1、兗礦集團科澳鋁業有限公司兗礦集團科澳鋁業有限公司 電電解解鋁鋁廠廠節節能能優優化化工工程程 可可行行性性研研究究報報告告 院院 長：周建華長：周建華 部部 主主 任：孫進賢任：孫進賢 項目負責人：畢競超項目負責人：畢競超 山 東 省 工 程 咨 詢 院 二 00 八年八月 參加編寫人員 山東省工程咨詢院 畢競超畢競超高高 級級 工工 程程 師師 孫進賢孫進賢高高 級級 工工 程程 師師 郭郭 紅紅高高 級級 工工 程程 師師 注注 冊冊 咨咨 詢詢 師師 趙忠山趙忠山工工 程程 師師 前前 言言 受兗礦科澳鋁業有限公司的委托，山東省工程咨詢院編制了兗 礦科澳鋁業有限公司電解鋁廠節能優化工程可行

2、性研究報告，在編 制過程中，得到了項目承辦單位的大力支持和幫助，在此表示感謝。 由于編制時間有限，本可行性研究報告中難免有不當之處，請予指正。 可行性 研究 報告編寫組 二八年八月 目 錄 第一章 總 論.1 第一節 項目名稱及承辦單位 .1 第二節 可行性研究的依據與范圍 .3 第三節 可行性研究的結論 .5 第二章 項目提出的背景及建設必要性.8 第一節 項目提出的背景 .8 第二節 項目建設的必要性 .10 第三章 建設地點與建設條件.12 第一節 項目改造地點 .12 第二節 建設條件 .12 第四章 節能優化工程建設方案.16 第一節 企業生產現狀 .16 第二節 306KA 鋁電解

3、槽不停、降電停槽、開槽 .18 第三節 鋁電解槽控制系統優化改造 .24 第四節 110KV 整流所濾波補償裝置節能整改 .26 第五節 采用離心式壓縮機替代活塞式壓縮機造 .31 第六節 利用余熱煙氣加熱導熱油系統改造 .33 第五章 節能管理機構及措施.37 第一節 節能管理機構 .37 第二節 節能管理措施 .39 第六章 環境保護、安全防護.44 第一節 環境保護 .44 第二節 安全防護 .45 第七章 建設實施與工程進度安排.48 第八章 投資估算、資金籌措與還款計劃.50 第一節 估算依據及說明 .50 第二節 投資估算 .50 第三節 資金籌措 .51 第九章 經濟效益分析.5

4、2 第十章 環境效益和社會效益分析.54 第十一章 結論與建議.55 附件及附圖： 1、委托書復印件； 2、營業執照復印件。 第一章 總 論 第一節 項目名稱及承辦單位 一、項目名稱一、項目名稱 兗礦科澳鋁業有限公司電解鋁廠節能優化工程。 二、項目建設地點二、項目建設地點 兗礦科澳鋁業有限公司電解鋁廠內。 三、項目承辦單位三、項目承辦單位 兗礦科澳鋁業有限公司 四、項目承辦單位及概況四、項目承辦單位及概況 1、單位名稱：兗礦科澳鋁業有限公司 2、注冊資本： 47.3246 億元 3、法定代表人：閆吉太 4、聯系電話：0531- 聯系人：趙翠萍 5、單位概況： 兗礦科澳鋁業有限公司（以下簡稱科澳

5、公司）現有員工 2720 人， 總資產 47.3246 億元，擁有發電、電解鋁和碳素三大生產系統。電解 生產系統采用 306kA 大型點式下料預焙陽極電解槽，該槽型尺寸合理， 槽況穩定，磁場、力場、熱場、電場結構先進，節能、環保效果顯著。 氧化鋁輸送采用超濃相輸送技術，電解及陽極碳素系統采用煙氣干法 凈化，回收采用蜂窩菱形大布袋收塵技術。陽極生產系統采用回轉窯 企企 業業 基基 本本 情情 況況 表表 單位：萬 元 企業名稱兗礦科澳鋁業有限公司法定代表人閆吉太 企業地址山東省鄒城市聯系電話0537 企業登記注 冊類型 有限責任公司 職工人數 （人） 2720 其中技術人員 （人） 189 隸屬

6、關系地方銀行信用等級 AAA 有無國家認定技術中心無 企業總資產固定資產原值固定資產凈值 資產負債 率 % 企業貸款余額 其中：中長期貸 款余額 短期貸款余額 主要產品生產能力，國內市 場占有率，2007 年水、能 源及相關資源消耗量 年生產電解鋁 14 萬噸 ，鋁用陽極碳塊 8.2 萬噸，設計年發電量 22 億 kWh。2007 年水資源消耗量 60.9 萬立方米，消耗電量.464 萬kWh、煤泥噸 、煤矸石噸。 年度（近三年） 企業經營情況 2005 年2006 年2007 年備注 銷售收入 利潤 稅金 煅燒、連續混捏、振動成型、敞開式環式爐焙燒工藝，關鍵技術裝備 由德國、法國、美國等引進

7、，主要檢驗設備由瑞士引進，博采國內外 碳素行業的先進技術。發電系統采用了哈爾濱鍋爐廠與德國 EVT 技術 合作制造的 440t/h 和 220t/h 煤泥、煤矸石循環流化床混燒鍋爐，均 為當時國內同類型最大容量鍋爐，屬世界領先燃燒技術，填補了國內 空白。上述系統設備運行安全可靠、經濟合理、自動化水平高。無論 是從原材料單耗、能耗還是污染物排放指標，均達到國內領先、國際 先進的水平。 2004 年底通過了質量、環境、職業健康安全、實驗室等“四標一 體”體系整合認證；2006 年 1 月電解鋁廠順利通過國家環保總局驗收， 成為全國第一批環保達標的電解鋁生產企業。 五、可行性研究報告編制單位 （1）

