前 言
今年以来，国家连续出台了一系列政策，遏制钢铁、电解铝、水泥等行业基本建设投资过热势头。加上氧化铝供应短缺价格居高不下，近期爆发的能源危机导致电价上涨，及出口退税率降低等因素的影响，电解铝企业四面受敌，这对于正处于发展巅峰的电解铝工业来说不亚于一场风暴。工程建设急剧降温，企业生产成本大幅增加，利润缩水，相当一部分企业出现亏损，据报道目前全国己有六十家铝厂处于停产或部分停产状态，电解铝企业陷入前所未有困境。
我国电解铝工业自建国以来经历了50多年的发展，已逐步由电解铝的纯进口国变为世界第一大产铝国。但是，由于我国铝工业产业结构不合理，氧化铝供应严重不足，并且氧化铝这一电解铝生产最主要的原料控制在少数企业的手中，加上受到电力体制的限制，我国电解铝生产用电问题一直是困扰电解铝企业的难题，近年来虽然一些企业实现了铝电联营，但对大多数企业用电问题并未能很好解决，因此电解铝企业在这场风暴面前显得异常脆弱。
20世纪80年代以来，在跟踪国际超大型预焙铝电解技术发展的基础上，我国在容量铝电解槽开发取得了一系列成果，使我国大容量铝电解槽技术领域总体技术水平跨入世界先进行列，行业内对铝电解技术今后的发展己没有太大的信心，也让许多铝电解技术工作者感到迷茫。作者认为：虽然我国开发成功了300KA级特大容量电解槽技术，并迅速推广应用，但由于我们在跟踪国际电解铝技术过程中实现了跨越式发展这一特点，大型槽技术尚未经过生产过程的逐步完善的过程，在生产实用技术领域缺乏应有的技术积累和支撑，因此仍存在许多突出的技术问题，与国际水平仍有较大差距。
十六大提出了“实现全面、协调、可持续发展”的科学发展观，要求企业依靠科技进步，走新型工业化道路。高耗能电解铝企业属于资源依赖性的产业，更是目前国家宏观调控的重点，只有不断采用新装备，开展以节能为中心的技术开发和创新，提升企业的技术装备水平，才能使企业得到长久地生存和发展。
1、我国铝电解技术发展现状
我国铝电解技术自70年代末引进160KA中间下料预焙槽技术之后，从消化国外技术开始，揭开了我国现代铝电解技术发展的序幕，以铝电解槽热电磁力特性及磁流体数学模型研究为核心，在工艺、材料、过程控制及配套技术等方面展开了广泛深入的研究工作。九十年代以来，在基础理论、大型铝电解槽开发以及工程应用取得了一系列成果，开发成功了280、320KA以上的特大型电解槽技术，使铝工业的技术进步令人注目。大容量电解槽的开发，使我国铝电解技术总体上达到了国际先进水平，电解铝工业的面貌发生了根本的改变。
--实际运行指标差。由于开发时间短，对我国大型铝电解槽在生产领域的深层次开发明显不足，致使实际运行指标的生产指标与国际先进水平还有较大差距。见表1。
表1 我国300KA级铝电解槽技术指标与国际先进水平对比
国 别 项 目 国 内 国 际
电流效率（%） 92-93 94-96
电耗（Kwh/t-Al） 13500-13800 13000-13200
炭素净耗（kg/t-Al） ＞450 400
阳极效应系数（次/日.槽） ≥0.3 ＜0.1
槽寿命（天） 1500 2500
--多数在大负荷、小电网环境下运行，安全隐患多。铝电联营是我国电解铝企业发展的趋势之一，但同时在技术上也存在相应的问题。由于大容量电解槽一般系列规模较大（一个系列产能可达20万吨以上），巨大的用电负荷集中在一个生产系列上（一般达40万KW以上），电解系列生产的任何波动都会造成电网或自备电厂较大的影响，甚至威胁供电安全。
