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铝电解槽输出端节能技术(HORR)
项目成果/简介: 简 介 一、项目背景 自20世纪80年代我国有色金属工业提出“优先发展铝工业”的战略发展方针以来,我国铝工业有了长足的发展,电解铝工业的发展更是突飞猛进。经过近30多年坚持不懈的努力,实现了跨越式发展。从引进“日轻”160kA预焙槽技术到自主开发280kA特大型铝电解槽的开发成功,使电解铝整体技术与装备水平进入世界先进行列。目前,500kA~600kA以上超大型电解槽已实现了工业规模化推广应用。40年来由于技术的进步,电解铝单位能耗下降1000kWh/tAl。 (1)高耗能仍是主要特点。尽管铝工业技术上取得了极大的进步,然而时至今日,铝电解的能量利用率仍然仅仅50%,大约有一半的能量都以热量形式散发在大气中(图1)。作为高耗能产业电解铝工业的节能减排仍将是今后相当一个时期的核心任务。  (2)电解铝是碳排放大户。进入21世纪以后,中国电解铝产量的增长速度明显加快,从2000年的279.41万吨增加至2020年3731.7万吨,连续多年成为世界第一原铝生产大国,同时电解铝的节能减排受到广泛关注。2020年,电解铝行业二氧化碳总排放量约为4.26亿吨,约占全社会二氧化净排放总量的5%。 (3)对供电质量要求高,不利于可再生能源电力发展。作为用电大户的铝冶炼企业,传统技术不具备调峰能力,这是由于其核心装备铝电解槽是在预设的热平衡条件下设计的,任何偏离预设热平衡的电力供给都可能导致严重过热或冻结。由于这一限制,现代铝电解槽的运行对供电质量要求相当苛刻(95%一级负荷),因此,作为用电大户的电解铝行业,基本没有调峰能力,对供电系统的适应性和灵活性小。 国际能源署发布的《电力系统转型现状2018》指出:电力系统灵活性已经成为全球优先发展方向。铝冶炼企业急需增加调峰能力,不仅可以适应未来新能源比例逐渐提升带来的电网供电波动,而且能主动调峰成为电力系统灵活电源点运行。 2020年12月16日,习近平主席在2020年中央经济工作会议上指出,要做好碳达峰、碳中和工作,要抓紧制定2030年前碳达峰行动方案。2021年3月15日,习近平总书记在中央财经委员会第九次会议中强调,“要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设总体布局”,指出“要构建清洁安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。” “双碳目标”的提出,给电解铝行业提出了新的课题。开展大型铝电解槽能量平衡及余热回收技术的工业系列化应用,通过国内外技术的集成创新,形成一整套的生产工艺技术和先进的装备,大幅提高电解铝行业的能源利用率,对于实现电解铝行业“双碳目标”具有重大历史性意义。 二、技术简介及工作基础 郑州轻冶科技股份有限公司与郑州大学在15年研究成果积累的基础上,从2017年开始,在铝电解槽能量流优化及输出端节能(余热回收)领域联合国内外多家企业和科研单位,启动郑州市协同创新重大专项,目前“铝电解槽能量流优化与输出端节能(余热回收)技术及成套工业系统(HORRS系统)”已完成工业化试验,进入工业化示范运行阶段。 开创了电解铝工业输入端与输出端“双端节能”的先河,并为进一步工业应用奠定了基础。 1、主要内容 建立独立的铝电解能量流在线优化调节模型(HORR技术),实现控制变量与控制目标的“解耦”,为进一步实现电解铝“输入端节能”的极限优化工艺生产奠定了基础,进一步降低电能消耗; 成功研制了电解铝专用“高效集热装置”,通过国际合作开发成功国际领先的核心技术,并实现了关键设备的量产。