挪威科納斯科技公司（Cronus Technology AS）經(jīng)過(guò)10多年的努力，開(kāi)發(fā)了獨(dú)特的鋁電解槽余熱回收和主動(dòng)冷卻系統(tǒng)，可為電解鋁工業(yè)節(jié)能減排和彈性生產(chǎn)提供新的思路和高效解決方案。
該技術(shù)利用了熱管原理。熱管是熱傳輸裝置，是超級(jí)熱導(dǎo)體。熱管結(jié)合了熱傳導(dǎo)和流體相變?cè)恚瑹峁苤泄ぷ饕后w可以在液態(tài)和氣態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其導(dǎo)熱能力是銅的1000倍。
鋁電解槽主動(dòng)冷卻系統(tǒng)包括四個(gè)主要部分：油站、集熱器、控制系統(tǒng)和管道。油站中的低溫導(dǎo)熱油通過(guò)管道首先進(jìn)入到煙氣系統(tǒng)的集熱器中，對(duì)煙氣進(jìn)行冷卻，并收集煙氣中的熱量；之后進(jìn)入電解槽側(cè)部的集熱器，收集電解槽側(cè)壁的熱量；然后進(jìn)入熱交換器，將收集的熱量進(jìn)行轉(zhuǎn)換或者利用；經(jīng)過(guò)冷卻的油再進(jìn)入到油站，完成一個(gè)循環(huán)。
電解槽側(cè)部集熱器是等溫的，不存熱應(yīng)力。通過(guò)螺栓固定在電解槽側(cè)壁的搖籃架中間，外面有保溫層，防止熱損失。
通過(guò)控制導(dǎo)熱油的流速，就可以控制電解槽的散熱速度。從而可以控制槽幫厚度和電解槽的熱平衡。
這樣，就能給電解槽提供一個(gè)穩(wěn)定、可控的工作環(huán)境，使其生產(chǎn)不受季節(jié)變化的影響。在電解槽焙燒啟動(dòng)的時(shí)候，主動(dòng)冷卻系統(tǒng)有助于改善電解槽槽殼的升溫速度，從而降低槽殼以及耐火材料的熱膨脹，從而延長(zhǎng)電解槽的壽命。
此外，主動(dòng)冷卻系統(tǒng)為調(diào)節(jié)電流強(qiáng)度和電解槽產(chǎn)量提供可能性。在需要提高產(chǎn)量時(shí)，可以強(qiáng)化電流，同時(shí)提高冷卻速度，防止電解槽過(guò)熱；在需要降低產(chǎn)量的時(shí)候，可以降低電流強(qiáng)度，同時(shí)調(diào)低冷卻速度（冷卻速度可以為零），此時(shí)的集熱器可以起到保溫作用（因?yàn)橥饷娴谋貙樱材芊乐闺娊獠圻^(guò)冷。
正常生產(chǎn)情況下（不調(diào)節(jié)產(chǎn)量），該技術(shù)可以回收總散失熱量的大約40%。據(jù)估算，中國(guó)目前有大約55000臺(tái)電解槽，2016年原鋁產(chǎn)量約為3200萬(wàn)噸，電耗約4334億度，熱損失約2167億千瓦時(shí)。假設(shè)國(guó)內(nèi)電解鋁行業(yè)都使用此項(xiàng)技術(shù)，可以回收的總熱量約866億千瓦時(shí)，大致相當(dāng)于1.7億城鄉(xiāng)居民的電耗；可減少二氧化碳排放約6500萬(wàn)噸，相當(dāng)于2300萬(wàn)輛汽車的排放。這將是一個(gè)巨大的節(jié)能減排的潛力所在。當(dāng)然，實(shí)際節(jié)能效果還取決于回收熱能的再利用途徑和效率。
從電解槽回收的熱量為清潔能源，可以有多種用途和能源轉(zhuǎn)化方式。包括用于煤電廠發(fā)電，對(duì)蒸汽輪機(jī)的給水進(jìn)行加熱；社區(qū)供熱、制冷；低溫發(fā)電；以及工廠加熱物料等。余熱利用方式可以根據(jù)電解鋁廠自身的產(chǎn)業(yè)鏈配套、所在地區(qū)的產(chǎn)業(yè)布局、地理特點(diǎn)等因素有不同的能源再利用模式。
