资源描述
建设项目环境影响报告表 （试 行） 项 目 名 称： 建设单位（盖章）： 编制日期： 2014 年 1 月 国家环境保护总局制 湖南创元铝业有限公司 湖 南创元铝业有限公司 300kA 铝电解系统集成节能改造项目 建设项目环境影响报告表 编制说明 建设项目环境影响报告表由具有从事环境影响评价工作资质的单位编制。 1. 项目名称 指项目立项批复时的名称，应不超过 30 个字（两个英文字段作一个汉字）。 2. 建设地点 指项目所在地详细地址，公路、铁路应填写起止地点。 3. 行业类别 按国标填写。 4. 总投资 指项目投资总额。 5. 主要环境保护目标一一指项目区周围一定范围内集中居民住宅区、学校、医院、保护文物、风景名胜区、水源地和生态敏感点等，应尽可能给出保护目标、性质、规模和距厂界距离等。 6. 结论与建议一一给出本项目清洁生产、达标排放和总量控制的分析结论，确定污染防治措施的有效性，说明本项目对环境造成的影响，给出建设项目环境可行性的明确结论。同时提出减少环境影响的其它建议。 7. 预审意见 由行业主管部门填写答复意见，无主管部门项目，可不填。 8. 审批意见 由负责审 批该项目的环境保护行政主管部门批复。 评价单位： 湖南省环境保护科学研究院（ 公章） 项目负责人： 谭波 审 核： 唐秋香 评价人员情况 填表人 从事专业 职 称 上岗证书号 职 责 签 名 谭波 环境工程 工程师 环评工程师登记证A27020380500 号 项目负责 黄双双 环境工程 高级工程师 环评岗证字第A27020011 号 工程分析 付惠麟 环境工程 工程师 / 环境质量现状 环境影响评价证书 彩色缩印件 (贴此处 ) 创元铝业铝电解系统集成节能改造 湖南省环境保护科学研究院 1 建设项目基本情况 项目名称 湖南创元铝业有限公司 300kA 铝电解系统集成节能改造项目 建设单位 湖南创元铝业有限公司 法人代表 邓南方 联系人 马薇薇 通讯地址 湖南省常德市桃源县盘塘镇 联系电话 13875996912 传真 邮政编码 415702 建设地点 湖南省常德市桃源县盘塘镇 审批部门 批准文号 建设性质 技术改造 行业类别及代码 C33-有色金属冶炼及压延加工业 占地面积 (平方米 ) 绿化率 (%) 总投资 11429 万元 其中：环保 投资 15 万元 环保投资 占总投资比例 0.13% 工程内容及规模： 一、项目由来 1.建设单位简介 湖南创元铝业有限公司于 2003 年建成投产，目前 已建成 2 30 万千瓦电厂 、 33 万吨电解铝、 20 万吨阳极、 192kt/a 铸轧卷、 30kt/a 吨铝线杆、 100kt/a 吨圆铸棒 的产业规模，形成较完整的产业链， 主要产品为高品质低硅低铁铝锭、铝铸轧卷、阳极等， 产品在国际国内市场上供不应求 。 创元铝业是华南地区重要的铝锭及铝制品出口基地 ， 电解铝的市场份额占到了全省的90以上，创造了高速建厂、高效经营、高质发展的奇迹，被国家确定为鼓励做大做强的 24家大型电解铝企业之一。 创元铝业 是湖南有色金属工业“十一五”发展规划中重点培育的五大产业集群中“常德电解铝及其加工”集群的核心企业和省政府重点调度协调服务企业。公司 地处湖南省常德市桃源县盘塘镇的回龙庵村 ，厂区占地面积 2600 亩， 总资产近 76 亿元，现有员工 3000 余人 ，厂 内 创元铝业铝电解系统集成节能改造 湖南省环境保护科学研究院 2 水、电、气等公用工程以及机修、电修、仪修、分析、计量和各种生活福利 设 施均配备齐全，厂址处于石长铁路桃源站（盘塘站）所在地，厂区已建成铁路专用线，长沙至张家界高速公路在回龙庵村设有与桃源火车站（盘塘站）公、铁路相连的互通道，沅水港距厂址 26.4km，交通条件十分便利。 公司先后通过了 ISO9001 质量体系认证，以及 ISO14001 环境管理、 OHSAS18000 职业健康安全管理三大体系认证。