--缺乏建立在对阴极破损机理与规律透彻掌握基础上的“精细设计”技术和提高槽寿命的综合技术措施，电解槽难以达到设计寿命，早期破损率高。影响我国大型槽槽寿命的问题除了我国普遍认为的阴极炭素材料质量方面的原因外，电解槽的设计、筑炉材料、筑炉质量、焙烧启动、正常生产操作及生产管理等方面均存在一些问题。导致这些问题的深层次原因是，我国尚缺乏对铝电解槽破损（常称为阴极破损）机理与规律的深入掌握及在此基础上的“精细设计”技术和提高槽寿命的综合技术措施。随着电解槽容量的不断扩大，槽寿命问题就更加突出。
--缺乏先进的生产操作技术，作业成本高。我国300KA级的特大型预焙铝电解槽投入工业应用的时间短。又不能完全照搬以前在大型预焙槽上的相关经验（这些经验也有很大局限性）。焙烧启动过程中电流分布不均的问题更突出且焙烧启动过程中的能耗大；投入运行后电解槽的物理场（电场、磁场、流场）容易波动，热平衡的维持较困难；槽电阻极易受外界的干扰而波动，阳极效应发生后熄灭困难，且由于电解槽的惯性大，一旦出现槽况波动或槽况异常现象，很难快速恢复正常。
总的来说，目前就我国电解铝整体生产状态而言，能源综合利用效率要比国际先进水平低15%左右，主要表现在：
--电流效率相差2-3个百分点；吨铝电耗相差300-800Kwh;
--电解铝用阳极生产过程能耗相差3Gj/t左右；
--吨电解铝阳极消耗相差30-60Kg（折合标准煤约75-150Kg）；
--电槽槽寿命相差1000天左右；
--阳极效应系数国际先进为0.1次/天.槽以下，我国目前最好水平在0.3次/天.槽左右。
2、铝电解直流电流供电质量的综合技术开发
供电整流系统是整个铝电解生产系统的核心。对铝电解生产过程来说，恒定的直流电流供给是非常重要的一环。目前，由于绝大多数电解铝企业都采用硅二极管整流技术，很难按生产实际保证瞬时恒定直流的供给。由于铝电解过程中的阳极效应及供电系统的电压波动是很难避免的，从而引起电解系列电流不同程度的波动，通常其波动范围都在设定恒流值的±15%。在其它条件相同的情况下，这种电流波动将使铝厂的电能消耗增加3%左右，即吨铝增加电耗400-500KWh。
采用智能控制等多种先进控制技术，实时在线专家控制、浮动门技术等保证直流电流稳定，大幅降低电流波动造成的电能消耗；开发铝电解供电整流系统整流效率实时在线检测装置及整流效率优化技术，提高供电整流系统的整流效率，改善直流供电质量；开发应用谐波实时在线检测装置及谐波治理和功率因数补偿技术，实现绿色用电，降低谐波与无功损耗，确保安全供电。开发应用铝电解供电整流系统整流效率实时在线检测装置，提高整流效率，实现铝电解供电整流效率检测标准化。
此外，针对目前大型铝厂采用地方小电网以及自备电厂直供的供电方式，铝厂与电厂运行的安全稳定的解决方案及技术措施也是目前亟待解决的重要课题。
3、提高铝电解槽槽寿命的综合技术
随着电解槽向大容量（直流电流强度200-500KA）发展，电解槽的使用寿命既是铝业界愈来愈关注的一个反映生产技术水平高低的综合性技术经济指标，又是摆在铝业界面前的一项愈来愈突出的技术难题。在我国，大型预焙槽的使用寿命不足1500天（1300天左右），与国际先进指标（2000-2500天）的差距甚远。因此，槽寿命成为当前困扰我国铝业界的头号问题。
缺乏建立在对阴极破损机理与规律透彻掌握基础上的“精细设计”技术和提高槽寿命的综合技术措施是我国铝电解槽槽寿命问题难以解决的根本问题。在以上工作基础上，开发提高特大型电解槽槽寿命的综合技术：
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