在此基础上,进一步开发了铝冶炼过程散热回收系统(HORRS系统),实现大幅节能;铝电解槽能量利用率可由原来的不到50%提升到60%。 研制铝电解槽多参数传感器与快速检测分析系统,并开发了铝电解槽数字化基础上的能量平衡智能化系统; 采用能量流调节系统,为电解铝柔性生产提供了技术保障,初步实现了利用电解铝厂巨大电能容量协助当地电网实现蓄能调峰运行,调峰能力达到±20%。 2、当前工作进展 2019年起,在河南中孚实业股份有限公司4台400kA大型铝电解槽上,开展了“铝电解槽能量流优化及智能调控技术开发”协同创新重大专项工业示范应用。2021年3月11日,首台400kA电解槽余热已成功与巩义示城市供热网实现互联,回收利用热量约占电解槽总耗能8~10%,预计到2021年5月底,全部4台电解槽将整体投运。 三、经济及社会效益 (1)技术指标 本项目工业试验完成后,可实现电流效率≧94%;槽电压低于3.9V,折合吨铝节电800~1000kWh以上,电解铝能量利用率提升8~10% 实现电解槽调峰运行 该技术应用后,铝电解槽可实现蓄能调峰20%,有利支持新能源电力负荷的消纳,减小新能源电源增加后带来的峰谷差,为国家构建新型电力系统提供支撑。 实现电解铝厂与区域、城市融合发展 根据电解铝行业(火-电-铝)的特点,将回收余热资源供入城市供热系统用于冬季居民采暖;夏季并入配套发电厂会热系统,用于发电;也可用于根据产业园区布局,可为周边工业用户(如铝加工、氧化铝厂等)提供工业生产用热源或大规模工业制冷,实现余热资源的高效利用。 社会效益 按照未来推广应用2500万吨计算: 年可节电250亿kWh; 年可减排:2492.5万吨二氧化碳; 年可消纳新能源电量:675亿kWh。效益分析: (1)技术指标 本项目工业试验完成后,可实现电流效率≧94%;槽电压低于3.9V,折合吨铝节电800~1000kWh以上,电解铝能量利用率提升8~10% 实现电解槽调峰运行 该技术应用后,铝电解槽可实现蓄能调峰20%,有利支持新能源电力负荷的消纳,减小新能源电源增加后带来的峰谷差,为国家构建新型电力系统提供支撑。 实现电解铝厂与区域、城市融合发展 根据电解铝行业(火-电-铝)的特点,将回收余热资源供入城市供热系统用于冬季居民采暖;夏季并入配套发电厂会热系统,用于发电;也可用于根据产业园区布局,可为周边工业用户(如铝加工、氧化铝厂等)提供工业生产用热源或大规模工业制冷,实现余热资源的高效利用。 社会效益 按照未来推广应用2500万吨计算: 年可节电250亿kWh; 年可减排:2492.5万吨二氧化碳; 年可消纳新能源电量:675亿kWh。知识产权类型:发明专利知识产权编号:202010575520.0 202010575597.8 202021168838.9技术先进程度:达到国际领先水平成果获得方式:与国(境)外合作获得政府支持情况:省级以下计划/专项类别:郑州市协同创新重大专项获得经费:1000.00万元自筹资金:1000.00万元自筹资金来源:企业自筹
郑州大学 2021-04-11
铝电解槽输出端节能技术(HORR)
