弄“槽”儿向涛头立—— 记贵阳铝镁设计研究院超大型铝电解槽创新研发与推广之路

2019年07月22日 8:50 2197次浏览 来源:   分类: 重点新闻   作者:

导读:   科技兴国乃国之大策,特别是在工业大国迈向工业强国的进程中尤为重要。从2002年以来,我国原铝产能和产量一直稳居世界第一位,其重要原因就是我国已经进入世界领先水平行列的大型、超大型铝电解槽关键核心技术独领风骚。而这功不可没的辉煌成就取得,离不开贵阳贵阳铝镁设计研究院有限公司科技创新发展的巨大贡献。

科技兴国乃国之大策,特别是在工业大国迈向工业强国的进程中尤为重要。从2002年以来,我国原铝产能和产量一直稳居世界第一位,其重要原因就是我国已经进入世界领先水平行列的大型、超大型铝电解槽关键核心技术独领风骚。而这功不可没的辉煌成就取得,离不开贵阳贵阳铝镁设计研究院有限公司科技创新发展的巨大贡献。

改革开放40年来,我国铝工业发展气势磅礴,异彩纷呈。贵阳院建院60年以来,历经风雨,不忘初心、牢记使命,怀着振兴中国铝工业的情怀和梦想,积极响应党和国家的号召,励精图治、一路向前、一路霓虹,为新中国铝工业的创新和发展立下了汗马功劳,先后创造了数项国内第一。如今,贵阳院已在风雨兼程中成长为我国中国有色金属最具实力的轻金属冶金设计科研单位之一。在新时代的东风催促下,近年来继续为中国铝工业技术的创新发展做出了积极贡献,成绩可喜可贺。

经风雨、见彩虹,峥嵘岁月稠

1978年,改革开放的春风吹进中国铝工业。国务院下文批准贵州铝厂从日本“轻金属株式会社”有限公司成套引进80kt/a的160kA中间点式下料预焙阳极铝电解槽技术及装备,贵阳院参与了工程的全部引进与配套设计任务。从此以后,贵阳院成为了我国电解铝工业技术消化吸收、完善、研发和创新的主力军。

从上世纪八十年代至本世纪初,贵阳院注重基础理论研究与实践相结合,在成功开发180kA、200kA、230kA、280kA、320kA等大型铝电解试验槽的基础上,不仅努力追赶上了国外同类型铝电解槽技术的整体水平,同时还为我国电解铝工业技术成功走出国门做出了应有的贡献,率先实现了中国铝电解技术输出到外国零的突破。2005年1月,印度BALCO铝厂建设的250kt/a电解铝项目,从贵阳院引进320kA大型铝电解槽系列成功投产,这标志着我国由电解铝技术引进到输出的历史性跨越。到目前为止,贵阳院的电解铝技术已经输出到印度、马来西亚、哈萨克斯坦、阿塞拜疆、塔吉克斯坦等多个国家,并赢得了客户企业的一致好评。

作为央企的重点科研设计单位,贵阳院始终把提高中国原铝工业的技术水平、为中铝集团的技术进步提供保障放在首位。近10年来,贵阳院在充分发挥自身创新研发技术和服务优势的前提下,先后研发并成功推广了400kA、500kA、530kA超大型铝电解槽技术及配套装备的应用,尤其是在基于成功研发并不断换代完善的《铝电解槽“多参数平衡”控制技术》基础上,根据客户企业的不同资源和经济条件,选择不同的技术包,为其量身打造最适合的各种新型节能槽设计;同时还可与客户企业签订技术协议,借助贵阳院配套创新研发的大数据远程诊断服务中心(RDTS),开展大规模的技术服务工作,为客户企业的业务培训、技术过渡、参数调整、指标完善以及现场技术管理的提高创造最佳条件,再次赢得了国内外客户企业的一致好评。

搞科研、明方向,创新谋发展

鉴于当前我国原铝产能过剩现状,以及所面临严峻的资源、能源、环境保护的压力,原铝生产企业如何在新时代下激烈的市场竞争中实现生存盈利成为了迫在眉睫需要解决的首要问题。