8、山東省工程咨詢院 1、單位地址：濟南市解放路 301 號國華大廈 2、工程咨詢資格等級：甲級 3、工程咨詢資格證書編號： 4、發證機關：國家發展和改革委員會 第二節 可行性研究的依據與范圍 一、可行性研究的依據 1、國家及山東省有關政策、法規、規定； 2、現行有關技術規范、規定； 3、國家發展改革委員會關于項目可行性研究報告內容和深度的 規定要求； 4、國務院關于加強節能工作的決定； 5、國家發展和改革委員會節能中長期節能規劃； 6、濟寧市國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要； 7、項目承辦單位提供的有關技術基礎資料； 8、有關部門、單位出具的證明； 9、兗礦科澳鋁業有限公司委托編制本項目可

9、行性研究報告的委 托書。 二、編制原則 1、采用國內外經實踐證明為成熟、先進、可靠的工藝，確保改 造后節能減排，并能穩定運行； 2、在可靠的前提下，盡可能采用國產技術與設備； 3、貫徹可持續發展戰略，力求做到發展經濟與保護環境同步， 在節能減排的基礎上減少“三廢”排放和污染； 4、立足本地資源，優化技術方案，盡可能減少項目投資，提高 項目經濟效益和抗風險的能力； 5、設計貫徹工廠規模大型化、布置一體化、建筑物輕型化、公 用工程社會化的四化方針； 6、嚴格執行國家有關法律法規，強制性設計標準及節能規范， 保證工程設計質量； 7、結合場地現狀，努力做到布局合理，節省占地； 8、增強環保意識，三廢治

10、理與工程建設實現“三同時”； 9、認真貫徹勞動法，加強勞動安全和工業衛生防護設計的措施， 保證生產人員的身心健康。 三、可行性研究的范圍 1、項目提出的背景及建設必要性； 2、建設地點與建設條件； 3、節能優化工程建設方案； 4、節能管理機構及措施； 5、環境保護、安全防護； 6、建設實施與工程進度安排； 7、投資估算及資金籌措； 8、經濟效益分析； 9、環境效益及社會效益分析； 10、結論與建議。 第三節 可行性研究的結論 本項目符合科技興國、強國的基本國策和國家大力推廣節能減排 的有關政策，響應國家提出的創建“節約型社會、發展循環經濟”的 號召，有利于使國民經濟得到可持續快速發展及國家經濟

11、實力的顯著 提高。該項目實施后，將大大降低公司的產品用電單耗，降低企業成 本，對進一步降低企業能源消耗水平，具有典型示范作用，其社會經 濟效益顯著。企業目前擁有較強的技術力量、豐富的生產經驗和雄厚 的經濟實力，技術改造條件已基本成熟。 一、節能優化的主要內容 該項目采用節能型設備及先進適用技術，主要從 5 個方面對公司 現有生產系統即能量系統進行節能改造： 1、306kA 鋁電解槽不停、降電停槽、開槽； 2、鋁電解槽控制系統優化改造； 3、110kV 整流所濾波補償裝置節能整改； 4、采用離心式壓縮機替代活塞式壓縮機； 5、利用余熱煙氣加熱導熱油系統改造。 二、總投資及資金來源 本項目估算總投

12、資為 3045 萬元，按照項目承辦單位提供的資金 籌措意見，所需資金擬通過以下方式解決。 1、通過銀行貸款 1000 萬元； 2、企業自籌資金 2045 萬元。 三、建設期 本項目建設期 2 年。 四、效益分析 該項目通過節能措施的成套實施，可實現在現有的耗能基礎上再 節標煤 1.27 萬噸，實現節支 635 萬元，經濟效益顯著。 本項目通過實施節能技術改造，投用新型節能技術、設備，一方 面減少生產能耗，為國家節約大量的資源，另一方面，該工程解決了 大量生產中存在的事故隱患，安全生產系數得到提高，職工工作環境 得到改善，實現了經濟效益和社會效益雙贏的目的。項目建設是必要 的、可行的。 第二章

13、項目提出的背景及建設必要性 第一節 項目提出的背景 中國經濟增長模式的主要特征是投資推動和高增長。近三十年來， 國內生產總值增長率年均為 9.5%；在大部分時期，投資在國內生產總 值中的比重大于 40%；現在接近 50%。中國經濟中的主導一直是重工 業。在 1985 年，重工業比重占國內工業總產值的 55%。1990 年降到 50%，2000 年回升到 60%，2005 年高達 69%。在經濟增長和城市化進 程引起的大規?；A設施投資的推動下，重工業，尤其是高耗能產業 在近幾年經歷了最快速的發展。 近期中國能源消費的快速增長將能源需求推上了一個更高的臺階。 在這一基數上，即使能保持較低的能源消

14、費增長，能源需求的絕對增 量也將是巨大的。2006 年能源消耗達到 24.6 億噸標準煤(大約占世界 能源總消耗的 15%)。如果將能源需求降低到 5%，年增加量也需要 1.23 億噸標準煤。事實上，如果 GDP 增長為 9%，以目前的經濟結構 和增長方式，很難將能源需求降低到 5%。因此，2007 年 4 月 10 日國 家發改委公布能源發展“十一五”規劃，將 2010 年一次能源消 費總量目標控制目標為 27 億噸標準煤左右。 因此，節能是我國經濟和社會發展的一項長遠戰略方針，也是當 前一項極為緊迫的任務。能源緊缺已成為當今全球制約經濟發展的瓶 頸，開源與節流是解決能源危機的兩大途徑，而開

15、源的過程是艱辛和 漫長的，相比之下，節約的途徑是最佳的，一方面需要的投資額不是 很大，另一方面隨著科學技術的日新月異，各項節約能源的技術、工 藝、產品及設備也層出不窮，為我們提供了巨大的選擇空間，再者國 家政策的支持與資金的扶持，從經濟手段上為能源的節約提供了有利 條件，不久的將來，隨著人們意識的不斷提高，節能的行為將會被每 一位有責任心的公民所接受和認可，節能政策也將被國家列為舉足輕 重的治國之策。大力推行節能技術改造，是符合國家能源政策，符合 節約能源法、國務院關于加強節能工作的決定和國家發展改 革委節能中長期專項規劃中提高能源利用率的精神，是加快建設 節約型社會，緩解能源約束矛盾和環境壓

