng)造節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益1500萬元。
2）重慶天泰鋁業(yè)公司。建設(shè)規(guī)模：年產(chǎn)6 萬噸170kA 新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解系列。
主要技改內(nèi)容：
①新型陰極電解槽陰極碳?jí)K制作與加工；
②陰極結(jié)構(gòu)改造；
③電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)改造；
④焙燒方法的技術(shù)升級(jí)；
⑤電解槽工藝與操作技術(shù)的改造；
⑥電解槽控制系統(tǒng)升級(jí)改造。
節(jié)能技改投資額11300 萬元，建設(shè)期6 個(gè)月，按節(jié)電1100kWh/T-Al 計(jì)，年可節(jié)電6600 萬kWh，折合2.31 萬tce/a；節(jié)煤3000t/a。按電價(jià)0.45 元/kWh 計(jì)算，年節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益3000 萬元，投資回收期3.8 年。
3）浙江華東鋁業(yè)。建設(shè)規(guī)模：年產(chǎn)15 萬噸新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解系列。主要技改內(nèi)容：在原200kA、240kA 電解系列上進(jìn)行新型陰極結(jié)構(gòu)高效節(jié)能鋁電解槽技術(shù)改造。
①新型陰極電解槽陰極碳?jí)K制作與加工；
②陰極結(jié)構(gòu)改造；
③電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)改造；
④焙燒方法的技術(shù)升級(jí)；
⑤電解槽工藝與操作技術(shù)的改造；
⑥電解槽控制系統(tǒng)升級(jí)改造。
節(jié)能技改投資額40000 萬元，建設(shè)期6 個(gè)月。按節(jié)電1100kWh/T-Al 計(jì)，年可節(jié)電16500萬kWh，折合5.78 萬tce。按電價(jià)0.45 元/kWh 計(jì)算，年節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益7425 萬元，投資回收期5.4 年。
八、推廣前景和節(jié)能潛力：
該技術(shù)可在全國(guó)鋁廠推廣應(yīng)用。預(yù)計(jì)到2015 年可在全國(guó)50％以上的鋁電解系列推廣使用該技術(shù)，按照鋁產(chǎn)量1000 萬t/a，噸鋁節(jié)電500～800kWh /T-Al 計(jì)，可節(jié)電60億kWh/a，折合210 萬tce/a。
