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科技手段 助力节能北京核心动力科技有限公司 王亮 韩伟 曾巍山西华泽铝电有限公司 蒋小林 张安全摘要：电解铝节能生产是当前各电解铝企业关注的重点与热点。通过测量电解质初晶温度进而得到每台电解槽的过热度，可以有效的控制吨铝电耗，是电解铝节能生产中最直接有效的技术方法。全自动初晶温度测量设备是一种新型的适合大规模电解生产条件下的初晶温度测量设备，将为电解铝节能生产带来有力的推进作用。关键词：初晶温度；测量；电解铝；节能生产背景近年来，随着电解铝技术的进步与逐渐成熟，我国电解铝生产取得了长足的发展。原铝年产能达到1200万吨，各地新建扩建电解铝厂系列电流多数在200kA以上，年产能多数在20万吨以上。然而，随着能源问题的日益凸现，对于高能耗的电解铝生产，如何推进生产节能，提高电流效率，是各生产企业关注的热点。由北京核心动力科技有限公司生产的全自动铝电解质初晶温度测量设备为优化电解过程，强化电流效率提供了强有力的技术手段。电解铝生产中，电能的消耗主要体现在电流效率上。国内的电解铝企业近年来通过技术改革、强化电流效率等有力措施，吨铝电耗大幅度降低，电流效率已经有较大的提高。但是，相对于国外电解铝行业95%以上的电流效率而言，仍然存在着差距。而且，由于国内各电解铝厂的生产状况存在着较大的差异，管理手段不尽相同，电流效率的控制效果也存在一定差异。测量初晶温度的意义许多学者认为，在电解铝生产中控制适宜的电解温度、降低过热度是提高电流效率的一个重要手段。在电解过程中，电解温度应高于初晶温度，电解才可以顺利地进行。在电解温度与电解质初晶温度之间存在着过热度，过热度偏高，将会导致电解效率降低，造成能源浪费、生产成本升高。如果能够选择适宜的电解温度，并调整电解质中原料配比，控制过热度在10左右，就会更有效的利用电能，减少无用的能源消耗，进而可以大幅度降低吨铝电耗，降低生产成本，提高企业效益。测量初晶温度的技术难题电解温度（槽温）往往由现场生产人员直接测量得到。但是，直接测量初晶温度却很难测量。一方面，由于电解槽在生产中不断调整原料配比，造成初晶温度的不断变化；另一方面，传统的测量初晶温度的测试周期长，操作复杂，不能有效适应当前电解生产中大规模测试的需要。测量初晶温度主要有以下几个方法：一、槽前测量方法。这种方法受人为操作因素影响较大，而且测量成本很高。国外某厂家的测量装置每次测量时都需要耗费一只铂铑热电偶，单个样品测试成本约1020美元，使得生产厂家无法采用。二、炉体整体冷却方法。将电解质样品置于铂金坩埚内，放置于一个试验炉中，然后给试验炉降温，观察降温曲线。但是由于炉体的热容量较大，坩埚受炉体影响，测量准确度不高，而且炉体的升降温时间较长，测试一个样品的时间很长，需要几个小时才能完成一个样品的测量。为了连续测量还需要不断清洗坩埚中的废料，费时费力，用于电解生产管理是不可能的。由于缺乏有效的初晶温度测量手段，没有准确的数据为指导，使得铝电解生产中过热度远大于10，一般在2040。因此，准确测量初晶温度，进而控制电解温度、调节过热度，使电解槽达到最佳状态是目前我国电解铝行业节能降耗的最简单而又直接的现实手段。全自动初晶温度测量设备的应用采用高新技术的全自动初晶温度测量设备正是为电解铝节能降耗而研制的。该设备为大规模电解生产条件下快速、有效、准确地测量初晶温度提供了有力的科技手段。该测量设备采用独立加热系统、三轴联动设计，智能过程控制，整个测量周期无需人工干预，可以达到一键操作的效果，大大提高了测量效率。测试过程采用保持炉体温度，冷却样品坩埚，记录步冷曲线的方法。由于坩埚的热容量较小，减少了炉体降温过程中炉膛温度对测试过程的影响，既提高了测试精度，又缩短了测量时间。独有分控系统较好地实现了测量过程的自动进行，测量速度快。每套设备可达到100200样品/8小时。新型的采样系统保证了采集速度与精度。高精度测量传感器提高了样品的测试准确度。通过配套分析软件，可以快速准确识别步冷曲线中出现的拐点，计算出初晶温度。一次性廉价坩埚的使用，既解决了清洗坩埚带来的人力物力消耗，提高了测试效率，又控制了测试成本。热电偶可多次重复使用，也降低了测试成本。测试每个样品仅几元钱。该设备使用方便、操作简单、测量准确、自动化程度高，并有配套软件和数据库系统，测试参数可设定与调整，能够满足不同电解生产条件下对初晶温度的测量需要。电解生产中，每台电解槽都要定期取样电解质做分子比分析，同时采用这些样品进行初晶温度分析，再根据日常测试电解槽的电解温度，就可以得出每台电解槽的过热度。利用电解槽的过热度结合电解质分子比来指导电解生产，可以有效的控制吨铝电耗，节能降耗。实践证明，根据过热度来管理电解槽，管理效率高，控制效果明显。初晶温度测量的准确性可以保证电解温度和过热度调节的准确性，对于生产具有显著的指导意义。仅按照一个年产20万吨的电解铝厂计算，过热度平均每降低10,节电效率可达到2%3%，那么根据吨铝电价6000元计算，每年就将节约成本近2000万元。对于我国1200万吨的电解铝年产能而言，将节约电能折合为约34.3亿度，按400g标煤/kWh折合标准煤近136.8万吨。对于减少环境污染，节约国家资源都将带来巨大的社会效益。结语随着国家的宏观调控政策的实施，政府对各个高能耗企业的清洁生产与节能生产愈加关注，并制定了节能降耗指标。然而，2006年我国并没有实现预期节能4%的目标。2007年，各个电解铝生产企业面临着更为严格的节能要求与能