摘 要：笔者结合多年工作经验，深入分析新型节能槽应用的背景和内容，并重点阐述其在二厂二段二、五区的应用实际情况，其取得的节能效果非常显著，希望通过本文的论述，可以给相关专业人员提供借鉴与参考。
关键词：铝电解技术；新型节能槽；效果
前 言
作为世界上数一数二的电解铝大国，近些年来，中国的电解铝生产能力进一步有所提升，产业规模的扩张也十分的明显。电解铝产业往往具备“三高”特性：能量耗费高、污染高、资源消耗高。众所周知市场经济是具有周期性的，一旦经济处于下滑期之中，我国的电解铝产业就会受到较大的影响，与此同时该行业业内竞争十分的激烈，优胜劣汰的竞争机制往往会浪费国家的资源扶持。故而，我们应该进一步提升产业技术，让基础产业迸发出全新的活力，让夕阳产业成为国家产业的中流砥柱。而要想实现这一点，我们就应该研究探讨有关的节能电解技术，进一步瓦解电解铝业能耗高不环保的弊端，从而推动行业的发展。
1 铝电解槽节能发展的背景
1.1原材物料价格高涨
近两年来，生产原材料的投入成本逐渐上升，而原材料价格的上升是成本上涨的关键因素，多种原材料价格出现快速上涨。从整体来看，电解铝原材料价格进一步抬头的趋势非常明显，对铝电解节能发展提出了更高的要求。
1.2企业环保投入增加
电解铝的生产过程之中会产生许多种对大气、水体、土壤造成严重污染的电解废弃物。这些废弃物的形态也往往不尽相同，最为常见的就是气态与固态的废弃物，如果不处理好，一方面会造成环境的污染与生态的破坏，另一方面也会严重威胁周边居民的身体健康，对行业的可持续发展造成恶劣的影响。因此，我们应该进一步优化相关的废弃物处理整治措施与制度，对气态污染物、污水和固体污染物进行实时防控，严格确保企业污染物的排放总量符合国家规定与行业要求。为了有效的应对铝电解造成的环境污染，必须投入大量资金，增加了企业的环保投入。
1.3铝产品市场低迷
近几年以来，我国国内铝产品市场持续低迷，造成产能过剩，铝产品价格也一直不理想，如若不立即进行生产工艺的节能改造，就会对铝生产企业造成严重的影响，因此铝电解新型节能槽的推广成为当前的重大课题。
2 电解槽的电能利用情况
在铝电解新型节能槽中，电能的使用去向主要有电化学反应、维持电解温度和散热损失等，其中有效利用电能48%，散热损失电能52%。
2.1电化学反应
电化学反应之中时常会有电极反应随同发生并产生氢气、氧气或者氯气，而这些气体往往是以气泡的形式存在，一旦这些气泡出现就会附着电极的外表面上，减小了电极的活性面积，进而使得电极的表面上出现明显的电位差，与此同时这种气泡的附着还会使得电流的密度不均匀分布，造成电极出现阴极与阳极的区分。倘若电极的表面有过多的气泡附着，就有可能在表面上出现一层气态膜状物，进而使得电极无法正常发挥自身的电解作用。此外，这些通过电极反应产生的气泡并不仅仅会附着于电极表面，还会散布在电解液之中，造成本来为单纯液态的电解液转化成为气液混合的形态，导致电解液本应该具备的导电率显著下降。如果想要确保该反应还能够正常地开展，就应该进一步加高槽电压，而这样做必然会使得整个过程消耗的能耗进一步提升。
2.2维持电解温度
在铝电解生产过程中，电解温度是电解槽平稳运行的一个重要工艺技术条件，电解温度直接影响了电解槽的运行状况和工艺技术条件，实践证明，电解温度的降低对于电流效率的提高是非常有利的，从而在控制电解温度的同时造成电解槽的波动，因此，电解温度的控制方法和控制思路是很值得分析和探讨的。
2.3散热损失
在铝电解新型节能槽的应用中，电解槽的电能中有52%损耗在散热方面，造成了能力的损失。为了有效的提升能量使用效率，要加强对控制散热措施的研究。
3 电解槽的散热分析
3.1电解槽的散热通道
一般而言，电解的容量越高，电解槽剩余的热量也会进一步提升，倘若这些余热无法获得一定渠道挥散而出，电解槽的电解过程就会面临热平衡不均匀不平衡的情况，进而使得电解槽的容易出现腐蚀，电解槽的使用寿命也会进一步缩短，加重了电解过程之中的材料损耗与能源损耗。一般而言，在铝电解槽的工作过程中，主要的散热通过有导电材料散热、烟气散失、操作面及炉面散热、槽壳侧部散热和槽壳底部散热等。
3.2电解槽加装内保温材料
