D0I:10.13374/j.issnl(00103x.2011.01.017 第33卷第1期 北京科技大学学报 Vo]33 No 1 2011年1月 JoumalofUniversity of Science and Technopgy Beijng Jan 2011 铝生产能源结构及流程优化分析 张欣欣》史或宏区姜泽毅》孟杰2》 顾松青2》 1)北京科技大学机械工程学院热能工程系，北京1000832)中国铝业公司，北京100082 ☒通信作者.E.mail shiyuhong vi@yahco oom en 摘要基于现有铝工业的生产流程结构特征及能源利用情况对比分析铝、钢铁生产流程的治金本质，划分铝生产流程工 序区段.综合分析铝工业能源结构和能量耗散规律.参照钢铁节能技术的实践指出铝工业在流程优化与改进、能源结构优 化、废弃物资源化利用及余能回收综合利用等方面具有系统节能潜力，提出电解工序后高效、有序运行的生产流程结构模式 关键词铝治金：铝工业：流程工程；能源消耗：节能：能源结构 分类号TF821 Energy structure and process optm ization for the a lum inum industry ZHANG Xinxin)HIYuhag JIANG Zeyi MENG J)G Songqing 1)Deparment ofThemal EnegyEngineering Schoolofechanical Engineering University ofScience and Technokgy Beijing Beijng 100083 China 2)Akm num Corpom tion ofChina Beijng100082 China Comespond ing auhor Email shiyuhong vit@yahco com cn ABSTRACT Themetallrgical nature of productpn flo was compared beween alm num and irn&steel under structural charac teristics of current producton fbw ad energy utilization sutes n he alum inm ndustry The production fow was divded np process sections The enegy structure and energy diss paton d isciplnes of he alm num industry wee synteticaly analyzed Refered p he practice of energy saving tednology in he iron and steel industry he sysematic energy savng potentialwas pointed out in he aspects of process mprovement eergy structure optmization ndustrial waste utilizatian and exoess energy recycling etc An ordered and high efficiency mode after electolysis was proposed in the production fbw structure KEY WORDS alu inum metallurgy alu inum ndustry process engneering energy consumptpn energy savng energy strucure 经过长期的发展，我国铝工业已建立起涵盖铝 工程学4集成知识体系的形成和建立、钢铁流程生 矿开采、氧化铝制备、电解铝、铝及合金熔铸和铝型 产区段功能解析一集成、铁钢界面技术可以及钢 材加工等门类齐全的流程工业体系，成为金属铝的 厂流程优化结构模式相关研究. 生产大国.然而，对比国外先进铝生产流程和其他 目前，铝工业在系统节能研究方面，特别是从生 治金流程工业发展现状我国铝工业仍存在着生产 产流程全局层面开展研究较少阁.本文选取了铝工 系统流程复杂、整体能耗高等诸多不利因素. 业典型生产过程作为研究对象，在治金流程工程学 治金流程工业的系统节能研究表明：流程 的理论体系框架下，对比借鉴钢铁治金节能现状运 工业节能降耗，除了要考察系统内单体设备、单一工 用流程工业系统节能的解析方法，分析研究我国铝 序的微观传输过程、介观能源耗散过程，还要立足生 工业生产流程的节能方向与途径 产系统布局、工序间生产流程组织形式等宏观层面， 1铝工业生产流程工序功能解析 研究考察生产区段、工序间的优化匹配和衔接技术， 优化整体流程，实现流程整体节能.在流程工业系 铝工业是指铝产品制造业，其生产过程涵盖了 统节能理论研究与生产实践方面，与铝工业相似的 铝素从铝土矿到铝制品的转化与转变过程.