16、力，促進經濟社會可持續發 展的需要，是減緩企業電源容量不足的需要，更是降低成本增加企業 效益的需要。 當前我國有色金屬行業的發展已經進入了一個新的階段，煤炭價 格的持續走高，煙氣、廢水達標排放等使企業感到空前的壓力。單純 依靠資源、能源的優勢和勞動力價格低廉來謀求發展的模式已經難以 為繼。我國有色金屬行業能耗平均水平卻遠高于國際平均水平，說明 我國有色金屬行業在當前技術條件下，具有巨大的節能潛力。 兗礦科澳鋁業有限公司年生產電解鋁 14 萬噸，年生產鋁用陽極 8.2 萬噸，年發電量能力 22 億 kWh。2006 年水資源消耗量 60.9 萬立方 米,消耗電量.464 萬 kWh、煤泥噸 、煤

17、矸石噸；環保設施齊全，經 監測該公司 SO2排放濃度為 373mg/Nm3；符合 GB13223-2003 火電廠大 氣污染物排放標準第 2 時段 SO2排放濃度800 mg/Nm3的要求，比國 家標準降低了 427mg/Nm3。生產水采用循環利用的方式，污水達到了 “零排放”。 由于該公司投產時間短，職工運行經驗少，工藝設備存在能耗高 等問題，具有很大的節能降耗的潛力。為此，公司確定對生產系統進 行全面的升級改造，進一步提高企業的能源利用水平，降低企業成本， 將企業建成國內一流的有色金屬生產企業。 本項目既是在上述背景下提出的。項目建設條件較好，進行下一 步運作的條件已經基本成熟。 第二節

18、項目建設的必要性 一、符合國家產業政策 2005 年 12 月 2 日，經國務院批準，國家發展與改革委頒布了新 的產業結構調整指導目錄（2005 年本），該目錄將國內企業分為 鼓勵、限制和淘汰三類。該目錄將對經濟社會發展有重要促進作用， 有利于節約資源、保護環境、產業機構優化升級的關鍵技術、裝備及 產品列為鼓勵類項目。該目錄將節能、節水、環保及資源綜合利用等 技術應用列為鼓勵類產品。 國家“十一五”發展規劃中指出：強化能源節約和高效利用的政 策導向，加大節能力度。通過優化產業結構特別是降低高耗能產業比 重，實現結構節能；通過開發推廣節能技術，實現技術節能；通過加 強能源生產、運輸、消費各環節的

19、制度建設和監管，實現管理節能。 突出抓好鋼鐵、有色、煤炭、電力、化工、建材等行業和耗能大戶的 節能工作。 濟寧市國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要中指出：以資 源高效利用和循環利用為核心，以“減量化、再利用、資源化”為原 則，以低消耗、低排放、高效率為特征，以節能、節水、節地、節約 礦產資源和原材料為重點，依靠科技進步，全面開展節能降耗和資源 綜合利用，大力發展循環經濟，加快建立節約型社會。開展循環經濟 的試點示范，推動全市循環經濟發展。在煤炭、建材、電力、輕工、 化工等高資源消耗行業建立線上的中循環。分行業制定并實行指導性 標準，轉變經濟增長方式，走新型工業化道路。 兗礦科澳鋁業有限公司

20、依托自身的資金、技術優勢，進行節能技 術改造，符合國家有關產業政策和地方發展規劃。 二、可以進一步提高企業的能耗水平，降低企業成本，將企業建 成國內一流的熱電聯產生產企業 兗礦科澳鋁業有限公司具有很大的節能降耗的潛力。公司著眼于 長遠發展的需要，一方面采用高新技術改造實現內部挖潛；另一方面 通過積極吸收國內外先進的節能技術、設備和先進的管理經驗，使公 司實現真正意義上的節能，進一步提高企業的能耗水平，降低企業成 本，將企業建成國內一流的有色金屬生產企業。 第三章 建設地點與建設條件 第一節 項目改造地點 本項目為兗礦科澳鋁業有限公司節能優化工程，屬于原有項目內 部挖潛改造。改造的地點公司廠區內

21、，本項目擬對五個方面的內容進 行改造。 1、306kA 鋁電解槽不停、降電停槽、開槽； 電解車間 2、鋁電解槽控制系統優化改造； 電解車間、調控中心 3、110kV 整流所濾波補償裝置節能整改； 動力車間 4、采用離心式壓縮機替代活塞式壓縮機； 動力車間 5、利用余熱煙氣加熱導熱油系統改造。 煅燒車間 第二節 建設條件 一、地形、地貌及地質 鄒城市是山東省直轄縣級市。位于山東省西南部，地處東經 1162411730，北緯 35113532，是中國歷史上著 名的思想家、教育家孔子和孟子的誕生地，素稱“孔孟桑梓之邦，文 化發祥之地”。鄒城東倚沂蒙山區，西臨魯西平原，南襟徐淮要沖， 北枕泰岱南脈與魯

22、都曲阜毗鄰，總面積 1613 平方公里，城市建成區 面積 24 平方公里。 鄒城市地貌景觀復雜多樣。其總地勢東高西低，北高南低。全市 平均海拔 77.8 米。山區峰巒疊嶂，丘陵逶迤起伏，平原沃野千頃， 三種地貌各占三分之一。鄒城市屬淮河流域，境內有泗河、沂河兩大 水系，包括大小河流 40 余條，大、中、小型水庫 110 座。其中，較 大的河流有泗河、白馬河、城南大沙河、城前大沙河、大沂河、石墻 河、龍河等 13 條；較大的水庫有孟子湖、莫亭水庫等。本市河流多 發源于境內，河水主要來源于降水，基本無客水入境。大部分河流屬 季節性間歇河，河道寬淺，源短流急，呈輻射狀流向。河底多為沙質， 河水含沙量

