鋁電解生產(chǎn)是在950°C左右的高溫熔鹽液體中進(jìn)行的,在槽池側(cè)部的炭塊要求耐高溫、耐腐蝕、抗氧化,利于建立規(guī)整堅(jiān)固的爐幫,而且要滿足長期高溫熔池生產(chǎn)的需要。但是,側(cè)部炭塊散熱巨大,底部熱量損失也相當(dāng)嚴(yán)重,由此造成大量的能量空耗,目前鋁電解行業(yè)生產(chǎn)中能量利用率相當(dāng)?shù)?,只?8%左右。
傳統(tǒng)的絕熱材料由于材質(zhì)性能等原因,加裝電解槽后不僅達(dá)不到絕緣保溫的要求,反而影響槽內(nèi)膛尺寸,惡化電解正常運(yùn)行,所以國內(nèi)電解生產(chǎn)企業(yè),極少在槽內(nèi)進(jìn)行保溫嘗試。河南豫港龍泉鋁業(yè)公司近期在電解槽中采用納米孔超級(jí)絕緣保溫材料,取得了十分顯著的節(jié)能效果。
納米孔超級(jí)絕熱材料是一種新近發(fā)展的采用納米技術(shù)制作、面向中高溫絕熱工程的高效隔熱材料,其氣孔尺寸小于空氣平均分子自由程,且具有很低的體積密度,能夠有效抑制熱傳導(dǎo),氣體對(duì)流和輻射傳熱,其導(dǎo)熱系數(shù)從室溫到1100°C的整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)低于靜止空氣,且導(dǎo)熱系數(shù)幾乎不隨溫度的升高而變化。與目前常用的絕熱保溫材料相比,絕熱效果可提高10倍。使用這種材料可減少絕熱層厚度50%,并可長期穩(wěn)定使用于1000°C溫度下。當(dāng)采用傳統(tǒng)隔熱材料30%~40%厚度的情況下,節(jié)能率普遍可達(dá)到25%~40%,不僅可以顯著降低生產(chǎn)和使用中的能耗,還可使設(shè)備的尺寸和重量得以大幅降低。
豫港龍泉鋁業(yè)公司利用納米孔材料的超薄高保溫防散熱性能,在槽殼內(nèi)壁鋪設(shè)一層10mm厚的納米孔材料,對(duì)槽膛尺寸和側(cè)部性能影響很小,卻可以滿足電解低能耗生產(chǎn)技術(shù)的要求。電解槽底部熱損失約占總散熱量的5%~7%,在防滲料下加裝一層納米保溫材料,在對(duì)槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)改變輕微的情況下使底部的散熱大大降低,強(qiáng)化了電解槽的保溫效果。對(duì)這種安裝有納米絕熱保溫的電解槽,采用焦粒焙燒技術(shù)進(jìn)行焙燒啟動(dòng)。在焙燒過程中,電解槽的升溫梯度較為均勻,電解槽極少出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象。經(jīng)85小時(shí)左右,電解槽爐膛平均溫度達(dá)到836°C,中縫的電解質(zhì)塊已經(jīng)全部熔化,電解質(zhì)溶液鋪滿爐底,達(dá)到了啟動(dòng)電解槽所要求的溫度,比普通電解槽焙燒時(shí)間縮短10小時(shí)左右。爐幫形成非常規(guī)整,進(jìn)入電解正常期生產(chǎn)明顯較快。
豫港龍泉鋁業(yè)公司在6臺(tái)大型電解槽上使用納米孔超級(jí)絕熱材料,經(jīng)長期生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)踐證明,電解槽運(yùn)行平穩(wěn),與未加裝納米孔保溫材料的電解槽相比,節(jié)能降耗效果相當(dāng)顯著。納米保溫槽槽電壓降到3.7V,降低40~60mV;納米槽電流效率達(dá)91.3%,高于普通電解槽。納米槽側(cè)部鋼板溫度平均為230.5°C,降低20~24°C;底部溫度降低5~8°C。納米槽槽溫及電解質(zhì)水平和普通電解槽基本持平,但鋁水平高于普通電解槽。在電壓低能量支出較少的情況下,電解槽熱量充足,說明電解槽的有效保溫使熱損失大大減少。