我国铝 钢铁治金，已经取得了一定的研究成果，如治金流程 工业在发展进程中逐步形成了如图1所示的典型生 收稿日期：2010-01-31第 33卷 第 1期 2011年 1月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.33 No.1 Jan.2011 铝生产能源结构及流程优化分析 张欣欣 1) 史彧宏 1) 姜泽毅 1) 孟 杰 2) 顾松青 2) 1)北京科技大学机械工程学院热能工程系, 北京 100083 2)中国铝业公司, 北京 100082 通信作者, E-mail:shiyuhong vip@yahoo.com.cn. 摘 要 基于现有铝工业的生产流程结构特征及能源利用情况, 对比分析铝、钢铁生产流程的冶金本质, 划分铝生产流程工 序区段, 综合分析铝工业能源结构和能量耗散规律.参照钢铁节能技术的实践, 指出铝工业在流程优化与改进、能源结构优 化、废弃物资源化利用及余能回收综合利用等方面具有系统节能潜力, 提出电解工序后高效、有序运行的生产流程结构模式. 关键词 铝冶金;铝工业;流程工程;能源消耗;节能;能源结构 分类号 TF821 Energystructureandprocessoptimizationforthealuminumindustry ZHANGXin-xin1) , SHIYu-hong1) , JIANGZe-yi1) , MENGJie2) , GUSong-qing2) 1)DepartmentofThermalEnergyEngineering, SchoolofMechanicalEngineering, UniversityofScienceandTechnologyBeijing, Beijing100083, China 2)AluminumCorporationofChina, Beijing100082, China Correspondingauthor, E-mail:shiyuhong vip@yahoo.com.cn ABSTRACT Themetallurgicalnatureofproductionflowwascomparedbetweenaluminumandiron＆ steelunderstructuralcharac￾teristicsofcurrentproductionflowandenergyutilizationstatesinthealuminumindustry.Theproductionflowwasdividedintoprocess sections.Theenergystructureandenergydissipationdisciplinesofthealuminumindustryweresyntheticallyanalyzed.Referredtothe practiceofenergy-savingtechnologyintheironandsteelindustry, thesystematicenergysavingpotentialwaspointedoutintheaspects ofprocessimprovement, energystructureoptimization, industrialwasteutilizationandexcessenergyrecycling, etc.Anorderedand highefficiencymodeafterelectrolysiswasproposedintheproductionflowstructure. KEYWORDS aluminummetallurgy;aluminumindustry;processengineering;energyconsumption;energysaving;energystructure 收稿日期:2010-01-31 经过长期的发展 ,我国铝工业已建立起涵盖铝 矿开采、氧化铝制备、电解铝、铝及合金熔铸和铝型 材加工等门类齐全的流程工业体系 , 成为金属铝的 生产大国 .然而, 对比国外先进铝生产流程和其他 冶金流程工业发展现状, 我国铝工业仍存在着生产 系统流程复杂 、整体能耗高等诸多不利因素 . 冶金流程工业的系统节能研究表明 [ 1--3] :流程 工业节能降耗 ,除了要考察系统内单体设备 、单一工 序的微观传输过程 、介观能源耗散过程 ,还要立足生 产系统布局、工序间生产流程组织形式等宏观层面, 研究考察生产区段 、工序间的优化匹配和衔接技术, 优化整体流程 , 实现流程整体节能 .在流程工业系 统节能理论研究与生产实践方面, 与铝工业相似的 钢铁冶金 ,已经取得了一定的研究成果 ,如冶金流程 工程学 [ 4] 集成知识体系的形成和建立、钢铁流程生 产区段功能解析 -集成 [ 5] 、铁钢界面技术 [ 6] 以及钢 厂流程优化结构模式 [ 7] 相关研究 . 目前,铝工业在系统节能研究方面,特别是从生 产流程全局层面开展研究较少 [ 8] .本文选取了铝工 业典型生产过程作为研究对象 ,在冶金流程工程学 的理论体系框架下,对比借鉴钢铁冶金节能现状,运 用流程工业系统节能的解析方法, 分析研究我国铝 工业生产流程的节能方向与途径. 1 铝工业生产流程工序功能解析 铝工业是指铝产品制造业, 其生产过程涵盖了 铝素从铝土矿到铝制品的转化与转变过程.我国铝 工业在发展进程中逐步形成了如图 1所示的典型生 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2011.01.017