23、大。鄒城市屬暖溫帶過渡型季風氣候，四季分明，氣候溫 和，風光秀麗。 二、氣 象 1、氣 溫 鄒城市屬暖溫帶，為東亞大陸性季風氣候區，四季分明，降水集 中，雨熱同步，冷熱季和干濕季區別明顯。全市年平均太陽輻射總熱 量 120.64 千卡平方厘米，年日照時數為 2l512596 小時，平均占 可照時數的 55，年平均氣溫為 14.1，日平均氣溫穩定超過 0農 耕期 297 天，其間大于 0的積溫為 5217，日平均氣溫10的活 動積溫為 4697，持續 217 天。全年無霜期平均為 202 天，平均初霜 日在 10 月 28 日，平均終霜日在 4 月 8 日。年平均降水量為 777.1 毫 米，主

24、要集中在 6、7、8 月份，年最大降水量為 1225.5 毫米，年最 小降水量為 434.4 毫米，年際之間和年內各季節的降水極不平衡。歷 年平均相對濕度 64。 三、地溫與凍土 區內年均地溫為 14.416。地面溫度的變化趨勢是：春季地溫 開始逐漸升高，夏季最高，平均地溫在 27以上；然后地溫開始逐漸 下降，冬季最低，平均地溫在 0以下。1 月份地溫均在-1.5以下， 4 月份均在 16.9以下，7 月份平均達到 29.4，10 月份均降至 16.6以下 四、配套條件 1、技術條件 兗礦科澳鋁業有限公司特別重視對知識人才、專業技術人才的培 養和使用。目前，公司在冊員工為 2720 人，其中大

25、學本科學歷有 38 人，大專學歷有 34 人，中專學歷有 57 人，中技學歷有 324 人，高中 學歷有 1735 人。大中專畢業生從事技術研發和技術管理工作。 公司按照“以人為本、共同發展”的原則，按照公司整體發展格 局要求，每年投入 50 余萬元用于員工的教育培訓，為優秀員工技術、 業務成長奠定基礎，使員工整體素質得到提高，使公司技術實力得到 了提升和保障，夯實了實施節能優化工程的技術基礎。 2、給排水 鄒城市境內水資源主要由地表水和地下水兩部分組成。境內地表 水主要是季節性降水，年均降水總量為 12.34 億立方米，平均地下水 天然補給量 2.21 億立方米。 目前全市共建成各類水利工程

26、 2 萬余處，其中大、中型水庫各 1 座，小型水庫 108 座，塘壩 650 座，總庫容 2.28 億立方米。項目區 位于現廠區內，本項目擬采用礦井水，水源引自原廠區供水管網；項 目生活污水經處理后全部用于場區綠化澆灑，不外排；原廠區內有雨 管網，雨水可就近排入原雨水系統。 3、供電 鄒城市電網遍布全市城鄉,供電能力自給有余。本項目電源線引 自現廠區變電站，供電有保證。 4、通訊 固定電話達到 19.14 萬部；移動電話 33 萬部，增長 58.66%。因 特網戶數 1.55 萬戶，增長 15.9%。交換機容量達 26.43 萬門。 5、交通 京福高速公路貫穿全市， 5 小時可分別直達北京、上

27、海、青島等 大中城市；1 小時可直達濟南國際機場。兗礦科澳鋁業有限公司出入 交通十分便捷。 第四章 節能優化工程建設方案 第一節 企業生產現狀 該公司的主要生產環節可大致分為：供變電系統、鋁電解系統和 陽極生產系統等。電解鋁生產工藝及設備為：氧化鋁、冰晶石、氟化 鹽鋁加入 306kA 預焙陽極電解槽中，通入強大的直流電，在 945955溫度下，原料變為熔融狀態的電解質并發生復雜的電化學 反應，氧化鋁被分解，在陰極析出液態金屬鋁，鋁液定期用真空抬包 抽出運到鑄造部，經保持爐除渣后由連續鑄造機澆鑄成鋁錠。在電化 學反應過程中，碳素陽極與氧化反應生成 CO2和 CO 而不斷消耗，通過 不斷更換預焙陽

28、極塊進行補充。 電解所需陽極由陽極系統生產。主要生產原料有石油焦和瀝青。 先將石油焦粗碎后入回轉窯中進行煅燒，除去水分和揮發份，即為煅 后焦；再與殘極、生碎等回收料破碎、磨粉、配料后與熔化的液態瀝 青進行混合?；炷蟮暮辖浾駝映尚蜋C制成生陽極塊，冷卻后送至陽 極焙燒爐在 1200溫度下焙燒，除去揮發份并進一步提高理化指標形 成焙燒塊，經與陽極鋼爪組裝后形成陽極組用于電解生產。 電捕凈化 公司具備年發電 22 億 kWh ，年生產電解鋁 14 萬噸，鋁電解陽極 8.2 萬噸的生產能力。生產線設備配置先進，控制自動化程度高，采 用 DCS 控制系統對生產線上所有設備進行集中控制；環保設施齊全， 經

29、監測，鍋爐 SO2排放濃度為 373mg/Nm3，符合 GB13223-2003 火電廠 大氣污染物排放標準第 2 時段 SO2排放濃度800 mg/Nm3 的要求，比 國家標準降低了 427mg/Nm3。生產水采用循環利用的方式，污水達到 了“零排放”。 第二節 306kA 鋁電解槽不停、降電停槽、開槽 一、現狀 當前鋁電解槽的壽命在 1500 天左右，當達到壽命終點時，就需 要單臺停槽檢修。大修時，需要經過停槽、檢修和開槽的過程，大修 一臺電解槽需要停電兩次，這樣對一個 172 槽的系列來說，每年計劃 停槽 30 臺，需要停、送電 60 次，停電時間達 50 小時，原鋁產量損 失達 700