创元铝业始终坚持 “安全第一、质量第一、环保第一 ”的战略方针，坚持 “高标准、严管理、争一流 ”的管理理念，推进精益生产，精简高效；高起点、高投入，强化技改研发与环保设施建设，积极推进节能减排与清洁生产，不断优化制度与标准，目前各项环保指标均优于国家控制标准，被国家环境保护部推荐为在环境保护方面做出良好表率的优秀企业代表，获得 2011 年低碳中国暨首届节能减 排突出贡献企业称号。 2.项目背景 2013 年 7 月，为进一步加强铝行业管理，遏制铝行业重复建设，化解电解铝产能过剩矛盾，规范现有铝企业生产经营秩序，引导废铝再生利用行业有序发展，提升资源综合利用率和节能环保水平，推动铝行业结构调整和产业升级，促进铝行业持续健康发展，国家工业和信息化部制定铝行业规范条件，明确要求：新建和改造的电解铝锭综合交流电耗必须低于13200kWh/t-Al，电流效率原则上不应低于 93%。不符合交流电耗规范条件的现有企业要通过技术改造节能降耗，在 “十二五 ”末达到新建和改造企业能耗水平 。 创元铝业作为符合环境保护规定的第一批 21家电解铝生产企业之一，对节能减排工作更是积极推进，为此，创元铝业把节能减排作为调整优化结构，转变电解铝生产发展方式的突破口，大力采用节能减排先进工艺技术和节能措施，包括提出建设本工程项目，使企业的发展建立在节约能源和环境保护的基础上，真正实现协调和可持续发展。 过去几年，湖南创元铝业高度重视铝电解节能降耗，与国内高校开展了大量的铝电解技术合作研究试验，成功实践了东北大学冯乃祥教授的新型阴极结构电解槽技术，贵阳铝镁设计研究院的阴极钢棒斜扎糊降低水平电流技术，内衬保温 技术。自主开发了氧化铝连续下料技术，多联体阳极技术和热阳极技术。这些技术均已在试验槽上研究成熟，急需在电解槽上推广使用。但受到铝电解系统连续运行的局限性，部分技术必须在电解槽停槽大修上进行改造。 湖南创元铝业 300KA 二期电解槽建于 2007 年 底 ，至今已运行 2000 天以上。随着电解槽槽龄的增加，能耗越来越高，许多电解槽的电解铝锭综合交流电耗超过 13500kWh/t-Al，造成系列电解铝综合交流电耗高于 13200kWh/t-Al，企业生产成本难以控制，节能改善势在必行。 创元铝业铝电解系统集成节能改造 湖南省环境保护科学研究院 3 为此，创元铝业计划实施 “铝电解系统集成 节能改造工程 ”。 铝电解生产成本中，电解能耗占据了一半，在目前铝价低迷、许多铝电解企业亏损的生产形势下，如何降低电解能耗成本，是铝电解企业摆脱生产困难的当务之急。该项目的实施，可以使创元铝业二期工程 100台槽龄大的电解槽降低吨铝电耗 500kWh， 能大幅度降低企业生产成本，为企业在竞争日益激烈的市场上获得机遇，提高企业的市场竞争力，把企业做强、做大。 二期工程剩余 164 台电解槽 电解铝综合交流电耗 13250kWh/t-Al，也需改造， 但是电解槽大修改造需要的人力和 物力 较多，为了减少停槽带来的生产损失，实际过程中 ，采用计划停槽，即每隔一段时间停一台槽，确保每台槽在最短的时间改造完成，每月可以改造 5-6 台槽， 1 年下来可改造 60-70 台槽，在 本 项目 建设 期内， 先 改造 槽龄较长的 100 台 ，其余 164 台槽在本项目实施完后进行改造。 3.工程概况 3.1 项目基本情况 根据工程可行性研究报告，拟建工程基本情况见表 3-1。 本项目拟对创元铝业二期 300kA电解槽进行系统集成技术节能改造，重点对槽龄长、能耗高的 100台电解槽进行 节 能改造，系统集成与东北大学合作开发的新型阴极结构电解槽技术，与贵阳铝镁设计研究院合作开发的阴极钢棒斜扎糊 降低水平电流技术和内衬保温技术，以及自主开发的氧化铝连续下料技术、多联体阳极技术、热阳极技术，最终实现企业铝电解的大幅度节能降耗。本技术 改造工程实施后， 300kA电解槽 吨铝综合交流电耗 由原来的 13500kWh降低至13000kWh，即吨铝节电 500kWh。 