一、技術名稱：鋁電解槽新型陰極結構及焙燒啟動與控制技術
二、適用范圍：有色金屬行業(yè)電解鋁企業(yè) 適用范圍：
三、與該節(jié)能技術相關生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗現(xiàn)狀：目前鋁電解直流電耗 13000～13500kWh/T-Al，相當于 4.55～4.73tce/T-Al。2007年，全國鋁電解耗能占有色金屬行業(yè)的 86％，占整個工業(yè)耗電的 5.56％。
四、技術內(nèi)容：
1、技術原理
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，在直流電作用下，電解質(zhì)在電解槽內(nèi)發(fā)生電化學反應，在陰極上析出鋁液，陽極上析出CO2和CO，鋁液用真空抬包抽出鑄造成鋁錠，陽極逐漸消耗定期更換。采用鋁電解槽新型陰極技術，將現(xiàn)行電解槽的陰極結構改變?yōu)樾滦偷碾娊獠坳帢O結構和內(nèi)襯結構，達到減少鋁液波動，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。應用國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)溫度為控制心，對電解槽進行合理焙燒，焙燒時間短，焙燒期間控制陽極電流分布均勻，盡量降低焙燒過程對電解槽的熱沖擊;啟動過程中，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、關鍵技術
（1）通過改變現(xiàn)行鋁電解槽的陰極和內(nèi)襯結構，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，實現(xiàn)節(jié)能。
（2）采用二段焙燒技術，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
新型結構陰極碳塊制作加工↓設計構筑保溫型新型陰極結構電解槽↓實施新型鋁電解槽焙燒啟動技術啟動電解槽↓采用適合新型陰極結構電解槽的低槽電壓低鋁水平的鋁電解工藝新技術進行生產(chǎn)，實現(xiàn)槽電壓降低大于0.3V,電流效率提高>0.5%,電耗降低>1100kWh/T-Al
五、主要技術指標：
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、技術應用情況
（1）新型陰極結構鋁電解槽技術
首先在重慶天泰鋁業(yè)公司168kA鋁電解槽系列上進行工業(yè)試驗，運行一年多以來，槽電壓與對比電解槽相比降低0.3V，達到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。該技術在浙江華東鋁業(yè)首批63臺200kA鋁電解槽的應用表明，噸鋁節(jié)電達到1100kWh/t-Al。目前天泰鋁業(yè)已改造30多臺電解槽，華東鋁業(yè)已改造94臺電解槽，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)推廣應用。
（2）新型濕法焙燒啟動技術
首先應用于中國鋁業(yè)蘭州分公司350kA電解系列，首批試驗槽于2008年5月通電，至今共有80臺350kA電解槽使用此技術。運行結果表明：電解槽焙燒時間由原來的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)，陽極、陰極電流分布均勻，電解槽啟動后運行平穩(wěn)，節(jié)省了能源和人力成本。該技術還應用于華鷺鋁業(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：
典型用戶及投資效益： 典型用戶：中國鋁業(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）有限公司、河南神火 集團有限公司、湖南創(chuàng)元鋁業(yè)公司
1）中國鋁業(yè)蘭州分公司。主要技改內(nèi)容：采用新型濕法焙燒啟動技術改造 80 臺 350kA 電解槽。相對于傳統(tǒng)的焙燒啟動技術，每臺電解槽平均可節(jié)電 8 萬 kWh，折合 28tce， 全系列啟動一次節(jié)能 6384tce。每臺 350kA 電解槽在焙燒啟動期間可創(chuàng)造節(jié)能經(jīng)濟效益 5.2 萬元，對于一個標準的 288 臺 350kA 電解槽系列來說，可創(chuàng)造節(jié)能經(jīng)濟效益 1500 萬元。
2）重慶天泰鋁業(yè)公司。建設規(guī)模：年產(chǎn) 6 萬噸 170kA 新型陰極結構鋁電解系列。 主要技改內(nèi)容：①新型陰極電解槽陰極碳塊制作與加工；②陰極結構改造；③電解槽內(nèi)襯結構改造；④焙燒方法的技術升級；⑤電解槽工藝與操作技術的改造；⑥電解槽控制 系統(tǒng)升級改造。節(jié)能技改投資額 11300 萬元，建設期 6 個月，按節(jié)電 1100kWh/T-Al 計， 年可節(jié)電6600萬 kWh，折合2.31萬 tce/a；節(jié)煤 3000t/a。按電價 0.45 元/kWh 計算，年節(jié)電經(jīng)濟效益 3000 萬元，投資回收期 3.8 年。
3）浙江華東鋁業(yè)。建設規(guī)模：年產(chǎn)15萬噸新型陰極結構鋁電解系列。主要技改內(nèi)容：在原 200kA、240kA電解系列上進行新型陰極結構高效節(jié)能鋁電解槽技術改造。①新型陰極電解槽陰極碳塊制作與加工；②陰極結構改造；③電解槽內(nèi)襯結構改造；④焙 燒方法的技術升級；⑤電解槽工藝與操作技術的改造；⑥電解槽控制系統(tǒng)升級改造。節(jié) 能技改投資額 40000 萬元，建設期6個月。按節(jié)電1100kWh/T-Al計，年可節(jié)電 16500萬kWh，折合5.78萬tce。按電價 0.45 元/kWh計算，年節(jié)電經(jīng)濟效益7425萬元，投資回收期5.4年。
八、推廣前景和節(jié)能潛力： 推廣前景和節(jié)能潛力： 該技術可在全國鋁廠推廣應用。預計到2015年可在全國 50％以上的鋁電解系列推 廣使用該技術，按照鋁產(chǎn)量 1000萬t/a，噸鋁節(jié)電 500～800kWh/T-Al計，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) 適用范圍：
