。120 北京科技大学学报 第33卷 转兑功能，真空抬包是关键的界面设备.在钢铁流 设备是钢包，界面设备实现全部钢水精炼功能即 程中相对应的是炼铁炼钢界面，对应设备是铁水 二次治金，而且金属熔体在钢包内转运，不更换界 包或鱼雷罐车，界面设备除了完成高温液态金属 面设备，熔体暴露少，避免钢水二次污染，有利于 的承装、转运功能外，还增加了铁水预处理功能. 无缺陷铸造.上述界面对比分析指明：增加和增强 熔炼铸坯界面主要完成铝合金熔体转运和部分 界面设备功能，可以起到减轻主体设备的功能负 精炼功能，溜槽与在线净化装置是关键的界面设 荷，减少熔体在主体设备中的停留时间，提高生产 备.钢铁流程中相对应的是炼钢连铸界面，对应 流程运行连续性的效果 表2铝与钢铁生产流程工序界面技术对比 Tabl2 Conparison of nterface echnopgy be ween akminum and irn&steel n pooducton process 铝生产流程界面技术 钢铁生产流程界面技术 界面名称 主流技术 相关设备 界面名称 主流技术 相关设备 氧化铝-电解 烧结炼铁 阳极-电解 焦化炼铁 电解熔炼 铝液真空抽吸技术 真空抬包 炼铁炼钢 大容量铁水罐 铁水罐 铁水罐内脱硫、硅技术 鱼雷罐车 鱼雷罐内脱硫，磷技术 兑铁包 鱼雷罐内“三脱”处理 脱磷转炉 兑铁包脱硫技术 “一包到底"技术山 脱磷转炉内脱磷，硅技术 铁水温度跟踪控制技术 熔炼铸坯 晶粒细化剂喂料技术[四 溜槽 炼钢连铸 二次治金技术 钢包 在线除氢净化技术 在线除氢设备 喷吹精炼处理技术 连铸中间包 电磁搅拌细化处理21 铸轧机供料嘴 真空脱气处理技术 中间包钢液过热度调控技术 钢液夹杂物中间包过滤技术 铸坯-热轧 连铸-热轧 (直接)热送热装技术 保温炉坑) 随着铝工业的产能扩大，生产流程中各工序的 同时，单体设备的大型化、高效化也是有效的节 规模也日趋大型化，形成整体流程的连续生产、紧凑 能途径.电解槽是铝工业中能耗最大的单体设备， 运行，就必须解决各工序环节之间的配置、衔接和柔 如何降低电解工序能耗的研究较多，其中电解槽大 性协调技术问题，即工序界面技术问题.与钢铁流 型化是利用提高电解槽产能来增加设备的能效， 程界面技术比较分析表明，铝工业主体工序联接不 从而间接实现设备节能的一项技术.这种节能技术 够紧凑，界面技术需进一步开发，整体生产流程连续 思路在高炉生产实践中体现的比较明显，随着高炉 性有待提高.参照钢铁流程界面技术，可以在以下 的换代，其容积也逐步增大，高炉综合能耗显著降 几方面开展工作：①在总图设计布置上，缩短各主体 低.可见。电解槽大型化技术是设备节能技术改造 工序间的输运距离，提高流程紧凑性：②开发大容量 的方向之一. 真空抬包，增加抬包的熔炼及净化功能：③减少重熔 (2高耗能设备余热余能回收与综合利用.充 铝锭产量，充分利用铸坯显热，开发和提升连续铸轧 分回收余热余能，综合利用生产过程产生的热损失， 技术. 减少设备热散失，即增加能源收益，是提高工序设备 4铝工业节能对策分析 或系统能效的基本节能途径.图3中反映出，铝生 产系统工序生产过程均产生烟气热损失而设备表 结合上述铝工业生产结构与能源耗散结构特点及 面散热和烟气热散失是能源的主要耗散形式.因 分析，针对我国铝工业系统节能工作提出如下对策. 此，为提高能效比，应该强化烟气余热余能的回收， (1)单体工序的生产工艺变革与设备改造.采 并且利用余热余能品位差异，对各工序的耗散过程 用节能新工艺可以大幅度降低工序能耗.随着治金 加以整合，实现能源的梯级转化和综合利用，如利用 科技进步，铝治炼工艺的可选择性增加，碳热还原 阳极工序的高温烟气替代熔炼工序的能源需求等. 法4-炼铝就是对电解法炼铝工艺的革新技术之 (3能源结构的总体规划与系统调控.针对铝 一，新工艺的吨金属能耗相比电解法降低约23%. 生产流程能源结构特点，探索建立全生产流程能源北 京 科 技 大 学 学 报 第 33卷 转兑功能 ,真空抬包是关键的界面设备 .