表 3-1 拟建工程基本情况一览表 项目 具体内容 项目名称 湖南创元铝业有限公司铝电解 系统集成节能改造项目 建设内容 a) 新型阴极 结构电解 槽 技术 节能改造 ； b) 阴极钢棒斜扎糊降低水平电流 技术 节能改造 ； c) 内衬保温技术节能改造 ； d) 氧化铝连 续下料节能技术节能改造 ； e) 多联体阳极 技术 节能改造 ； f) 热阳极技术节能改造 ； g) 铝电解 系统集成新工艺技术 节能改造。 建设性质 技术改造 建设地点 创元铝业现有生产区内 建设进度 工程建设期 18 个月，预计于 2015 年 5 月建成投产 工程投资 项目总投资 11429 万元， 其中 固定资产投资 10429 万元， 流动资金 1000 万元 。 创元铝业铝电解系统集成节能改造 湖南省环境保护科学研究院 4 3.2 建设内容 3.2.1 新型阴极 结构电解 槽 技术 本项以东北大学与湖南晟通科技集团有限公司共同承担的 国家 863重点项目所取得的成果为基础，并基于电磁流体力学理论，利用 ANSYS等 仿真 软件，对 现有的 新型阴极结构优化改进，开发出 既能进一步 缓冲铝液波动，又能使阴极炭块电流分布比较均匀的新型阴极结构电解槽。 新型阴极结构由公司研发部通过 ansys 软件模拟，结合现场实践经验，设计最佳的新型阴极结构，给出新型阴极结构图纸到生产阴极碳块的厂家购买，公司不生产阴极。 a）子项目标 1）优化新型阴极碳块的形状和尺寸，获得降低铝液波动的最佳阴极碳块结构； 2）降低吨铝能耗 100kWh。 b）子项改造内容 1）新型阴极结构设计 ； 2）新型阴极结构 ANSYS软件模拟； 3）新型阴极结构电解槽电磁场优化； 4）新型阴极结构电解槽温度场优化。 c）改造思路 本项目在前期 863项目的基础上，继续优化新型阴极结构，结合公司电解槽实际状况，通过 ANSYS软件模拟新型阴极结构电解槽下的电场、磁场、以及温度场分布状况，开发出一种更佳的新型阴极结构碳块，进一步促进阴极碳块、铝液中电流和磁场的均匀分布，降低铝液波动，提高电解槽有效极距，提高电流效率，降低电解能耗。 d）关键技术与创新点 1）新型阴极结构碳块设计技术； 2）新型阴极结构 ANSYS软件 模拟技术。 e）难点 新型阴极结构 ANSYS软件模拟与实际电解槽运行状况结合，获得最佳的阴极结构形状，是该子项的技术难点。 f）子项进度计划与阶段目标 创元铝业铝电解系统集成节能改造 湖南省环境保护科学研究院 5 表 3-2 新型阴极结构电解槽技术 子项进度计划与阶段目标 阶段名称 阶段目标 实施时间 阶段任务 新型阴极结构优化 设计 设计出 最佳的新型 阴极碳块形状 。 2014.01.01 2014.02.28 设计 新型 阴极碳块形状， 进行对比分析 。 新型阴极结构ANSYS 模拟 获得几种最佳的新型 阴极结构 形状。 2014.03.01 2014.05.30 新型 阴极结构电解槽电磁 场、热场、流场 模拟。 新型阴极结构电解槽工业化试验 获得最佳的新型 阴极结构形状 。 2014.06.01 2015.01.30 不同形状的新型阴极结构电解槽工业化试验 。 新型阴极结构电解槽推广 新型阴极结构电解槽在所有大修槽上推广 2015.02 后 制定新型阴极结构电解槽标准，全面推广 。 3.2.2 阴极钢棒斜扎糊降低水平电流 技术 节能 改造 阴极钢棒 斜扎糊降低水平电流技术是贵阳铝镁设计研究院设计的一种节能技术，其思路是在电解槽出电端头采用斜扎糊，增加出电端的电阻，使得铝液和阴极炭块电流分布 均匀，降低铝液中水平电流，减少铝液的波动和增加有效极距，同时增强电解槽的稳定性和提高电流效率。本项采用 ANSYS仿真软件建立仿真分析模型，依据磁流体动力学原理，考察斜扎糊结构对电解槽电场、磁场、以及铝液流体动力学的影响，结合公司电解槽的实际特点，对斜扎糊结构进行优化设计。 通过此项技术节能改造，电解槽稳定性进一步增加，槽电压降低 30mV以上，吨铝直流能耗降低 100kWh。 