三、與該節(jié)能技術相關生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗現(xiàn)狀：目前鋁電解直流電耗 13000～13500kWh/T-Al，相當于 4.55～4.73tce/T-Al。2007年，全國鋁電解耗能占有色金屬行業(yè)的 86％，占整個工業(yè)耗電的 5.56％。
四、技術內(nèi)容：
1、技術原理
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，在直流電作用下，電解質(zhì)在電解槽內(nèi)發(fā)生電化學反應，在陰極上析出鋁液，陽極上析出CO2和CO，鋁液用真空抬包抽出鑄造成鋁錠，陽極逐漸消耗定期更換。采用鋁電解槽新型陰極技術，將現(xiàn)行電解槽的陰極結構改變?yōu)樾滦偷碾娊獠坳帢O結構和內(nèi)襯結構，達到減少鋁液波動，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。應用國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)溫度為控制心，對電解槽進行合理焙燒，焙燒時間短，焙燒期間控制陽極電流分布均勻，盡量降低焙燒過程對電解槽的熱沖擊;啟動過程中，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、關鍵技術
（1）通過改變現(xiàn)行鋁電解槽的陰極和內(nèi)襯結構，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，實現(xiàn)節(jié)能。
（2）采用二段焙燒技術，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
新型結構陰極碳塊制作加工↓設計構筑保溫型新型陰極結構電解槽↓實施新型鋁電解槽焙燒啟動技術啟動電解槽↓采用適合新型陰極結構電解槽的低槽電壓低鋁水平的鋁電解工藝新技術進行生產(chǎn)，實現(xiàn)槽電壓降低大于0.3V,電流效率提高>0.5%,電耗降低>1100kWh/T-Al
五、主要技術指標：
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、技術應用情況
（1）新型陰極結構鋁電解槽技術
首先在重慶天泰鋁業(yè)公司168kA鋁電解槽系列上進行工業(yè)試驗，運行一年多以來，槽電壓與對比電解槽相比降低0.3V，達到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。該技術在浙江華東鋁業(yè)首批63臺200kA鋁電解槽的應用表明，噸鋁節(jié)電達到1100kWh/t-Al。目前天泰鋁業(yè)已改造30多臺電解槽，華東鋁業(yè)已改造94臺電解槽，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)推廣應用。
（2）新型濕法焙燒啟動技術
首先應用于中國鋁業(yè)蘭州分公司350kA電解系列，首批試驗槽于2008年5月通電，至今共有80臺350kA電解槽使用此技術。運行結果表明：電解槽焙燒時間由原來的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)，陽極、陰極電流分布均勻，電解槽啟動后運行平穩(wěn)，節(jié)省了能源和人力成本。該技術還應用于華鷺鋁業(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：
典型用戶及投資效益： 典型用戶：中國鋁業(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）有限公司、河南神火 集團有限公司、湖南創(chuàng)元鋁業(yè)公司
1）中國鋁業(yè)蘭州分公司。主要技改內(nèi)容：采用新型濕法焙燒啟動技術改造 80 臺 350kA 電解槽。相對于傳統(tǒng)的焙燒啟動技術，每臺電解槽平均可節(jié)電 8 萬 kWh，折合 28tce， 全系列啟動一次節(jié)能 6384tce。每臺 350kA 電解槽在焙燒啟動期間可創(chuàng)造節(jié)能經(jīng)濟效益 5.2 萬元，對于一個標準的 288 臺 350kA 電解槽系列來說，可創(chuàng)造節(jié)能經(jīng)濟效益 1500 萬元。
2）重慶天泰鋁業(yè)公司。建設規(guī)模：年產(chǎn) 6 萬噸 170kA 新型陰極結構鋁電解系列。 主要技改內(nèi)容：①新型陰極電解槽陰極碳塊制作與加工；②陰極結構改造；③電解槽內(nèi)襯結構改造；④焙燒方法的技術升級；⑤電解槽工藝與操作技術的改造；⑥電解槽控制 系統(tǒng)升級改造。節(jié)能技改投資額 11300 萬元，建設期 6 個月，按節(jié)電 1100kWh/T-Al 計， 年可節(jié)電6600萬 kWh，折合2.31萬 tce/a；節(jié)煤 3000t/a。按電價 0.45 元/kWh 計算，年節(jié)電經(jīng)濟效益 3000 萬元，投資回收期 3.8 年。
3）浙江華東鋁業(yè)。建設規(guī)模：年產(chǎn)15萬噸新型陰極結構鋁電解系列。主要技改內(nèi)容：在原 200kA、240kA電解系列上進行新型陰極結構高效節(jié)能鋁電解槽技術改造。①新型陰極電解槽陰極碳塊制作與加工；②陰極結構改造；③電解槽內(nèi)襯結構改造；④焙 燒方法的技術升級；⑤電解槽工藝與操作技術的改造；⑥電解槽控制系統(tǒng)升級改造。節(jié) 能技改投資額 40000 萬元，建設期6個月。按節(jié)電1100kWh/T-Al計，年可節(jié)電 16500萬kWh，折合5.78萬tce。按電價 0.45 元/kWh計算，年節(jié)電經(jīng)濟效益7425萬元，投資回收期5.4年。
八、推廣前景和節(jié)能潛力： 推廣前景和節(jié)能潛力： 該技術可在全國鋁廠推廣應用。預計到2015年可在全國 50％以上的鋁電解系列推 廣使用該技術，按照鋁產(chǎn)量 1000萬t/a，噸鋁節(jié)電 500～800kWh/T-Al計，可節(jié)電60億 kWh/a，折合 210萬tce/a。