简  介 一、项目背景 自20世纪80年代我国有色金属工业提出“优先发展铝工业”的战略发展方针以来,我国铝工业有了长足的发展,电解铝工业的发展更是突飞猛进。经过近30多年坚持不懈的努力,实现了跨越式发展。从引进“日轻”160kA预焙槽技术到自主开发280kA特大型铝电解槽的开发成功,使电解铝整体技术与装备水平进入世界先进行列。目前,500kA~600kA以上超大型电解槽已实现了工业规模化推广应用。40年来由于技术的进步,电解铝单位能耗下降1000kWh/tAl。 (1)高耗能仍是主要特点。尽管铝工业技术上取得了极大的进步,然而时至今日,铝电解的能量利用率仍然仅仅50%,大约有一半的能量都以热量形式散发在大气中(图1)。作为高耗能产业电解铝工业的节能减排仍将是今后相当一个时期的核心任务。   (2)电解铝是碳排放大户。进入21世纪以后,中国电解铝产量的增长速度明显加快,从2000年的279.41万吨增加至2020年3731.7万吨,连续多年成为世界第一原铝生产大国,同时电解铝的节能减排受到广泛关注。2020年,电解铝行业二氧化碳总排放量约为4.26亿吨,约占全社会二氧化净排放总量的5%。 (3)对供电质量要求高,不利于可再生能源电力发展。作为用电大户的铝冶炼企业,传统技术不具备调峰能力,这是由于其核心装备铝电解槽是在预设的热平衡条件下设计的,任何偏离预设热平衡的电力供给都可能导致严重过热或冻结。由于这一限制,现代铝电解槽的运行对供电质量要求相当苛刻(95%一级负荷),因此,作为用电大户的电解铝行业,基本没有调峰能力,对供电系统的适应性和灵活性小。 国际能源署发布的《电力系统转型现状2018》指出:电力系统灵活性已经成为全球优先发展方向。铝冶炼企业急需增加调峰能力,不仅可以适应未来新能源比例逐渐提升带来的电网供电波动,而且能主动调峰成为电力系统灵活电源点运行。 2020年12月16日,习近平主席在2020年中央经济工作会议上指出,要做好碳达峰、碳中和工作,要抓紧制定2030年前碳达峰行动方案。2021年3月15日,习近平总书记在中央财经委员会第九次会议中强调,“要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设总体布局”,指出“要构建清洁安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。” “双碳目标”的提出,给电解铝行业提出了新的课题。开展大型铝电解槽能量平衡及余热回收技术的工业系列化应用,通过国内外技术的集成创新,形成一整套的生产工艺技术和先进的装备,大幅提高电解铝行业的能源利用率,对于实现电解铝行业“双碳目标”具有重大历史性意义。 二、技术简介及工作基础 郑州轻冶科技股份有限公司与郑州大学在15年研究成果积累的基础上,从2017年开始,在铝电解槽能量流优化及输出端节能(余热回收)领域联合国内外多家企业和科研单位,启动郑州市协同创新重大专项,目前“铝电解槽能量流优化与输出端节能(余热回收)技术及成套工业系统(HORRS系统)”已完成工业化试验,进入工业化示范运行阶段。 开创了电解铝工业输入端与输出端“双端节能”的先河,并为进一步工业应用奠定了基础。 1、主要内容 建立独立的铝电解能量流在线优化调节模型(HORR技术),实现控制变量与控制目标的“解耦”,为进一步实现电解铝“输入端节能”的极限优化工艺生产奠定了基础,进一步降低电能消耗; 成功研制了电解铝专用“高效集热装置”,通过国际合作开发成功国际领先的核心技术,并实现了关键设备的量产。在此基础上,进一步开发了铝冶炼过程散热回收系统(HORRS系统),实现大幅节能;铝电解槽能量利用率可由原来的不到50%提升到60%。 研制铝电解槽多参数传感器与快速检测分析系统,并开发了铝电解槽数字化基础上的能量平衡智能化系统; 采用能量流调节系统,为电解铝柔性生产提供了技术保障,初步实现了利用电解铝厂巨大电能容量协助当地电网实现蓄能调峰运行,调峰能力达到±20%。 2、当前工作进展 2019年起,在河南中孚实业股份有限公司4台400kA大型铝电解槽上,开展了“铝电解槽能量流优化及智能调控技术开发”协同创新重大专项工业示范应用。