a）子项目标 1）建立斜扎糊阴极组装技术标准与操作规程； 2）降低槽电压 30mV，降低吨铝能耗 100kWh。 b）子项改进内容 1）斜扎糊分段扎糊优化设计； 2）与斜扎糊匹配的阴极炭块材料、钢棒糊、阴极钢棒及斜扎糊材料的优化设计； 3）斜扎糊结构的组装工艺的优化改进； 4）斜扎糊阴极炭块组装质量检测方法和设备的改进。 c）改进思路 本项目以贵阳铝镁设计研究院发明的斜扎糊降低水平电流为基础，结合公司电解槽的实际状况，采用 ANSYS仿真分析软件，结合流体动力学及磁流体稳定性原理，对斜扎糊结构进行优化设计，开发与之匹配的组装工艺和检验方法。 d）关键技术与创新点 创元铝业铝电解系统集成节能改造 湖南省环境保护科学研究院 6 1）斜扎糊分段扎糊技术； 2）斜扎糊组 装技术； 3）斜扎糊组装质量检测技术。 e）难点 斜扎糊分段越多，降低水平电流效果越好，但操作难度越大，如何取舍斜扎糊分段数，确保操作到位，降低水平电流效果最好是该子项在操作中需要重点考虑的难点。 f） 子项进度计划与阶段目标 表 3-3 阴极钢棒斜扎糊降低水平电流 技术 节能 改造子项进度计划与阶段目标 阶段名称 阶段目标 实施时间 阶段任务 斜扎糊分段扎糊优化设计 获得最佳的分段斜扎糊方式。 2014.01.012014.03.31 斜扎糊方式优化与 ANSYS软件模拟。 阴极炭块、阴极钢棒及钢棒糊材料优化 设计 获得与斜扎糊匹配的阴极炭块、阴极钢棒及钢棒糊材质及形状。 2014.04.01 2014.06.30 最佳分段斜扎糊下的阴极炭块、阴极钢棒及钢棒糊材料优化设计。 斜扎糊结构阴极组装工艺优化改进 获得斜扎糊组装工艺规程、扎立缝工艺规程和扎捣固糊扎固工艺规程。 2014.07.01 2014.08.31 制定与斜扎糊组装相关的规程。 斜扎糊结构阴极组装质量检测设计及优化 开发出斜扎糊阴极组装质量检测方法。 2014.09.01 2014.10.31 斜扎糊阴极组装检测设备开发。 3.2.3 内衬保温技 术节能改造 本项主要解决低电压下电解槽热收入低，偏凉，伸腿肥大，稳定性下降，电流效率降低的问题。通过建立电解槽热平衡系统能量分析模型，对电解槽内衬材料进行优化改进，将电解槽由散热型转化为保温型，加强电解槽的保温效果，并合理匹配电解槽的上部、侧部、底部和角部散热比例，确保电解槽低电压稳定运行，电流效率提高。 通过此项技术节能改造，电解槽稳定性明显增强，电压摆降低到 3分钟 /槽 .日以下，电流效率提高 0.5%。 a）子项目标 1）电压摆 3分钟 /槽 .日； 2）电流效率提高 0.5%。 b）子项优化改进内容 1）底部内衬 保温设计； 2）侧部内衬保温设计； 3）侧下部内衬保温设计； 4）角部内衬保温设计。 创元铝业铝电解系统集成节能改造 湖南省环境保护科学研究院 7 c）改进思路 本项目以电解槽热平衡为中心，结合 ANSYS电热耦合仿真平台，考察不同内衬保温下的热平衡能量分布，结合实际运行的电压和效率情况，建立内衬保温设计标准。 d）关键技术与创新点 1）电解槽底部内衬保温技术； 2）电解槽角部内衬保温技术； 3）电解槽侧部内衬保温建炉帮技术。 e）难点 如何合理匹配底部内衬、侧部内衬、侧下部内衬、角部内衬保温，确保电解槽各个部位温度均匀是该子项的技术难点。 f）子项进度计划与阶段目标 表 3-4 内衬保温技术改造 子项进度计划与阶段目标 阶段名称 阶段目标 实施时间 阶段任务 内衬设计与分析模型的建立 建立电解槽内衬设计与分析模型 。 2014.07.01 2014.08.31 结合传热学和现有电解槽结构，分析热分布规律，建立内衬设计与优化分析模型 。 电解槽现场数据测量 获得电解槽内衬设计与优化分析修正模型 。 2014.07.01 2014.08.31 测量电解槽温度场分布，对内衬设计及优化模型进行修正。 