30、 多噸/年。由于系列停電造成電解槽效應增加，能耗增加， 每年的增加的電耗為 210 萬 kWh。且停電過程會嚴重破壞了電解槽的 能量平衡，使生產效率降低，氟化氫等有害氣體排放增加。更為嚴重 的是這種大負荷的波動會對電網安全運行造成危害，而且會對發電設 備造成較大的危害。因此，試驗應用大型鋁電解槽專用不停電短路裝 置，實現電解槽的不停電短路操作成為世界電解鋁工業亟待解決的重 大問題。 二、整改方案 （一）節能措施 長期以來，國際大型鋁電解廠家及多家專業開關制造商，都曾致 力于開發能夠實現不停電停、開電解槽的方法和裝置。國內鋁電解行 業的技術人員也進行了不懈的努力和嘗試，并在小型電解槽上應用了 “

31、坐槽法停槽短路”技術和“降負荷短路操作”停槽技術，但對操作 要求高，不確定因素多，安全性差，使其具有較大的局限性，由于未 能從原理上根本解決不停電停、開槽的問題，因此只是個別企業在小 容量電解槽上試用，未能推廣。 本次整改在現有技術的基礎上，結合公司電解生產的情況，實現 大型鋁電解槽在系列全電流狀態下，以較為簡便可靠，并充分保證設 備及生產安全的前提下，進行停、開槽短路操作，以徹底解決我公司 電解系列單臺電解槽大修必須系列停電的重大技術難題，為公司開創 新的節能增產、降耗環保途徑并提高供電設備、鋁電解槽壽命。 通過研究操作短路口過程中槽電流、電壓轉移的情況及系列高電 壓、強電流對操作的影響，分

32、析計算運用大電流分流開關設備進行帶 電停、開槽電流轉換變化規律，分析應用大電流分流技術及設備的安 全性、可靠性及對電解系列可能存在的影響；研制大電流分流裝置與 電解槽的對接裝置，實現適用性和方便性；制定我公司電解槽預使用 裝置需要達到的技術指標，提出制造技術要求；進行不停電停、開槽 的工業應用試驗；最后在應用過程中對現有技術進行提高和完善。 （二）項目實施前后對比 1、原系統及能耗狀況： 每一臺電解槽需要大修,停、送電平均電解時間 20 分鐘；未電解 時間 41 分鐘；產生效應 74 次，每次 3 分鐘；在停、送電過程中電解 槽用于保溫的電流 90A，電壓 4.2V,需要 26 分鐘; 電解槽

33、大修后在送 電達到全電流 6h 后電流效率才能達到 92%，在 6h 內的平均電流效率 為 90%。這樣對一個 172 槽的系列來說，每年計劃停槽 30 臺，需要停、 送電 60 次，停電時間達 50 小時，原鋁產量損失達 700 多噸/年。 2、整改后系統及能耗狀況： 經過整改電解槽大修不再需要停電，避免了由于大修電解槽停、 送電帶來的一系列的損耗，節能效果明顯。 （三）節能量計算 1、節電量 每次停送電平均發生 74 次效應，每次效應 3 分鐘，效應電壓 15V，電流 315kA。不停送電節約電能為： 3151531515（360360）74741748317483 kWhkWh 由于電解

34、槽的電流強度在 180kA 以下不電解鋁，所以在每次停送 電過程中用于保溫所消耗電量為： 90904.24.2（26602660）170=27846170=27846 kWhkWh 年節約電量：（年節約電量：（17483+2784617483+27846）3030=136=136 萬萬 kWhkWh 2、多產電解鋁： 理論上原鋁產量為：0.336kg/（kA.h.槽） 。每次平均電解時間 20min，平均工作電流為 247kA（180kA 以下不電解） 。則不停槽多產 電解鋁為： 0.3360.336（20602060）1700.0011700.001（3150.92-2470.403150.

35、92-2470.40） = = 3.643.64 噸噸 停送電過程中電解槽未電解時間為 41min，目前電流效率為 0.92，則不停槽多產電解鋁為： 0.3363150.336315（41604160）0.921700.0010.921700.001 = = 11.3111.31 每次停送電流過程造成突發效應為 74 次，每次效應時間為 3min，則不停槽多產電解鋁為： 0.336315740.33631574（360360）0.920.0010.920.001 0.380.38 噸噸 電解槽在送電達到全電流 6h 后電流效率才能達到 92%，在 6h 內 的平均電流效率為 90%，則不停槽多

36、產電解鋁為： 0.33661700.0013150.33661700.001315（0.92-0.900.92-0.90）60006000 =2.16=2.16 噸噸 （五）實施效益分析 1、理論上原鋁產量為：0.336kg/（kA.h.槽） 。每次平均電解時 間 20min，平均工作電流為 247kA（180kA 以下不電解） 。按目前鋁錠 的價格，我廠原鋁價格大約為 6000 元/噸，則所產生的經濟效益為： 0.3360.336（20602060）1700.0011700.001（3150.92-2470.403150.92-2470.40）60006000 = = 3.6460003.6

37、46000 = = 2.182.18 萬元萬元 2、停送電過程中電解槽未電解時間為 41min，目前電流效率為 0.92，則不停槽所增加的經濟效益為： 0.3363150.336315（41604160）0.921700.00160000.921700.0016000 = = 11.31600011.316000 = = 6.796.79 萬元萬元 3、每次停送電流過程造成突發效應為 74 次，每次效應時間為 3min，則不停槽所增加的經濟效益為： 0.336315740.33631574（360360）0.920.00160000.920.0016000 0.220.22 萬元萬元 4、每次