按照国际惯例,每一款大型铝电解槽技术从研发到推广应用,通常需要经过模拟仿真计算、基本设计、工程设计、试验槽、测试验证、修改完善、推广应用、再测试验证这八个周期阶段。但由于本世纪初以来国内原铝工业的高速发展,400kA以上超大型预焙阳极铝电解槽技术往往跳过了单独的试验槽及测试验证阶段,加上每个客户企业的电力、原材料供应等资源和经济条件,以及生产操作管理习惯的差异,必须在设计一开始就要充分调查研究考虑到客户企业的需求和各种客观条件,并为其投产后留出铝电解系列生产操作参数可调整的空间窗口,以便能够实现相对安全的弹性生产运行管理。为此,近年来贵阳院在开发500kA以上超大型预焙阳极铝电解槽技术时,除了在设计阶段(包括模拟仿真计算、基本设计、工程设计)狠下功夫外;重点抓住了数字化铝电解槽智能化控制与装备制造技术的创新发展及不断升级,极大地提高了超大型预焙阳极铝电解槽系列的智能化生产过程管理水平;同时不仅在投产初期派出生产操作专家进行技术培训和现场指导,还可以通过最新研发的大数据远程诊断服务中心(RDTS),开展远程诊断的技术服务工作,从而为客户企业顺利地实现达产达标,以及今后不断调整挖掘潜力提供了坚实的技术保障,这也是近年来贵阳院在参与的大型电解铝项目中不断取得成功的秘诀。

勇攀登、持牛耳,创新结硕果

近年来,贵阳院依靠科技创新,从客户企业节能降耗、降本增效的实际需求出发,而不是一味坚持槽型电流容量越大就越现代化的原则,将国内的500kA以上超大型铝电解槽技术的研发与应用逐步推进到了一个新的时代。科技创新成果重点包括以下三个方面的内容:

--高效节能新型铝电解槽工艺技术设计

一是新型抗扰稳流母线配置设计方面。依托先进的仿真模拟计算软件,成熟掌握运用了6点和7点进电的内、外母线补偿模式等多种配置设计,使槽内磁场分布合理、磁流体稳定性表现优异、铝液流速适宜,为超大型铝电解槽系列的长期高效、低耗、稳定运行创造了有利条件和可靠保证。

二是高效节能新型铝电解槽内衬设计方面。高效节能新型铝电解槽设计则以高产出率和降低单位能耗为最终目标,除了通过仿真模拟软件计算外,还重点开展了槽内衬炭素和耐热保温材料的对外科研技术合作和试验,不断优化铝电解槽的热和流体稳定性平衡参数,以获得最佳的等温度线分布和炉膛内形结果。

三是新型打壳下料技术与装备设计方面。超大型预焙铝电解槽偏长,容易造成炉膛内熔体流速不均匀,氧化铝浓度区域分布特性偏差,且打壳和下料点数增加,打壳锤头卡堵几率增加。贵阳院最新研发的新型打壳下料技术与装备,可以解决氧化铝浓度区域分布不均的问题,有效减少电解槽局部效应的发生;还可以大幅减少锤头卡堵问题的发生,减轻工人劳动强度,并延长打壳锤头寿命1/3以上。

此外,贵阳院还在超大型预焙铝电解槽的槽壳结构、上部结构、槽上集排气系统、阳极组装等设计上,依据客户企业的具体要求和实际情况,做出相应的调整和优化。

--数字化铝电解槽智能化控制技术体系的研发与应用

数字化铝电解槽智能控制技术就是要推动信息化技术在铝电解生产过程管理中的应用,通过对铝电解生产工艺和管理进行信息化建设、大数据处理,引领铝电解生产向“数字化、网络化、智能化”转型升级,全面提升企业研发、生产、管理和服务的管控水平,实现铝电解生产向高效、低耗、低污染方向迈进。贵阳院的数字化铝电解槽智能化控制技术研发与应用最早开始于10年前,其基础核心源于当时研发的第一代铝电解槽“多参数平衡”控制技术,目前已经发展成为以第三代铝电解槽“多参数平衡”控制技术为基础的数字化铝电解槽智能化控制技术集成体系平台。它主要包括以下几个方面:

一是在铝电解槽“多参数平衡”控制技术与主体设备槽控机的研发与应用方面。铝电解槽“多参数平衡”控制技术是在建立铝电解槽“静态平衡”和“电流效率”最佳关系的基础上,通过离线、在线直接测量数据和云计算产生的数据作为控制反馈,实现铝电解槽“动态平衡”、“炉膛类型”、“氧化铝浓度”、“过热度”和“噪声”的实时监测与控制,从而使电解铝生产工艺和控制技术上升到一个更高的水平。

目前,贵阳院的槽控机已升级到第八代,具有自主知识产权的软件已经升级到第三代。

二是在数字化铝电解槽智能控制配套技术与装备的研发与应用方面。贵阳院在数字化铝电解槽智能化控制技术研发与应用上,除重点升级换代主要核心技术外,还以产-学-研合作的方式,完成了许多配套技术和装备的联合研发与推广应用工作,它们主要包括铝电解槽智能化配套装置的研发与推广应用、大型铝电解槽焙烧启动和生产维护使用配套技术及装备的研发与推广应用等。

--线技术支持的大数据和信息化技术的研发与应用

在铝电解项目投产初期,贵阳院除了为完成现场施工派驻技术协调或项目部人员外,会根据各客户企业的需要,派出生产操作专家进行技术培训和现场指导,以便完成超大型铝电解槽系列生产的顺利交接。

不仅如此,最重要的是贵阳院将会与客户企业建立良好的技术协作关系,并可为其提供长期的技术支持,尤其是在技术参数的调整和进一步的挖潜和升级方面。如果客户企业有意进一步签订协议,还可以通过贵阳院最新研发的大数据远程诊断服务中心(RDTS),通过互联网+大数据的信息化技术,开展大数据远程诊断专家分析并下传指令,以便对异常槽实施精准的工艺控制,实现大型铝电解槽系列生产运行参数数字化和标准化管理模式,大幅度减少人工干扰,并消除现场不同工艺技术人员操作管理思路下的调控误差,有效提高大型铝电解槽运行的平稳性,从而提高系列槽整体的技术性能指标。

牢记使命,不忘初心竞风流

近年来,贵阳院始终将科技创新放在首位,尤其是在大型和超大型铝电解槽研发与推广应用的前进道路上,采取的策略、路线和方法得当,赢得了广大客户企业的好评和信任。这不仅为我国的原铝行业在现有基础上进一步取得高效、节能、减排的显著经济效益和社会效益,尽快摆脱生产成本压力急剧提升、原铝价格低位徘徊带来的国内外企业竞争日益加剧的严峻态势,为我国大型以及超大型铝电解槽成套技术再次走出国门参与世界竞争取得了较大的优势,同时也为全人类的地球环境保护事业做出了应有的贡献。

截止到2019年5月,国内多个400kA和500kA级大型和超大型铝电解槽系列采用了贵阳院设计的高效节能新型铝电解槽槽型,国内外70多条原铝生产线、年产1900万吨的电解铝产能选择了贵阳院的铝电解槽控制技术和配套装备。特别是最近三年来,在国内原铝工业增速大幅减缓的前提下,在参与设计国内为数不多的500kA以上超大型铝电解槽新建、产能置换或技改电解铝项目竞争中,贵阳院中标获得了其中绝大部分项目,它们分别是分别设计年产40万吨规模的中铝广西华磊新材料有限公司和中铝广西中铝广西华晟电解铝项目、分别年产45万吨规模的陕西美鑫工业投资有限公司和云铝鹤庆铝电解项目、分别年产50万吨规模的中铝贵州华仁新材料有限公司和贵州兴仁登高新材料有限公司以及中铝文山电解铝项目、年产90万吨规模的云南神火铝电解项目(总计年产高达410万吨规模)。这再次充分显示出了贵阳院在新时代征程中的强大生命力和竞争力。

未来贵阳院将继续沿着打造“具有国际竞争力的工程与技术集成供应商”的道路,秉承“简明、精细、严谨、高效”的管理理念,竭诚为国内外业主提供优质高效的工程技术服务,为中国铝工业技术走向全世界再续新的辉煌。

责任编辑:郭沛宇

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