第33卷第3期Volume33Number32023年3月March2023中国有色金属学报TheChineseJournalofNonferrousMetals铝电解槽双端节能理论及工业应用梁学民1，冯冰2，曹志成2，孔亚鹏1，陈昱冉1，何季麟1(1.郑州大学材料科学与工程学院，郑州450001；2.郑州轻冶科技股份有限公司，郑州450001)摘要：介绍了铝电解槽双端节能理论深度研究与开发试验成果，通过对工业条件下热控制模型的研究，建立和构建了双端节能的基本理论和系统架构，分析了炉帮特性与电解质热特性的变化规律，开发了双端节能工业系统(HORRS)，并在4台400kA铝电解槽上开展了工业化运行测试。对比HORRS系统运行前后电解槽槽电压及电流效率变化，对其运行效果与经济社会效益进行评价，通过电解槽能量流的有效聚集和调控，同时实现了“输入端”与“输出端”的节能目标。有望使电解铝工业实现“柔性生产”和对电网的蓄能调峰，同时为可再生能源开发利用、降低CO2排放发挥支撑作用。关键词：铝电解槽；热特性；热稳定性；能量流优化；双端节能文章编号：1004-0609(2023)-03-0850-12中图分类号：TF821文献标志码：A引文格式：梁学民,冯冰,曹志成,等.铝电解槽双端节能理论及工业应用[J].中国有色金属学报,2023,33(3):850−861.DOI:10.11817/j.ysxb.1004.0609.2023-36728LIANGXue-min,FENGBing,CAOZhi-cheng,etal.Aluminumelectrolyticcelldouble-portsenergy-savingtheoryandindustrialapplication[J].TheChineseJournalofNonferrousMetals,2023,33(3):850−861.DOI:10.11817/j.ysxb.1004.0609.2023-36728目前，电解铝的生产仍以大量的电能消耗为前提，吨铝平均直流电耗高达13000kW·h[1−2]。并且，电解过程的能量利用率只有50%左右，能量严重浪费，电解铝的节能一直是本领域科学研究的主要目标[3−4]。在当前“碳达峰−碳中和”的历史大背景下，电解铝工业节能降耗仍然是铝冶金科技创新的重要课题[5]。电解反应的能量平衡是影响电化学反应过程最重要的基础条件[6]。通过电解槽在运行过程中热特性的动态优化，维持良好的热稳定性是电解槽“输入端节能”技术研究的核心任务。但一方面“输入端节能”领域的研究受到技术瓶颈制约：1)由于电解质的腐蚀性问题，无法实现热特性参数的在线检测，很难对热特性做到及时准确的判断；2)由于现行的热控制模型与电磁稳定性的优化运行目标的相互耦合，在理论上难以建立使工业电解槽获得理想热特性的热控制模型。另一方面，电解生产过程中消耗的能量大部分以热的形式散...