38、停送電平均發生 74 次效應，每次效應 3 分鐘，效應電壓 15V，電流 315kA，每千瓦時按 0.5 元計算，則不停槽所產生的經濟效 益為： 3151531515（360360）740.5740.50.870.87 萬元萬元 5、由于電解槽的電流強度在 180kA 以下不電解鋁，所以在每次 停送電過程中用于保溫所消耗電量將被節省，經濟效益為： 904.2904.2（26602660）1700.5=1.391700.5=1.39 萬元萬元 6、電解槽在送電達到全電流 6h 后電流效率才能達到 92%，在 6h 內的平均電流效率為 90%，則不停槽所增加的經濟效益為： 0.33661700.0

39、013150.33661700.001315（0.92-0.900.92-0.90）60006000 =2.166000=2.166000 =1.29=1.29 萬元萬元 每年可增加的直接經濟效益為：每年可增加的直接經濟效益為： （2.18+6.79+0.22+0.87+1.39+1.292.18+6.79+0.22+0.87+1.39+1.29）3030382.2382.2 萬元萬元 三、主要特點及示范意義 本項目研制開發的技術及裝置能夠實現鋁電解系列不停電停、開 槽和大修焊接，節能效果顯著。降低陽極效應減少了大量 CO2及其它 有害物質的排放量，減少了能源消耗；由于增加了電解槽的壽命，減

40、少了由大修帶來的廢物排放，節約大量的資源，具有顯著的節能和環 保效果，符合國家的產業政策。 解決了鋁電解槽系列單臺電解槽大修系列停電的技術難題，避免 了因此造成的供電負荷大幅波動對電解系列造成影響，改變了傳統的 生產操作模式，實現了電解鋁在非事故條件下的不停電生產，對于高 耗能產業的電解鋁工業而言，在節能、增產、環保以及減少對電解槽 設備危害都有著重要意義。 我國電解鋁產能居世界第一位。除大型特大型電解槽系列以外， 本項目技術及裝置不僅適用于大型、特大型鋁電解系列，而且對于中 小型電解槽生產系列而言，完全能夠適用。此外由于電解鋁技術在世 界范圍內相同的技術特點，也適用于國外電解鋁廠應用。因此本

41、項目 技術對于電解鋁行業而言具有重大的推廣應用價值和廣闊的推廣應用 前景。 第三節 鋁電解槽控制系統優化改造 一、現狀 兗礦科澳鋁業公司是一個年產量 14 萬噸的大型鋁生產企業，裝 備了 172 臺 306kA 電解槽，于 2003 年 10 月開始分批分期通電焙燒啟 動。投產四年來，槽況基本穩定，生產工藝管理基本正常，然而由于 各方面原因，生產技術經濟指標尚存在一定的差距。特別是鋁電解生 產的過程控制系統，不能很好地實施對電解槽的高效控制，控制水平 低，控制效率低，這不僅影響電解生產的技術經濟指標，而且直接影 響電解槽的正常運行及電解槽壽命。鑒于以上原因，提出在現有鋁電 解生產工藝的基礎上優

42、化鋁電解生產工藝，對電解槽控制系統進行優 化改造。 二、優化方案 （一）節能措施： 本項目重點研究鋁電解槽生產過程中的“電解質溫度” 、 “初晶溫 度”和“過熱度”的動態關系，進行鋁電解槽的氧化鋁濃度控制、氟 化鋁添加控制、槽電壓控制、推導出當天的出鋁計劃，從而提高電流 效率、降低效應系數。 由于不能直接在線檢測電解溫度和分子比,至今國內外鋁電解槽 控系統沒有實現鋁電解槽的“能量平衡”控制。目前國內外的鋁電解 生產槽控系統只能控制“物料平衡”中的氧化鋁濃度，而影響“能量 平衡”的槽工作電壓的調整、產鋁量的掌握、分子比(即氟化鋁)的調 節，均由操作管理者每天來完成。操作管理者的技術水平和經驗的不

43、 同，會大大影響電解槽的指標。 以計算機為核心實現能量和物料雙平衡的控制。可以實現“物料 平衡”和“能量平衡” ，建立現場工作站和多維數據分析系統，方便 管理者掌握和評判電解槽的發展趨勢；實現標準化操作管理；可以取 得好的電流效率和低的效應系數。 電解控制工藝進行研究得出控制工藝模型 （二）節能量計算方法： 工 作 電 壓 在 產 鋁 量 鈣 鎂 鋰 分 子 比 氧 化 鋁 濃 度 初晶溫度初晶溫度電解質溫度電解質溫度 人工控制人工控制 計算機控制計算機控制 電 流 效 率 過熱度過熱度 控制系統優化改造后，解決了硬件設備與控制技術兩個方面的問 題，保證了系統的穩定、安全運行，優化了電解工藝技

44、術參數，提高 了電流效率，克服造成死機、影響生產過程的連續控制等現象，減少 維修維護工作量和運行成本。 按電流效率提高 0.5%，直流電耗降低約 75 kWh，取以下參數 計算經濟效益（年產量按 14 萬噸、電費按 0.5 元/kWh，)： 增加產能：14（萬）0.5%=7000 噸 降低電耗：t75 kWh/t=1050 萬 kWh 由以上計算可以看出，僅僅節約電能和增加產量，就帶來可觀的 效益，如果加上效應受控減少的電耗、陽極消耗等等，所帶來的經濟 效益遠不只這個數。 三、示范意義及主要特點三、示范意義及主要特點 確定了鋁電解槽“低分子比、低溫、合適的過熱度”的技術路線,充 分利用信息化控

45、制手段,實現過熱度的在線控制,開發出天平式氧化鋁 濃度控制技術,確定了氟化鋁添加的調整策略,實現設定電壓在線自動 調整,自動推導更為合理的出鋁計劃。由此實現電解槽信息化、標準 化的管理模式,使電解鋁的生產和管理更加規范、合理,減少了電解槽 人為因素的影響。 優化改造后，穩定槽況運行，顯著提高電流效率，大大降低了物 耗及危害氣體的產生，節能減排效果顯著，社會效益巨大。 第四節 110kV 整流所濾波補償裝置節能整改 一、現狀 兗礦科澳鋁業公司電解鋁廠濾波補償裝置于 2003 年 12 月 26 日 投運至 2004 年 5 月 7 日停運。期間，濾波補償裝置多次出現電纜爆 頭導致濾波裝置停運的事