該技術(shù)經(jīng)過(guò)了10多年的研發(fā)、試驗(yàn)和不斷改進(jìn)。2014年4月，在迪拜鋁業(yè)的一臺(tái)電解槽上安裝了這套系統(tǒng)。目前已經(jīng)連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行超過(guò)3年，沒(méi)有出現(xiàn)任何問(wèn)題。槽幫控制和監(jiān)測(cè)，熱量回收，系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性已經(jīng)得到驗(yàn)證。但因?yàn)檫@臺(tái)電解槽是整個(gè)系列中的一臺(tái)，尚未能驗(yàn)證其強(qiáng)化電流，調(diào)節(jié)產(chǎn)量的實(shí)際效果。下一步，這項(xiàng)技術(shù)期待能在節(jié)能減排挑戰(zhàn)最大、產(chǎn)能最大的中國(guó)鋁行業(yè)中率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。目前，科納斯科技公司正在中國(guó)與潛在的合作伙伴進(jìn)行交流洽談，一方面推廣該系統(tǒng)的熱量回收功能，另一方面進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和完善該系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)鋁產(chǎn)量、實(shí)現(xiàn)彈性生產(chǎn)的功能。
科納斯科技公司認(rèn)為，該項(xiàng)技術(shù)在中國(guó)電解鋁行業(yè)應(yīng)用有多重意義及價(jià)值。
首先，對(duì)利用這一系統(tǒng)回收的熱量進(jìn)行多種形式的綜合利用，可以減少企業(yè)的整體燃煤和能源消耗，提高能效，降低企業(yè)運(yùn)行成本。
其次，降低煤耗能耗的同時(shí)，也相應(yīng)的降低了碳排放，緩解電解鋁企業(yè)面臨的越來(lái)越大的環(huán)保壓力。第三，在正常情況下，通過(guò)控制電解槽熱平衡，從而可以強(qiáng)化電流，將每臺(tái)電解槽的產(chǎn)量提高20%。
第四，在需要減產(chǎn)限產(chǎn)的時(shí)候，還能通過(guò)控制電解槽熱平衡，降低電流強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)不停槽減產(chǎn)20%左右。這將避免停槽減產(chǎn)和重新啟動(dòng)給企業(yè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失和電解槽壽命損失。更重要的是減少停槽帶來(lái)的固廢的產(chǎn)生，減少重新啟槽和非正常調(diào)整期產(chǎn)生的無(wú)組織污染物排放和溫室氣體排放，降低環(huán)境污染。
總之，企業(yè)可以按照環(huán)保政策要求，在不停槽的情況下實(shí)現(xiàn)限產(chǎn)或錯(cuò)峰生產(chǎn)。也可以根據(jù)鋁價(jià)和成本核算情況，隨時(shí)自主調(diào)節(jié)產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)彈性生產(chǎn)，優(yōu)化生產(chǎn)組織，提高適應(yīng)性。相關(guān)部門也可以通過(guò)控制系統(tǒng)，對(duì)電解槽限產(chǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
挪威科納斯科技公司和其中國(guó)代理商北京海藍(lán)前景貿(mào)易有限公司正在推動(dòng)此項(xiàng)技術(shù)在中國(guó)應(yīng)用及推廣，特別是能適應(yīng)當(dāng)前環(huán)保要求，以理性、建設(shè)性、科學(xué)性的態(tài)度，以創(chuàng)新的科技手段為秋冬季電解鋁錯(cuò)峰生產(chǎn)和隨后的提產(chǎn)提供優(yōu)化的解決方案，避免不計(jì)成本不計(jì)后果的硬性停產(chǎn)和非周期性停啟給企業(yè)和環(huán)境帶來(lái)的嚴(yán)重的負(fù)面效應(yīng)，或挽回部分經(jīng)濟(jì)損失。支持鋁企業(yè)能變被動(dòng)為主動(dòng)，為京津冀及周邊地區(qū)大氣污染綜合治理攻堅(jiān)行動(dòng)做出積極貢獻(xiàn)，展現(xiàn)鋁產(chǎn)業(yè)敢擔(dān)當(dāng)有作為的責(zé)任能力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。