2021年3月11日,首台400kA电解槽余热已成功与巩义示城市供热网实现互联,回收利用热量约占电解槽总耗能8~10%,预计到2021年5月底,全部4台电解槽将整体投运。 三、经济及社会效益 (1)技术指标 本项目工业试验完成后,可实现电流效率≧94%;槽电压低于3.9V,折合吨铝节电800~1000kWh以上,电解铝能量利用率提升8~10% 实现电解槽调峰运行 该技术应用后,铝电解槽可实现蓄能调峰20%,有利支持新能源电力负荷的消纳,减小新能源电源增加后带来的峰谷差,为国家构建新型电力系统提供支撑。 实现电解铝厂与区域、城市融合发展 根据电解铝行业(火-电-铝)的特点,将回收余热资源供入城市供热系统用于冬季居民采暖;夏季并入配套发电厂会热系统,用于发电;也可用于根据产业园区布局,可为周边工业用户(如铝加工、氧化铝厂等)提供工业生产用热源或大规模工业制冷,实现余热资源的高效利用。 社会效益 按照未来推广应用2500万吨计算: 年可节电250亿kWh; 年可减排:2492.5万吨二氧化碳; 年可消纳新能源电量:675亿kWh。
郑州大学 2021-05-10
侧向位移式多功能模型槽实验系统
本发明提供一种侧向位移式多功能模型槽实验系统,该模型槽实验系统包括有模型槽部分、实验加载部分、量测部分,模型槽部分与实验加载部分通过螺栓连接,量测部分通过螺钉固定在模型槽部分上。本发明的效果是该实验系统可根据具体的实验要求进行多种试验。调整活动挡板墙的姿态可做各种位移模式的相关实验;限制活动挡墙位置,可实现不同尺寸的模型槽实验;去掉活动挡板可实现无侧限情况下的相关实验;将活动挡板墙替换成破口材质的板材则模拟隧道开挖相关实验;将活动挡板墙固定可做各种桩基地基实验;配上降雨设备即可模拟有关降雨的相关问题;外表量测系统直观的看到实验效果,反力架的反力平衡使得实验系统具有更好的独立性,降低了实验的实施难度。
天津城建大学 2021-04-11
一种幼羊饲养用喂料槽
本实用新型提供了一种幼羊饲养用喂料槽,包括饲养槽,所述饲养槽的一侧两端均固定安装有支撑柱,两根所述支撑柱远离饲养槽的一侧中部安装有储料槽,所述储料槽通过连接板与饲养槽连接,所述两根所述支撑柱靠近储料槽的一端均开设有第一滑槽,两个所述第一滑槽内均设置有第一滑块,所述饲养槽的两端均设置有开口,所述卡槽内设置有第二挡板,所述第二挡板的上部设置有连接杆,两根所述支撑柱靠近饲养槽的一侧均开设有第二滑槽。本实用新型结构简单,无需进入羊圈便可以投放饲料,并且方便清理饲养槽,防止饲养槽内残留饲料,避免残留饲料造成的污染,保证幼羊能够健康成长。
青岛农业大学 2021-04-13
多槽式超声波清洗器
产品详细介绍
合肥金尼克机械制造公司 2021-08-23
西安电缆防火槽盒 电缆桥架盖板
产品详细介绍DC-A2-ZCH型阻燃防火槽盒由无机不燃材料层铺模压成型。产品具有不燃、质轻、强度高、价格低廉等特点,该产品综合了有机难燃材料和无机不燃材料的优点,弥补了有机产品成本高、耐火时间短和无机产品耐腐蚀、耐候性差的缺陷。具有难燃、而腐蚀、耐候性好、强度高、施工方便等特点。防火槽盒广泛应用于电力、石化、冶金、通讯、建筑等行业各种电压等级电缆的防火材料保护和耐火分离。 该类产品一般用于架空电缆、电缆隧道、电缆夹层、电缆竖井等电缆密集场所的阻火分隔。以实现防止电缆着火延燃和重要电缆回路的防火(或阻火)分隔目的。其中,不燃防火槽盒,建议在户内干燥环境内使用,复合防火槽盒特别适合潮湿、含盐雾、化学气体地区及严寒、酷热等各种环境下使用。
西安鑫博安防技术有限公司 2021-08-23
西安电缆防火槽盒 西安电缆防火盖板