在钢铁流 程中相对应的是炼铁 --炼钢界面, 对应设备是铁水 包或鱼雷罐车, 界面设备除了完成高温液态金属 的承装 、转运功能外 , 还增加了铁水预处理功能 . 熔炼--铸坯界面主要完成铝合金熔体转运和部分 精炼功能 , 溜槽与在线净化装置是关键的界面设 备 .钢铁流程中相对应的是炼钢 --连铸界面, 对应 设备是钢包 , 界面设备实现全部钢水精炼功能即 二次冶金, 而且金属熔体在钢包内转运 , 不更换界 面设备 ,熔体暴露少, 避免钢水二次污染 , 有利于 无缺陷铸造 .上述界面对比分析指明 :增加和增强 界面设备功能 , 可以起到减轻主体设备的功能负 荷 , 减少熔体在主体设备中的停留时间 , 提高生产 流程运行连续性的效果 . 表 2 铝与钢铁生产流程工序界面技术对比 Table2 Comparisonofinterfacetechnologybetweenaluminumandiron＆steelinproductionprocess 铝生产流程界面技术 界面名称 主流技术 相关设备 氧化铝-电解 — — 阳极-电解 — — 电解-熔炼 铝液真空抽吸技术 真空抬包 熔炼-铸坯 晶粒细化剂喂料技术 [ 12] 溜槽 在线除氢净化技术[ 13] 在线除氢设备 电磁搅拌细化处理[ 12--13] 铸轧机供料嘴 铸坯-热轧 — — 钢铁生产流程界面技术 界面名称 主流技术 相关设备 烧结-炼铁 — — 焦化-炼铁 — — 炼铁-炼钢 大容量铁水罐 铁水罐 铁水罐内脱硫、硅技术 鱼雷罐车 鱼雷罐内脱硫、磷技术 兑铁包 鱼雷罐内“三脱”处理 脱磷转炉 兑铁包脱硫技术 “一包到底”技术[ 11] 脱磷转炉内脱磷、硅技术 铁水温度跟踪控制技术 炼钢-连铸 二次冶金技术 钢包 喷吹精炼处理技术 连铸中间包 真空脱气处理技术 中间包钢液过热度调控技术 钢液夹杂物中间包过滤技术 连铸-热轧 (直接)热送热装技术 保温炉(坑) 随着铝工业的产能扩大, 生产流程中各工序的 规模也日趋大型化 ,形成整体流程的连续生产、紧凑 运行 ,就必须解决各工序环节之间的配置、衔接和柔 性协调技术问题 ,即工序界面技术问题 .与钢铁流 程界面技术比较分析表明, 铝工业主体工序联接不 够紧凑,界面技术需进一步开发,整体生产流程连续 性有待提高.参照钢铁流程界面技术, 可以在以下 几方面开展工作:①在总图设计布置上 ,缩短各主体 工序间的输运距离 ,提高流程紧凑性;②开发大容量 真空抬包 ,增加抬包的熔炼及净化功能 ;③减少重熔 铝锭产量 ,充分利用铸坯显热 ,开发和提升连续铸轧 技术 . 4 铝工业节能对策分析 结合上述铝工业生产结构与能源耗散结构特点及 分析,针对我国铝工业系统节能工作提出如下对策. (1)单体工序的生产工艺变革与设备改造 .采 用节能新工艺可以大幅度降低工序能耗 .随着冶金 科技进步 ,铝冶炼工艺的可选择性增加, 碳热还原 法 [ 14--15] 炼铝就是对电解法炼铝工艺的革新技术之 一, 新工艺的吨金属能耗相比电解法降低约 23%. 同时,单体设备的大型化、高效化也是有效的节 能途径 .电解槽是铝工业中能耗最大的单体设备 , 如何降低电解工序能耗的研究较多, 其中电解槽大 型化 [ 16]是利用提高电解槽产能来增加设备的能效 , 从而间接实现设备节能的一项技术 .这种节能技术 思路在高炉生产实践中体现的比较明显, 随着高炉 的换代 ,其容积也逐步增大, 高炉综合能耗显著降 低 .可见, 电解槽大型化技术是设备节能技术改造 的方向之一 . (2)高耗能设备余热余能回收与综合利用.充 分回收余热余能 ,综合利用生产过程产生的热损失 , 减少设备热散失 ,即增加能源收益,是提高工序设备 或系统能效的基本节能途径 .图 3中反映出 ,铝生 产系统工序生产过程均产生烟气热损失, 而设备表 面散热和烟气热散失是能源的主要耗散形式 .因 此 ,为提高能效比, 应该强化烟气余热余能的回收 , 并且利用余热余能品位差异 ,对各工序的耗散过程 加以整合,实现能源的梯级转化和综合利用,如利用 阳极工序的高温烟气替代熔炼工序的能源需求等. (3)能源结构的总体规划与系统调控.针对铝 生产流程能源结构特点 , 探索建立全生产流程能源 · 120·