内衬结构优化改进 获得最佳的底部内衬、侧部内衬、侧下部内衬、角部内衬保温方 式 2014.09.01 2014.10.31 改变各部位内衬结构，对电解槽热平衡进行优化和改进，确定电解槽内衬优化改进方案。 斜扎糊与内衬保温工业试验 验证斜扎糊与内衬保温的混合效果，进一步优化改进。 2014.11.01 2015.01.31 考察斜扎糊与内衬保温的效果。 3.2.4 氧化铝连续下料技术节能改造 现有氧化铝点式下料系统装置采用定时定容下料器进行间隔式下料。这种下料方式存在以下缺点： a.间隔式下料，氧化铝浓度波动明显，下料前浓度低后高槽热平衡波大，影响电解槽的稳定性和电 流效率； b.单次氧化铝下料量较大，部分氧化铝来不及溶解而沉入铝液或炉底。沉入铝液的氧化铝在铝液中悬浮，夹杂在铝液中，影响原铝质量；沉入炉底的氧化铝堆积在阴极上，造成阴极电阻增加，阴极压降增大，电解能耗增加。本项的主要技术思路在于开发一种连续下料装置，实现氧化铝的连续下料，解决目前下料方式存在的上述问题。 通过此项技术节能改造，可 提高电流效率 0.5%，减少炉底沉淀，降低炉底压降 15mV，节省吨铝能耗 100kWh。 创元铝业铝电解系统集成节能改造 湖南省环境保护科学研究院 8 a）子项目标 1） 减少炉底沉淀，降低炉底压降 15mV； 2） 提高电流效率 0.5%，节省吨铝能耗 100kWh。 b）子项改进内容 1）氧化铝连续料器设计； 2）氧化铝连续下料试验与优化； 3）氧化铝连续下料控制标准建立。 c）改进思路 目前下料方式为 1.2kg氧化铝在 2s内进入电解槽，易造成氧化铝溶解不完全，产生炉底沉淀和氧化铝浓度波动，影响电解槽稳定性和电流效率，为解决上述问题，优化改进氧化铝下料器，使氧化铝在下料间隔内均匀连续进入电解槽并完全溶解，减少炉底沉淀和电解槽浓度波动，降低炉底压降，提高电流效率。 d）关键技术与创新点 1）氧化铝连续下料装置； 2）氧化铝连续下料控制标准。 e）难点 氧化 铝在下料间隔内均匀连续进入电解槽时，如何确保氧化铝不堵料，漂料少是本技术的难点。 f）子项目进度计划与阶段目标 表 3-5 氧化铝连续下料技术节能改造子项进度计划与阶段目标 阶段名称 阶段目标 实施时间 阶段任务 氧化铝连续料器设计 设计出氧化铝连续下料器。 2014.01.01 2014.03.31 设计出多种不同的氧化铝连续下料器。 氧化铝连续下料试验与优化 找出最佳的连续下料方式。 2014.04.01 2014.08.31 进行不同方式的氧化铝连续下料试验。 氧化铝连续下料控制标准建立 建立氧 化铝连续下料控制标准。 2014.09.012015.01.31 调节控制参数，建立氧化铝连续下料控制标准。 3.2.5 多联体阳极 节能技术改造 电解生产中，阳极被誉为 “电解的心脏 ”，电解过程中产生的阳极气体因为无法从阳极底掌及时排出，导致阳极气泡诱发压降高以及阳极效应系数增加。鉴于阳极气泡积聚阳极底掌导致 创元铝业铝电解系统集成节能改造 湖南省环境保护科学研究院 9 电能空耗、诱发阳极效应及增加铝的二次反应等问题，为提高电解槽电流效率，增强稳定性，改善阳极气泡及电解质的流动通道，降低阳极效应系数，本项通过对阳极形状进行技术优化，开发一种可以加速阳极气体排出的阳极 形状，降低阳极气体的诱发电压和阳极过电压 20mV以上，还能减少铝液二次氧化和缓冲电解质湍流程度。 通过此项技术节能改造 ， 可以建立多联体阳极结构标准，降低气泡压降 20mV以上 ，节省吨铝能耗 60kWh。 多联体阳极的生产利用现有生产系统，仅在现有最后组装工序前增加多联体制造系统开槽机，开槽机将阳极锯成符合要求的形状，开槽机为密闭生产系统，产生的阳极含碳粉尘回收后送阳极系统作生产原料。 a）子项目标 1）建立多联体阳极优化设计仿真模型，并获得最优多联体阳极结构； 2）完成多联体阳极生产设备的优化设 计和改造； 3）完成对多联体阳极生产流程优化设计，提高生产效率。 b）子项优化和改进内容 1）建立 多联体阳极结构标准 ； 2）开发出多联体阳极生产设备。 