产品详细介绍无机电缆防火槽盒、无机电缆防火托盘、无机电缆槽盒盖板 无机系列玻璃钢防火槽式桥架(槽盒)是我公司设研所根据各电厂、水电站、变电所、消防局等对电缆防火的要求、在钢制桥架的基础上研制生产的,它具有强度高、防火、防腐、寿命长、施工简单等特点。而且使用寿命是钢制的5-6倍,广泛适用于电力、石化、冶金、民用建筑、地下人防等电缆密集辅设场所的电缆防火。本产品可与通用电缆桥架配套使用,异型件可按用户提供尺寸生产。配套产品玻璃钢防火托盘、玻璃钢防火盖板、玻璃钢防火板(隔热板)、无机防火角线。
西安鑫博安防技术有限公司 2021-08-23
高耐磨性螺旋输送机成套技术
螺旋输送机广泛应用于各种物料的连续输送,在输送矿物等硬质物料时,由于工作环境和工作条件恶劣,螺旋输送机出现早期磨损失效,寿命普遍只有半年左右。这不仅导致生产成本增加,并且由于事故频繁和设备更换,导致停工停产,不能满足现代企业生产管理的要求。螺旋输送机失效的形式主要是螺旋叶片的磨损,产生这一现象有多方面的原因,一是在“叶片—磨料—筒体”这一组摩擦副中,叶片的磨损条件比筒体严重,二是为了便于成形和焊接加工,叶片普遍采用低碳钢制造,耐磨性不好,并且,一旦叶片和筒体间的间隙增大,物料会粘结到筒体上,从而显著的增大叶片的磨损,并降低了输送效率。为了解决这一问题,主要开展以下方面的工作:1、对设备进行刚度与变形设计;2、对筒体和叶片进行间隙可调整设计;3、对磨损最严重的叶片部分采用创新性的高耐磨性结构设计,从而大幅度提高叶片的耐磨性。设备研制完成后,进行了三年的现场使用实验,结果表明:通过本项研究,有效延长了螺旋输送机设备的使用寿命,降低了更新设备和返修设备的费用;降低了设备故障率,减少了设备维修和停机时间;实现了将螺旋输送器的使用寿命从原来的半年提高到三年的预期目标,并且经过三年运行后,螺旋叶片无明显磨损,预计还可更大幅度的提高使用寿命。
华东理工大学 2021-04-11
紧凑型主辅欧姆(Ω)式三螺旋灯丝
1. 产品特点① 灯丝呈扁平形结构,用自动绷丝机装配,不会产生灯丝碰圈。而且,灯管在封口时,灯丝不会碰到灯管的管壁划伤荧光粉层。这种结构的灯丝,特别适用于细灯管。 ② 灯管工作时,阴极热点位置移动到灯丝的顶端,导入阴电流经过的路程增长,阴极的工作面积增大,阴极发射的电流密度变小,阴极的热点温度降低。氧化物阴极的蒸发速度减缓,阴极寿命增长。 ③ 灯丝的长度设计得适当,灯管的导入阴极电流设计得合理。在电子镇流器上不加预热电路,灯管在启动时,灯丝会自动产生预热过程,不竟延长了灯管的寿命,还延缓灯管在阴极部位的早期黄黑。此外,所设计的灯丝结构,在螺旋内轴形成可装电子粉的自由通道,有合适的热容量,并有利电子粉充分转化和去气,能克服通常荧光灯一段时间工作后出现的黑化和灯丝功率下降现象。2. 关键技术规格:220V,5~11W  条重:3.5±0.2 mg  冷阻:3Ω±0.1   启跳次数:15000次以上。寿命可达12000小时以上。
南京工业大学 2021-04-13
盾构螺旋输送机耐磨块国产化
成都市修建地铁的地质条件为沙卵石构成的冲积平原地质构造,越向西北方向,卵石的体积越大。成都目前均采用盾构机掘进形成地铁运营线隧道。盾构螺旋输送机是掘进过程中将砂卵石输运出来的重要机构,但螺旋轴叶片磨损非常严重,必须采用高硬度材料制成的耐磨块焊接而成,而且掘进几公里就需更换。这种耐磨块由德国海瑞克公司垄断,卖非常高的价格。经过几年的工作我们已掌握了耐磨块的材料和制造工艺,并已经在工程中获得应用。
西南交通大学 2016-06-27
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