鋁的應(yīng)用有助于輕量化和節(jié)能減排，但電解鋁也是高耗能的產(chǎn)業(yè)。在中國，2016年僅電解鋁耗電量就占到全社會用電量的約7.25%。同時令人惋惜的是，在鋁電解生產(chǎn)過程中，輸入電解槽的能量中有約50%的能量以廢熱形式散失掉了。其中，煙氣排放約占35%，電解槽上部結(jié)構(gòu)約占8%，電解槽側(cè)部約占35%，底部陰極約占22%。提高電解鋁生產(chǎn)中的能效水平，既是國家節(jié)能減排的迫切要求，也是企業(yè)提高運營效率，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的努力方向。

　　挪威科納斯科技公司（Cronus Technology AS）經(jīng)過10多年的努力，開發(fā)了獨特的鋁電解槽余熱回收和主動冷卻系統(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，是超級熱導(dǎo)體。熱管結(jié)合了熱傳導(dǎo)和流體相變原理，熱管中工作液體可以在液態(tài)和氣態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其導(dǎo)熱能力是銅的1000倍。

　　鋁電解槽主動冷卻系統(tǒng)包括四個主要部分：油站、集熱器、控制系統(tǒng)和管道。油站中的低溫導(dǎo)熱油通過管道首先進(jìn)入到煙氣系統(tǒng)的集熱器中，對煙氣進(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)過冷卻的油再進(jìn)入到油站，完成一個循環(huán)。

　　電解槽側(cè)部集熱器是等溫的，不存熱應(yīng)力。通過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。在電解槽焙燒啟動的時候，主動冷卻系統(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，從而延長電解槽的壽命。

　　此外，主動冷卻系統(tǒng)為調(diào)節(jié)電流強度和電解槽產(chǎn)量提供可能性。在需要提高產(chǎn)量時，可以強化電流，同時提高冷卻速度，防止電解槽過熱；在需要降低產(chǎn)量的時候，可以降低電流強度，同時調(diào)低冷卻速度（冷卻速度可以為零），此時的集熱器可以起到保溫作用（因為外面的保溫層），也能防止電解槽過冷。

　　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，中國目前有大約55000臺電解槽，2016年原鋁產(chǎn)量約為3200萬噸，電耗約4334億度，熱損失約2167億千瓦時。假設(shè)國內(nèi)電解鋁行業(yè)都使用此項技術(shù)，可以回收的總熱量約866億千瓦時，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6500萬噸，相當(dāng)于2300萬輛汽車的排放。這將是一個巨大的節(jié)能減排的潛力所在。當(dāng)然，實際節(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、地理特點等因素有不同的能源再利用模式。

　　該技術(shù)經(jīng)過了10多年的研發(fā)、試驗和不斷改進(jìn)。2014年4月，在迪拜鋁業(yè)的一臺電解槽上安裝了這套系統(tǒng)。目前已經(jīng)連續(xù)平穩(wěn)運行超過3年，沒有出現(xiàn)任何問題。槽幫控制和監(jiān)測，熱量回收，系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性已經(jīng)得到驗證。但因為這臺電解槽是整個系列中的一臺，尚未能驗證其強化電流，調(diào)節(jié)產(chǎn)量的實際效果。下一步，這項技術(shù)期待能在節(jié)能減排挑戰(zhàn)最大、產(chǎn)能最大的中國鋁行業(yè)中率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。目前，科納斯科技公司正在中國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)一步開發(fā)和完善該系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)鋁產(chǎn)量、實現(xiàn)彈性生產(chǎn)的功能。

　　科納斯科技公司認(rèn)為，該項技術(shù)在中國電解鋁行業(yè)應(yīng)用有多重意義及價值。

　　首先，對利用這一系統(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)運行成本。

　　其次，降低煤耗能耗的同時，也相應(yīng)的降低了碳排放，緩解電解鋁企業(yè)面臨的越來越大的環(huán)保壓力。

　　第三，在正常情況下，通過控制電解槽熱平衡，從而可以強化電流，將每臺電解槽的產(chǎn)量提高20%。

　　第四，在需要減產(chǎn)限產(chǎn)的時候，還能通過控制電解槽熱平衡，降低電流強度，實現(xiàn)不停槽減產(chǎn)20%左右。這將避免停槽減產(chǎn)和重新啟動給企業(yè)帶來的經(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現(xiàn)限產(chǎn)或錯峰生產(chǎn)。也可以根據(jù)鋁價和成本核算情況，隨時自主調(diào)節(jié)產(chǎn)量，實現(xiàn)彈性生產(chǎn)，優(yōu)化生產(chǎn)組織，提高適應(yīng)性。相關(guān)部門也可以通過控制系統(tǒng)，對電解槽限產(chǎn)情況進(jìn)行實時監(jiān)測。