2） 降低气泡压降 20mV以上，节省吨铝能耗 60kWh。 c）优化思路 通过对现有多联体阳极上槽使用情况进行分析，测量相关物理场数据，建立并修正多联体阳极优化设计仿真模型，就横向、纵向、交叉等多联体阳极结构进行优化改进，获得最优的多联体阳极结构，促使阳极气体从阳极底掌顺利排出，降低阳极气泡的诱发电压和阳极过电压，减少电解质的湍流程度和铝液的二次 氧化，提高电流效率。对原多联体阳极生产设备进行改进，重新调整生产工艺，确保多联体阳极稳定生产。 d）关键技术与创新点 1）根据多联体阳极使用情况建立并修正 ANSYS优化设计模型； 2）使用 ANSYS优化设计模型研究多联体阳极结构对阳极气泡排放、电解质流态的影响，设计得到最优化的阳极结构； 3）多联体阳极在线开槽机的优化设计，实现在线生产与阳极解组同步，实现在线生产； e） 难点 多联体阳极优化设计中，如何建立优化设计模型，如何建立评价体系，是本项的难点。 e）子项进度计划与阶段目标 创元铝业铝电解系统集成节能改造 湖南省环境保护科学研究院 10 表 3-6 多联体阳极 节能技术改造子项进度计划与阶段目标 阶段名称 阶段目标 实施时间 阶段任务 建立多联体阳极 ANSYS优化设计模型 获得与多联体阳极 ANSYS优化设计模型。 2014.01.01 2014.03.30 多联体阳极使用情况及相应数据测量，建立多联体阳极 ANSYS优化设计模型并修正。 多联体阳极结构优化与改进 获得最优的多联体阳极结构。 2014.04.01 2014.06.30 横向、纵向、交叉排列及异型多联体阳极 的 优化设计。 多联体阳极生产优化设计 完成多联体阳极生产设备改造。 2014.07.01 2014.09.30 多联体阳极生产过程控制因素分析并确定优化方案。 多联体阳极工业化试验 获得多联体阳极的控制标准。 2014.09.30 2015.01.31 完成一个工区的多联体阳极试验。 专利申请及全面推广 申报专利 1 2件，全面推广。 2015.02后 专利撰写，全面推广。 3.2.6 热阳极节能 技术 优化及 改造 在电解过程中，随着电化学反应的进行，阳极不断地消耗，需要定期更换，新阳极从常温逐步升高到电解正常生产温度（ 950 ）需要从电解槽中吸取大量的热量，造成新极底掌 周围电解质凝固，阳极导电能力变差，引起电解槽电流分布不均，对电解槽的稳定性、热平衡、电流效率等方面有严重的负面作用，对电解槽的正常生产干扰极大。本项利用焙烧热炭块余热，出炉后快速清理并组装，可降低阳极与槽内电解质温度间的温差，减少阳极从电解槽中吸取的热量，降低对电解槽热平衡的影响，提高电解槽稳定性。 以阳极电流达到 2.0 为基准，热阳极比冷阳极平均提前 11h 达到目标电流，说明热阳极比冷阳极导电快，有利于降低能耗。在上槽 48h 内，热阳极的平均 Fe C 压降比冷阳极低 32-55mv，说明热阳极的 Fe C 接触电阻比冷 阳极要小得多。使用热阳极 2 个工区电压摆减少 0.9 分钟，下料量平均要多 31kg/日，能耗降低 40kWh。 通过此项技术节能改造， 可进一步提高电解槽稳定性，电压摆降低到 2 分钟 /槽 .日，节省吨铝能耗 40kWh。 a）子项目标 1） 电压摆降低到 2分钟 /槽 .日，节省吨铝能耗 40kWh； 2）建立热阳极生产过程标准。 b）子项优化内容 1）热阳极生成到上槽使用的流程动态管理控制系统设计及优化； 2）热阳极生产设备优化改造及生产流程的优化设计； 3）热阳极转运过程的保温装置设计与优化 。 c）优化思路 本项研究主要依托现有热阳极生产及使用流程，研究热阳极从焙烧、出炉、解组、组装、 创元铝业铝电解系统集成节能改造 湖南省环境保护科学研究院 11 运输到电解上槽使用的连续工艺，使阳极在电解槽上使用前保持较高的温度，减少阳极更换对电解槽的干扰，提高电解槽的稳定性，降低更换阳极的附加电压和提高电流效率；研究改造与热阳极上槽工艺相匹配的多功能天车、解组机、输送链、组装站推车机导轨等设备，提高其耐高温性能，确保设备稳定安全运行。 