电解铝生产节能减排技术研究

摘要：在当前中国工业领域中，节能减排工作可谓是重中之重。尤其是对于电解铝企业这样的耗能大户而言，40%的生产成本均来自于电力成本。因此对于电解铝企业而言，走节能减排技术生产不仅是企业生存发展需要，更是契合国家绿色发展战略理念的需要。

关键词：节能减排；电解铝；耗能大户；绿色发展

近些年来，在化解过剩产能方面国家下了很大的力气，尤其是涉及到电解铝行业的相关事件或政策就有不少。比如在2013年12月的《关于电解铝企业用电实行阶梯电价政策的通知》中，就规定了要将电解铝企业电解交流电耗与铝业电解用电价格挂钩，以此来倒逼落后电解铝产能退市。根据卓创监测数据统计显示，截至到2016年，我国电解铝落后产能累计达到了278.1万吨。此外，近六年来，我国电解铝行业基本处于亏损局面，暴利时代已经逝去，因此在这样的形势背景下，对于电解铝企业而言，通过借助于节能减排生产技术提高企业市场竞争力，创造更多收益变得尤为重要[1]。

1电解铝生产节能技术

1.1电解铝生产节能技术原理

工业铝电解槽的电能消耗量与平均电压以及电流效率这两个因素有着密切的关系，具体公式如下：W=2.980U/η公式中：W表示电能消耗量，单位kwh/t-AL；U表示平均电压，单位V；η表示电流效率，单位%。从上面的公式以及表1-1可以看到，电解铝生产要想实现节能，那么就需要从平均电压以及电流效率这两个重要影响电能消耗量的因素入手，一是降低平均电压，二是提高电流效率，而同时实现平均电压降低和电流效率提高就是电解铝生产实现节能降耗的最优努力方向[2]。

1.2电解铝生产节能对策

1.2.1低电压生产技术目前低电压生产技术已经在许多电解铝企业中获得了普遍应用，但低电压生产技术的应用需要注意以下几点：一是伴随槽电压的降低电解槽的稳定性也相应降低，所以需要更加可靠、稳定的电解槽控制系统来支持低电压生产技术的应用。倘若电解铝企业的电解槽控制系统无法满足低电压生产技术的应用条件的时候，有必须对电解槽控制系统进行再次优化升级，确保即使在低电压条件下电解槽也能够平稳运行。二是在槽工作电压的降低过程中，会减少电解槽热量输入，那么此时就需要对电解槽强化保温，使热量散发减少，逐步使阳极覆盖料的厚度增加，对烟气流速予以合理控制，并对散热孔尤其是角部做好保温。三是保持良好炉膛内型，这是继续降电压的关键。应根据膛内型情况，进行局部散热损失调整。四是工艺技术条件优化。通常情况下，伴随槽电压降低，点解嘲温也随相应逐步降低，从而逐渐增大了电解质粘度，导致氧化铝溶解能力降低，效应系数升高，最终使得电解槽稳定性降低，所以有必要适当提高铝水平以助槽况稳定，适当通过分子比的提高以提高氧化铝的溶解性和电解质的流动性和电导率，这也有利于控制阳极效应和减小极距的下降幅度，最终确保在低电压下电解槽能够平稳运行[3]。1.2.2提高电流效率如何在低槽电压这一前提下能够有一个较高的电流效率，是电解铝生产实现节能的关键。据相关研究结果表明，在槽电压相同的情况下，电流效率每提高1%，那么电能消耗就能够降低140kWh/t-Al左右，炭耗降低5kg/t-Al左右。而很多因素都会影响电解槽的电流效率，比如电解槽稳定性、电解温度、氧化铝浓度、分子比、极距、添加剂、非阳极投影面积、电流密度、换极、阳极电流分布、两水平、炉膛内形、电解质黏度、电解质过热度、界面张力等等。而且需要注意的是，这些影响因素并不是孤立的，往往一个因素的变化就会引起其他一个或多个因素的相应变化。但总的来说，对于电解铝企业而言，电解槽稳定性、炉帮厚度、分子比、电解温度、极距等是影响电流效率的主要因素。所有在实际生产过程中，企业应寻找出电流效率和低的极距的匹配关系，使电解槽运行于一个较佳的极距状态下。此外，保持良好的炉帮厚度和适当的铝水平，在低分子比和电解温度的情况下能够获得较高的电流效率[5]。

2电解铝生产减排技术

从国内电解铝企业目前实际运行情况的调查来看，受投资运行成本和治理技术等多种因素的影响，多数电解铝企业对其产生的二氧化硫尚无治理与控制，从而造成二氧化硫直接排放的污染现状。纵观当今，绝大多数电解铝企业电解烟气净化采用氧化铝干法净化治理工艺，但这仅对氟化物和烟粉尘去除效果较好，除氟效率≥98%，除尘效率≥99%。但近年来，国内有少数电解铝企业开始研究电解烟气脱硫脱氟除尘一体化技术。比如云南某电解铝企业建成“电解铝烟气脱硫脱氟除尘一体化土业试验示范装置”，脱硫效率≥90%，在减少二氧化硫排放、改善环境质量的同时，还能够将烟气中的二氧化硫转化为硫酸铰化肥产品，使资源循环利用得到了真正意义上的实现。其他电解铝企业也可以利用电解烟气脱硫脱氟除尘一体化技术来帮组企业同时实现氟化物、烟粉尘以及二氧化硫同时减排的目的。

3结语

电解铝行业进行节能减排，不仅是相应国家绿色发展战略的需要，同时更是提升自身市场竞争力的需要，为了在激烈的市场竞争中赢得生存与发展，电解铝生产企业必须更加重视节能减排工作，积极探索和应用先进的技能减排技术，依靠先进的节能减排技术，大力发展循环经济，努力将电解铝行业建设成为环境友好型和资源节约型的产业。希望能借本文的研究结果给予相关人员一定参考借鉴，但需要注意的是，由于各个企业生产工艺的不同，所以开展节能减排工作一定要结合企业自身实际情况来进行。

参考文献

[1]李积良.浅谈进一步加强电解铝企业节能减排的重要意义[A].中国有色金属学会:,2010:4.

[2]杨刚.电解铝节能减排实践探索[J].有色冶金节能,2014,30(01):8-11.

[3]张新陇.电解铝企业实现节能减排新举措的启示[J].世界有色金属,2013,(S1):100-103.

[4]侯光辉,邱仕麟,柴登鹏.浅议铝电解工业的节能减排[J].轻金属,2010,(08):27-31.

[5]佘海波,张廷安.科技进步推进电解铝工业的循环经济和节能减排[J].轻金属,2010,(02):3-6.

作者：张宁 陈伟 单位：国家电投宁夏能源铝业青铜峡铝业分公司350kA电解车间