“铝电解槽双端节能关键技术研究与开发”成果国际领先电解铝节能降碳“中国方案”出炉
“铝电解槽双端节能关键技术研究与开发”成果国际领先电解铝节能降碳“中国方案”出炉
7月13日，中国有色金属工业协会在河南郑州组织召开科技成果评价会，对由郑州大学、郑州轻冶科技股份有限公司、河南中孚实业股份有限公司、河南省电力设计院有限公司等单位完成的“铝电解槽双端节能关键技术研究与开发”进行科技成果评价。专家组一致认为，该项目研究成果是我国电解铝节能理论与技术的重大突破，取得了大幅度节能降碳的效果，对促进铝工业科技进步具有重要的作用，经济意义和社会意义巨大，为电解铝工业落实国家碳达峰、碳中和目标提供了强有力的技术支撑和“中国方案”。
参加科技成果评价会的专家组成员有：中国工程院院士殷瑞钰、邱定蕃、王国栋、邱冠周、潘复生、聂祚仁、柴立元，以及贾明星、康义、杨斌、李红霞、李劼、陈开斌、颜非亚、刘海石等共15位冶金、有色领域权威专家。中国有色金属工业协会科技部主任张龙主持了简短的开幕式。郑州大学材料科学与工程学院院长、中国工程院院士何季麟、中孚实业总经理钱宇代表项目完成单位致辞。专家组组长、中国有色金属工业协会原会长康义主持评价会。
电解铝是高耗能产业，生产1吨电解铝约需消耗电能13000～。然而，迄今为止，电解铝的实际能量利用率仍不足50%，另外一半的能量散失在环境中。郑州大学何季麟院士团队经过多年研究开发，在铝电解槽 “输出端”节能领域进行了长期不懈的探索，相继突破铝电解槽热特性优化控制理论、槽体散热高效聚集及铝电解回收热能工业化应用等领域技术难题。通过与美国、挪威、加拿大等国家广泛开展国际合作，研制成功具有自主知识产权的工业铝电解槽双端节能关键技术和成套工业系统（HORRS），并首次在400kA大型铝电解槽上获得成功，回收热能与巩义市城市供热总站和300MW火电机组回热系统实现联网。
专家组考察了400kA工业试验槽、城市供热及火力发电机组应用现场，项目总负责人、郑州大学教授梁学民对项目研究成果做了详细汇报。经过认真、热烈地讨论电解铝准入能耗《中国有色金属报》，评价专家形成以下综合评价意见：
一是项目技术创新程度高。该项目获国家授权专利18件，其中，发明专利8件；出版专著1部。该项目针对电解铝工业高耗能、高碳排放并且能量利用率低的特点，破解了传统“输入端节能”的技术瓶颈和“输出端节能”的关键技术难点；创建了以能量流为调控变量、过热度和炉帮形状为目标的热特性优化模型，实现了工艺技术条件在热特性与磁流体稳定性控制中的“解耦”，构建了铝电解槽双端节能技术的基础理论；开发了专用特种高效集热器“铝电解槽双端节能关键技术研究与开发”成果国际领先电解铝节能降碳“中国方案”出炉，满足了电解车间大电流、高温、强磁场和复杂空间要求，实现了电解槽侧部高效集热、能量流可控性和温度场均匀分布的效果电解铝准入能耗《中国有色金属报》，使用安全可靠；开发了建立在铝电解槽热优化控制模型基础上热循环系统，通过电解槽多参数实时检测，对电解槽热特性进行动态精确调控和槽体散热能量高效聚集；开发了“双端节能”智能化工业系统电解铝准入能耗《中国有色金属报》，显著优化反应过程、降低了电解铝能耗“铝电解槽双端节能关键技术研究与开发”成果国际领先电解铝节能降碳“中国方案”出炉，并成功与城市供热系统和火力发电机组联网，使回收热能得到高效利用，首次实现了工业铝电解槽的双端节能。
二是技术经济指标先进。该项目在河南中孚实业400kA电解槽上实现降低槽电压80mV~100mV，降低电解质过热度4℃~5℃，并稳定控制在8℃~12℃，电流效率提高0.7%，实现输入端吨铝节电/tAl以上；输出端实现节能/tAl以上；电解槽综合节能(热电合计)约6%，吨铝节能，折合CO2减排500kg/tAl以上。
三是技术难度大、复杂程度高。突破了理论研究、关键装置研制和工业系统研发多项难题。
四是技术重现性好、成熟度高。该项目开发的工业系统设计完善，自2021年3月11日以来，在河南中孚实业400kA电解槽上实现了长期连续、稳定运行，系统性能可靠，技术指标先进。
五是技术创新对推动行业科技进步和提高市场竞争能力的作用具有非常重大的意义。该项目开辟了电解铝工业节能降碳技术的新领域，为电解铝工业实现国家“双碳”目标提供技术支撑。
六是经济、社会效益显著。该项目实施后使电解铝能量利用率在现有基础上提升5~6个百分点。预测推广应用年节能达292亿kWh，折合标准煤768万吨，减少CO2排放约2000万吨。
项目整体技术达到国际领先水平，专家组建议加快其推广应用。
中国有色金属工业协会节能环保处、河南省节能和能源中心、河南省有色金属行业协会、河南省发改委碳达峰碳中和政策研究组等单位领导，内蒙古霍林郭勒市人大常委会主任白华带领市政府代表团出席会议。东兴铝业、锦江集团、魏桥创业集团等典型电解铝企业代表，国网河南能源服务公司、索通碳素公司等意向投资企业代表参加评价会。