d）关键技术与创新点 1）热阳极生产到上槽使用的流程动态管理控制模型设计及优化； 2）热阳极生产设备优化改造及生产流 程的优化设计； 3）热阳极转运过程的保温装置设计。 e）难点 热阳极生产到阳极上槽过程中，如何进行时间匹配，如何做到热阳极转运过程的保温以及保温装置的设计，是本项的难点。 e） 子项进度计划与阶段目标 表 3-7 热阳极节能 技术 优化及 改造子项进度计划与阶段目标 阶段名称 阶段目标 实施时间 阶段任务 热阳极动态管理控制模型优化设计 建立热阳极动态管理控制模型。 2014.04.01 2014.05.31 热阳极生产与上槽使用中各子过程中关键制约因素分析并建立热阳极动态管理控制模型。 热阳极生产设备改造 及优化 完成热阳极生产设备改造提高生产效率。 2014.06.01 2014.08.31 热阳极生产的焙烧、出炉、解组、组装关键控制设备的控制因素分析及生产设备优化改造。 热阳极转运保温装置设计 完成热阳极转运保温装置设计及制作。 2014.07.01 2014.08.31 热阳极转运过程中降温原因分析及转运保温装置设计及制作。 热阳极工业化试验 获得热阳极工业化的控制标准。 2014.09.01 2015.01.31 完成一个工区的热阳极工业化试验。 专利申请及全面推广 申报专利 1 2件，完 成系列推广。 2016.02后 专利撰写并推广。 3.2.7 铝电解 系统集成新工艺技术 节能改造 要想使电解槽平稳，高产，寿命长，合适的工艺条件技术必不可少。本项目集成了新型阴极、斜扎糊、内衬保温、氧化铝连续下料、多联体阳极、热阳极等多项技术，传统的生产工艺技术条件已无法适用，必须开发出多项技术集成后的新工艺技术，满足低电压高效率下的电解槽物料平衡和能量平衡需求： 通过此项改进，可以： 1）建立铝电解系统集成技术工艺控制标准以及调控原则； 2） 节省吨铝能耗 35kWh，确保 吨铝综合能耗降低到 13000kWh以下。 a）子项目标 创元铝业铝电解系统集成节能改造 湖南省环境保护科学研究院 12 1）建立铝电解系统集成技术工艺和操作控制标准以及调控原则； 2） 节省吨铝能耗 35kWh，确保 吨铝综合能耗降低到 13000kWh以下。 b）子项改进内容 1）极上保温料粒度分布、成分和厚度匹配； 2）极上保温料、烟气负压、铝水平、电压匹配； 3） AC（换极）、 TAP（出铝）、 AEB（效应熄灭）等控制系统参数优化； 4）槽周保温与工艺参数匹配； 5）电解操作优化控制。 c）改进思路 考察多项技术集成下工艺参数间的相互关系，开发与之 匹配的工艺技术标准和调控原则，实现电解槽的稳定高效运行。 d）关键技术与创新点 1）极上料控制技术； 2）极上料与工艺参数匹配技术； 3）槽控系统参数匹配技术。 e）难点 本项技术核心是开发一种工艺控制技术标准和调控原则，能满足多项技术集成后的需求，并将节能效果发挥到最大。因此，如何设定和调控工艺技术参数，确保电解生产的能量平衡和物料平衡，并保持较高的电流效率，是本改进技术急需解决的技术难题。 f）子项目进度计划与阶段目标 表 3-8 铝电解 系统集成新工艺技术 节能改造 子项进度计划与阶段目标 阶段名称 阶段目标 实施时间 阶段任务 极上保温料 控制试验 找到极上料成分、粒度分布和厚度与保温效果间的量化关系 。 2015.02.012015.04.30 测量不同成分、粒度和厚度的极上料导热系数。 控制系统参数优化试验 建立控制系统参数标准。 2015.03.012015.04.30 逐项分析控制系统参数，进行单因素改变试验。 极上保温料、烟气负压、铝水平、电压匹配试验 建立工艺参数控制标准 。 2015.02.012015.05.30 单 因素或多因素开展极上保温料、烟气负压、铝水平、电压等工艺匹配试验。 电解操作优化 建立电解操作控制标准。 