46、故，2004 年 5 月 7 日發生 3整流機組濾波 補償裝置開關柜爆炸并且 3整流調壓變壓器第三繞組（即補償繞組） 燒毀的惡性事故。因該裝置多次出現事故，在原因未明的情況下，為 確保整流機組的安全運行，自 2004 年 5 月 7 日事故停運。 近期，根據國家 “節能減排，降低能耗”方針的要求，為提高 功率因數，降低損耗，在對濾波補償裝置前期故障認真分析的基礎上， 制定切實可行的改造方案，投運濾波補償裝置，達到降低能耗，增進 效益的目的。 二、優化方案 （一）節能措施 通過對濾波補償裝置前期故障分析，提出改造方案，投運濾波補 償裝置，提高功率因數，降低損耗。 1、電壓互感器回路的整改 電壓互

47、感器增加高壓保險：通過加裝電壓互感器高壓保險，能 夠在電壓互感器發生諧振過電壓的故障初期將電壓互感器切除，以保 護電壓互感器并消除諧振源，此時低電壓保護動作將整流調壓變壓器 110kV 側斷路器斷開。 更換原電壓互感器為消諧電壓互感器，消諧電壓互感器能夠有 效地消除系統與電壓互感器之間形成的鐵磁諧振，避免系統產生過電 壓。 2、補償裝置保護定值整改 根據目前濾波補償裝置設備的原設計院保護整定計算認定，濾波 補償裝置中的繼電保護裝置的定值是按照變壓器額定容量來計算的， 實際本濾波補償裝置可補償的無功容量遠小于變壓器額定容量。其中， 5次諧波實際補償的容量為5760kVar，11次諧波實際補償容量

48、為9600 kVar。因此，該補償裝置原設計院提供的保護定值不能發揮有效的保 護作用，按照補償濾波裝置的實際運行參數重新核對保護整定值。 （二）節能量測量 1、在現運行參數下，求取變壓器和整流柜的等效阻抗 1）現運行參數如下： 功率因數 cos0.88 母線電壓 U=114 kV 總功率 P238 MW 總電流 I1370 A 整流效率 95.864 平均每臺整流機組的功率 P1=P/5=238/547.6 MW 平均每臺整流機組的電流 I1= I /5=1370/5274 A 整流變壓器額定容量 Sn=84580 kVA 現整流變壓器運行于 65 檔，閥側電壓 U2=592.7 V 2）每臺

49、整流機組的總損耗 P P1（1-）47.6（1-95.864）10001968.7 kW 整流變壓器等效阻抗 查變壓器出廠試驗報告 ，變壓器負載損耗 Pke=560.4kW，空 載損耗 P0=67.3kW。 每臺整流變壓器的損耗 P1= P0+2 PkeP0+ (I1/In)2 Pke= P0+ ( P1/Pn)2 Pke =67.3+（47.6/（84.580.88) ）2 560.4=296.5 kW P13(I1)2Z1 Z1=(296.51000)/(32742)=1.316 整流柜等效阻抗 每臺整流柜的損耗 P2（P-P1）/2（1968.7-296.5）/2836.1 kW U1/

50、U2=I2/I1 I2=/592.7274=50852 A P26(I2)2Z2 Z2=836.11000/(6)=0. 2、功率因數提高到 0.9 時整流效率計算 1）整流變壓器一次側電流 P1=U1I1 cos3 I1=47.61000/(1140.9)=268 A3 2）整流變壓器的損耗 P13(I1)2Z1=326821.316= W=283.6 kW 3）每臺整流柜的損耗 U1/U2=I2/I1 I2=/592.7268=49738 A P26(I2)2 Z2=60.= W=801.5 kW 4）每臺整流機組的總損耗 PP1+2P2283.6+2801.51886.6 kW=1.88

51、7 MW 5）整流效率計算 （P-P）/P100%(47.6-1.887)/47.6100%=96.036% 可見，功率因數提高到 0.9 后，整流效率提高 0.172% 3、功率因數提高到 0.95 時整流效率計算 1）整流變壓器一次側電流 P1=U1I1 cos3 I1=47.61000/(1140.95)=254 A3 2）整流變壓器的損耗 P13(I1)2Z1=325421.316= W=254.7 kW 3）每臺整流柜的損耗 U1/U2=I2/I1 I2=/592.7254=47140 A P26(I2)2 Z2=60.= W=720 kW 4）每臺整流機組的總損耗 PP1+2P22

52、54.7+27201694.7 kW=1.695 MW 5）效率計算 （P-P）/P100%(47.6-1.695)/47.6100%=96.439% 可見，功率因數提高到 0.95 后，整流效率提高 0.575% 4、電耗比較 功率因數提高到 0.95 后，整流機組節約的電能為: 238MW0.575%1368.5kW 年節約電能：年節約電能：1368.524320=1050.621368.524320=1050.62 萬萬 kWhkWh 三、示范意義 濾波補償裝置出現電纜爆頭導致濾波裝置停運的事故，既是各別 現象，又存在一定的共性，該裝置的改造投運，為類似問題的處理提 供了經驗和方法。具有

53、一定的示范意義。 第五節 采用離心式壓縮機替代活塞式壓縮機造 一、現狀 兗礦科澳鋁業有限公司電解鋁廠空壓機房現安裝 100m3活塞式空 氣壓縮機 7 臺，由于產品本身存在質量問題，且制造工藝技術落后， 雖經過多次技術改造，運行效能一直不能令人滿意?，F在正常運行 4 臺，產氣量只有 297310 m3，耗能嚴重不合理，必須進行更新改造。 二、優化方案 采用 2 臺 200 m3離心式空氣壓縮機，替代現有的 7 臺 100m3活塞 式空氣壓縮機，從工藝上提高壓縮機的效能。 （二）方案 空壓機換型改造，電解鋁廠現使用 DW-100/8 型活塞式空壓機 （電機功率 550kw） ，根據測試報告電能利用

