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          中國電解鋁節能理論與技術取得重大突破
          河南有色金屬網站 www.jiancesou.com 時間:2022-07-22 10:38 來源:中國有色金屬報

          7月13日,中國有色金屬工業協會在河南鄭州組織召開科技成果評價會,對由鄭州大學、鄭州輕冶科技股份有限公司、河南中孚實業股份有限公司、河南省電力設計院有限公司等單位完成的“鋁電解槽雙端節能關鍵技術研究與開發”進行科技成果評價。專家組一致認為,該項目研究成果是我國電解鋁節能理論與技術的重大突破,取得了大幅度節能降碳的效果,對促進鋁工業科技進步具有重要的作用,經濟意義和社會意義巨大,為電解鋁工業落實國家碳達峰、碳中和目標提供了強有力的技術支撐和“中國方案”。


          參加科技成果評價會的專家組成員有:中國工程院院士殷瑞鈺、邱定蕃、王國棟、邱冠周、潘復生、聶祚仁、柴立元,以及賈明星、康義、楊斌、李紅霞、李劼、陳開斌、顏非亞、劉海石等共15位冶金、有色領域權威專家。中國有色金屬工業協會科技部主任張龍主持了簡短的開幕式。鄭州大學材料科學與工程學院院長、中國工程院院士何季麟、中孚實業總經理錢宇代表項目完成單位致辭。專家組組長、中國有色金屬工業協會原會長康義主持評價會。


          電解鋁是高耗能產業,生產1噸電解鋁約需消耗電能13000~14000kWh。然而,迄今為止,電解鋁的實際能量利用率仍不足50%,另外一半的能量散失在環境中。鄭州大學何季麟院士團隊經過多年研究開發,在鋁電解槽 “輸出端”節能領域進行了長期不懈的探索,相繼突破鋁電解槽熱特性優化控制理論、槽體散熱高效聚集及鋁電解回收熱能工業化應用等領域技術難題。通過與美國、挪威、加拿大等國家廣泛開展國際合作,研制成功具有自主知識產權的工業鋁電解槽雙端節能關鍵技術和成套工業系統(HORRS),并首次在400kA大型鋁電解槽上獲得成功,回收熱能與鞏義市城市供熱總站和300MW火電機組回熱系統實現聯網。

          專家組考察了400kA工業試驗槽、城市供熱及火力發電機組應用現場,項目總負責人、鄭州大學教授梁學民對項目研究成果做了詳細匯報。經過認真、熱烈地討論,評價專家形成以下綜合評價意見:


          一是項目技術創新程度高。該項目獲國家授權專利18件,其中,發明專利8件;出版專著1部。該項目針對電解鋁工業高耗能、高碳排放并且能量利用率低的特點,破解了傳統“輸入端節能”的技術瓶頸和“輸出端節能”的關鍵技術難點;創建了以能量流為調控變量、過熱度和爐幫形狀為目標的熱特性優化模型,實現了工藝技術條件在熱特性與磁流體穩定性控制中的“解耦”,構建了鋁電解槽雙端節能技術的基礎理論;開發了專用特種高效集熱器,滿足了電解車間大電流、高溫、強磁場和復雜空間要求,實現了電解槽側部高效集熱、能量流可控性和溫度場均勻分布的效果,使用安全可靠;開發了建立在鋁電解槽熱優化控制模型基礎上熱循環系統,通過電解槽多參數實時檢測,對電解槽熱特性進行動態精確調控和槽體散熱能量高效聚集;開發了“雙端節能”智能化工業系統,顯著優化反應過程、降低了電解鋁能耗,并成功與城市供熱系統和火力發電機組聯網,使回收熱能得到高效利用,首次實現了工業鋁電解槽的雙端節能。


          二是技術經濟指標先進。該項目在河南中孚實業400kA電解槽上實現降低槽電壓80mV~100mV,降低電解質過熱度4℃~5℃,并穩定控制在8℃~12℃,電流效率提高0.7%,實現輸入端噸鋁節電379kWh/tAl以上;輸出端實現節能420kWh/tAl以上;電解槽綜合節能(熱電合計)約6%,噸鋁節能780kWh,折合CO2減排500kg/tAl以上。


          三是技術難度大、復雜程度高。突破了理論研究、關鍵裝置研制和工業系統研發多項難題。


          四是技術重現性好、成熟度高。該項目開發的工業系統設計完善,自2021年3月11日以來,在河南中孚實業400kA電解槽上實現了長期連續、穩定運行,系統性能可靠,技術指標先進。


          五是技術創新對推動行業科技進步和提高市場競爭能力的作用具有非常重大的意義。該項目開辟了電解鋁工業節能降碳技術的新領域,為電解鋁工業實現國家“雙碳”目標提供技術支撐。


          六是經濟、社會效益顯著。該項目實施后使電解鋁能量利用率在現有基礎上提升5~6個百分點。預測推廣應用年節能達292億kWh,折合標準煤768萬噸,減少CO2排放約2000萬噸。


          項目整體技術達到國際領先水平,專家組建議加快其推廣應用。


          中國有色金屬工業協會節能環保處、河南省節能和能源中心、河南省有色金屬行業協會、河南省發改委碳達峰碳中和政策研究組等單位領導,內蒙古霍林郭勒市人大常委會主任白華帶領市政府代表團出席會議。東興鋁業、錦江集團、魏橋創業集團等典型電解鋁企業代表,國網河南能源服務公司、索通碳素公司等意向投資企業代表參加評價會。

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