2015.02.012015.05.30 分析现有操作标准存在的问题，优化改进，建立新的操作标准。 系统集成技术推广与结题 技术推广到所有电解槽，项目结题。 2015.06后 总结经验，编写项目结题材料并结题，技术全面推广。 创元铝业铝电解系统集成节能改造 湖南省环境保护科学研究院 13 3.3 主要技术经济指标 表 3-9 主要技术经济指标表 序号 主要指标 单位 数量 备注 1 年 产量 万吨 8.3 2 吨铝节约能耗 kWh 500 3 年效益 万元 2075 4 项目总投资 万元 10429 其中：新增建设投资 万元 铺底流动资金 万元 5 项目定员 人 6 年总成本费用 万元 7 年利润总额 万元 8 所得税 万元 创元铝业铝电解系统集成节能改造 湖南省环境保护科学研究院 14 与本项目有关的原有污染情况及主要环境问题 : 4.1 基本情况 创元铝业具备年产 33万吨电解铝、 20万吨 /年阳极、 20万吨 /年铸轧 的大型企业集团，企业现拥有 110kt/a电解铝生产系统、 220kt/a电解铝生产系统、 200kt/a阳极生产系统 、 2x300MW机组规模火电、 192kt/a铸轧卷、 30kt/a吨铝线杆、 100kt/a吨圆铸棒的超百亿产业链 ，及相配套的辅助公用设施。 创元铝业电解铝二期工程设计年产 21万吨电解铝，拥有 264台 300kA电解槽，生产装备为国内先进水平。 2007年 5月，电解铝二期工程由原湖南省环保局以湘环评 200778文进行批复， 2008年 4建成投产，受金融危机的影响，电解铝二期工程 2008年、 2009年基本停产， 2010年稳定生产后，创元铝业向湖南省环保厅申请竣工环保验收，并于 2013年 8月通过湖南省环保厅的竣工验收，取得竣工 环保验收批文 (湘环评验【 2013】 52号 )。 4.2 生产工艺简介 工程电解铝采用冰晶石 氧化铝熔盐电解法。在电解槽中以氧化铝、冰晶石、氟化铝的熔融体作为电解质，以阴、阳极炭块作为两极，导入直流电，通过电化学反应，在阴极上析出液态金属铝，沉积于电解槽槽膛底部的铝液，定期用真空包抽出，送铸造车间精炼，浇铸成商品铝锭。 阳极上发生氧化反应放出一氧化碳、二氧化碳及其它气体随同烟气排出，消耗的阳极定期更换，残极送阳极生产系统。氧化铝由胶带输送机送至电解槽上部的料箱，由计算机控制，自动下料加到电解槽中，以保证电解质 中氧化铝浓度稳定和电解过程连续进行。 电解槽排出的含氟化物、颗粒物及二氧化硫等污染物的电解烟气采用氧化铝吸附干法净化回收技术进行治理，净化后的电解烟气由烟囱排放。 电解铝二期 工程生产工艺及污染流程详见图 4-1。 创元铝业铝电解系统集成节能改造 湖南省环境保护科学研究院 15 图 4-1 电解铝二期工程生产工艺及污染流程图 氧化铝贮仓 干法净化系统 氧化铝 气力提升机 载氟氧化铝仓 F.T.S 烟气排空 风机 循环水系统 氟化盐 氟化盐仓 定量器 电解质仓 电解质 振动筛 （ T） 破碎机 （ T） 残极清理 残 极 300kA预焙阳极电解槽 直流电 阳 极 CO CO2 铝液 出铝抬包 混合炉 连续铸造机 铝锭 循环水系统 冷却水 槽大修 大修渣 厂危废库暂存 电解烟气 F T S 厂房天窗 无组织排放 图例： 废气 其中 T：粉尘 F：氟化物 S： SO2 固体废物 创元铝业铝电解系统集成节能改造 湖南省环境保护科学研究院 16 4.3 主要原辅材料消耗 2012 年，创元铝业电解铝二期工程生产电解铝 212173 吨，主要原辅材料及能源消耗见表4-1。 表 4-1 2012年创元 铝业电解铝二期工程主要原辅材料及能源耗量 原材料名称 单耗 (kg/tA1) 日耗量 (t) 年耗量 (t) 备注 氧化铝 1930 1121.9 409494 冰晶石 5 2.91 1062.2 氟含量 52% 氟化铝 27 15.70 5730
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