54、率 61.03，效率為 65，2007 年空壓機用電量 2680.2kwh，空壓機噸鋁電耗 /193.5kwh，根據技術論證更換為 2 臺 200 方離心式空壓機（電機 功率 1050）產氣量為 400 立方/min，可保證電解鋁廠 56 臺（DW- 100/8）活塞式空壓機產氣量滿足生產需要， （三）節能效益計算 本工程實施前，100 方活塞機 6 臺產氣量為：400 m3/min 費用如 下： 1、每年保養材料費和大保養費用（含外圍維修費用）：100 萬元 2、人工費：（2000 元/人/月）2000121228.8 萬元 3、用電量：550624320=2534.4 萬 kWh 4、電費

55、（1 KW/0.5 元）：5506243200.5 1267.2 萬 元 合計合計:1554.4:1554.4 萬元萬元 本工程實施后，200m3離心機 2 臺產氣量為 400 m3/min 費用如下： 1、每年保養材料費和大保養費用：6212 萬元 2、人工費：（2000 元/人/月）20001224.8 萬元 3、用電量：1050224320=1612.8 萬 kWh 3、電費（1 KW/0.5 元）：10502243200.5806.4 萬元 合計合計;924;924 萬元萬元 改造后節電量：2534.4-1612.8=921.6 萬 kWh 改造后經濟效益為：1267.2-806.4=

56、460.8 萬元 三、經濟效益 通過壓縮機離心式節能改造，每年節約用電 921.6 萬 kWh，直 接經濟效益 460.8 萬元。一年半可以節回投資，是一個投資回報率上 佳的節能改造項目。 第六節 利用余熱煙氣加熱導熱油系統改造 一、現狀 （一）導熱油加熱系統概述 兗礦科澳鋁業有限公司電解鋁廠 82kt 預焙陽極工程是兗礦煤電 鋁項目五個子項目之一，總投資 3.2 億元，由石油焦煅燒、制糊成型、 陽極焙燒、陽極組裝四大工藝系統和余熱發電能源綜合利用項目五部 分組成。其中，生陽極制造的制糊成型工序作為預焙陽極產品的關鍵 生產和工藝控制環節，對產品質量、產量、能耗等經濟指標有重要影 響。在骨料預熱

57、、糊料混捏及瀝青熔化、儲存、輸送過程中，需要消 耗大量的熱能滿足生產工藝對物料溫度的要求。導熱油爐加熱系統的 作用就是通過導熱油的循環和熱交換為生陽極制造工序提供熱能。 （二）燃油導熱油加熱爐現狀及國內余熱煙氣加熱導熱油爐使用 情況。 炭素行業一般采用燃油、燃氣導熱油加熱爐。兗礦科澳鋁業有限 公司選用的燃油導熱油爐，燃油爐燃油耗量高，增加了生產成本。在 正常情況下，以燃油爐風門開度為 70、全年生產 320 天、生極成型 供熱的耗油量為 16.78Kg/T 計算，全年共用重油 1376 噸/年，其燃料 費高達 481.6 萬元/年。由于重油市場價格持續升高，導致燃油導熱 油爐運行生產成本較高。

58、同時由于國內重油質量不穩定，導致燃油熱 油爐運行穩定性差，自投產運行以來，多次出現燃燒器結焦，影響熱 油爐的出力，供熱不足造成瀝青熔化溫度低，產量下降，甚至因油溫 偏低導致成型停產或減產。除此之外，燃油導熱油爐不便維護，曾多 次因導熱油加熱爐故障，造成成型生產系統減產，最嚴重的一次因燃 燒器損壞不能及時恢復，致使成型生產系統停產一個多月。 洛陽新安電力炭素公司開發的以煅燒回轉窯煙氣為熱源的煙氣熱 油爐于 05 年 2 月試車并投入使用，效果極好，無論供熱量、供熱溫 度、安全操作等均能滿足生產要求。這為我公司余熱煙氣加熱導熱油 系統改造提供了參考依據。 經公司研究認為，以回轉窯高溫煙氣為熱源的煙

59、氣導熱油加熱爐 為生陽極生產線供熱,是鋁用陽極廠成型混捏用熱設備熱能利用方式 的發展趨勢。 二、優化方案 （一）節能措施 煅燒車間有兩臺煅燒回轉窯，回轉窯排出的煙氣溫度為 1100左 右，1 臺回轉窯正常生產時設計煙氣流量為 36000Nm3/h，但由于目前 國內石油焦市場供應緊張，石油焦的質量難以保證，其粉料比重大、 揮發份高（設計指標 8%，實際 1015%） ，回轉窯實際煙氣流量約 40000Nm3/h，大于設計煙氣流量 36000Nm3/h。1 臺余熱鍋爐正常發電 所需煙氣量為 32000Nm3/h，小于回轉窯實際煙氣流量，造成余熱鍋爐 經常超溫，需要外排蒸汽進行卸壓。本工程計劃設計一

60、臺供熱能力為 250103kcal/h 的余熱煙氣導熱油加熱爐回收其熱量，取代原成型車 間的燃油導熱油加熱爐。余熱煙氣導熱油加熱爐計劃設計耗煙氣量 11000Nm3/h。2 臺回轉窯同時生產時，產生的實際煙氣量為 80000 Nm3/h，在滿足余熱煙氣導熱油加熱爐正常供熱的情況下，完全能夠滿 足余熱 2 臺鍋爐的正常發電。但考慮到以后石油焦質量穩定后的生產， 每臺回轉窯煙氣流量仍以 36000Nm3/h 計算，2 臺回轉窯同時生產時， 產生的煙氣量為 72000 Nm3/h，在滿足余熱煙氣導熱油加熱爐正常供 熱的情況下，2 臺余熱鍋爐的運行效率能達到（72000-11000） /（320002