为了有效控制电解槽的散热，从人们冬天加衣服保暖得到启发，可以在电解槽加装内保温材料，有效阻止热量的流失，提升能力的使用效率。低电压低能耗电解槽在运行过程中，常出现电解槽热敏感性能增强，换极后电压摆增多，电解质发粘、萎缩，电解质水平保持困难，严重时角部伸腿过大，出现顶断阳极导杆的现象。此现象在良好的极上保温、精细的电解槽外部保温和很低的铝水平下仍不能避免，最后不得不被迫提高一定的电压，可以说目前制约电解槽较低电压生产的因素已不在是极距过低的问题，而是电解槽的保温性能问题。
为使低电压生产槽保持热平衡，公司技术研发小组随即开展对420KA电解槽侧部进行内保温试验研究，拟减少电解槽热量的散失从而增大电解质液的流动性，促进氧化铝的溶解，改善电解质的工作状态，增强电解槽的稳定性，在较低的工作电压下实现提高的电流效率、降低电能消耗的目的。
3.2.1保温材料的选择
通过对目前市场上和行业内普遍采用的保温材料进行对比（如图1所示），适用于铝电解生产的保温材料中纳米孔超级绝热板性能优异，导热系数最低。纳米绝热板是利用具有优异高温阻隔性能的纳米多孔结构材料并叠夹耐热布料，压制而成的绝热板材。该产品有着优异的绝热性能，并且轻薄、耐高温，节能降耗效果显著优于传统绝热材料。
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图1 不同材料导热系数对比图
纳米孔绝热板与传统绝热相比其据有以下优点：
①高温下，有足够的耐压强度，厚度方向极小的收缩；
②具有高的耐火性能，使用温度高；
③低的导热系数。
3.2.2保温方法研究
①根据420KA电解槽的尺寸、形状和电解槽不同部位保温的需要，课题确定试验电解槽从槽壳钢棒孔底部开始向上全部保温，底部不保温（如图2、3所示）。
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图2 420KA电解槽端头保温位置及尺寸图
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图3 420KA电解槽大面保温位置及尺寸图
②根据电解槽不同部位的散热量，对电解槽侧部不同部位的保温材料厚度进行优化
4新型节能槽的节能效果
新型节能槽已运用于二厂二段二、五区，从四月份开始陆续通电投入运行，到目前为止，部分电解槽运行已半年左右，目前槽况运行平稳，电压低至3.95V左右运行，而一段一、六区电压为4.08V，新槽型的应用降低可工作电压130mv，吨铝降低电耗为400KW.h/t-Al，节能效果显著。
通过优化电解槽保温方式，提升了电解槽的保温性能，优化电解槽在低电压保温生产状态下的综合技术条件，使电解槽在低电压的条件下得以维持稳定高效的生产状态。由此可知，该项技术可以进行大范围的推广和普及使用，相信在市场上也会取得巨大的成功，获得人们的认可和推崇。
5 新型节能槽实施的难点及应对策略
5.1新型节能槽实施的难点
焙烧升温梯度大，阴极局部温度高，阴极隆起量大。启动期间高温难控，阴极出现裂纹，甚至造成早期破损。电解槽炉膛建立难度大，电解槽寿命缩短。国内企业的应用存在破损问题。
5.2新型节能槽实施应对策略
（1）焙烧规程优化，焦粒铺设方式优化，拆分流器电压降低到2.8V。（2）启动电压控制，启动电压由7.5V-8.0V降低到6.5V-7.0V。（2）灌铝量调整，灌铝量由28吨，提高到30吨。（4）灌铝后电压梯度下降，按先快后慢的电压下降梯度，促进炉膛的形成。
结 语
综上所述，电解铝企业是能耗十分之高而且可能会带来一定环境污染的企业，现如今，我国大力提倡节能减排，倡导企业的可持续发展，这也意味着以往铝电解企业不顾污染问题一味牟利的高利润时代已经过去了，对于电解企业而言，当前最需要去探索与思考的就是怎样显著降低自身可能带来的电能损耗，如何进一步减少散热损失从而真正意义上提升能源的使用率，如何让铝电解企业能够在业内站稳脚跟并拥有更强的市场竞争力，这些问题虽难，但确实有关企业想要拯救铝电解业的当务之急。
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