一、现状 当前国内电解铝产能已达4500万吨左右，居世界首位。国家高度重视铝行业绿色低碳发展，制定了一系列涉及铝行业的相关政策，特别是“双碳”及阶梯电价政策对电解铝企业影响很大，如果能耗指标达不到相关要求，企业将难以生存。尽管各企业不断优化生产操作，改进技术装备，但仍有大量企业无法实现能耗指标要求。生产中出现的问题主要包括：电流效率偏低、电解质分子比波动大、氧化铝浓度分布不均匀、易形成炉底沉底、锤头易粘包、操作不当容易产生漏槽等安全事故、运行缺少关键参数实时监测、生产调整滞后等，综合因素使得能耗指标偏高，大多数电解企业吨铝能耗达不到国家发改委2025年指标要求，同时工人劳动强度大、无组织排放烟气量较大。 二、 智能控制装置及节能提效技术 北京华索科技股份有限公司根据铝电解生产现状及存在问题，有针对性开发了铝电解革命性的智能控制装置及节能提效技术，可有效解决上述问题。核心装备及技术如下： 2.1单槽氟化铝和氧化铝智能精准混配装置及技术 在槽上部烟道侧增加氟化铝储存、计量装置，通过驱动单元定时以管道输送方式将氟化铝自动输送至每台电解槽的氟化铝计量储仓中，无需人工添加，大大降低了操作人员劳动强度。氟化铝仓直接与氧化铝溜槽进行连接，自动计算本次氧化铝输送量，按照设定的氟化铝与氧化铝重量比，在系统向电解槽输送氧化铝的同时，同步连续均匀的配入相应量的氟化铝，输送到电解槽上部的各氧化铝下料料仓中。在氧化铝定容下料过程中，氟化铝随氧化铝同步进入电解槽，实现氟化铝的均匀定量智能连续添加。可有效减少电解槽内氟化铝含量波动、使各点电解质分子比保持一致。
2.2 氧化铝单下料口精准连续下料装置及技术 该装置可直接替换现有的定容下料器，实现单下料口氧化铝精准连续下料控制。可使氧化铝按要求小剂量连续均匀添加至电解质中，氧化铝连续下料在下料口处形成氧化铝保温层，热烟气与氧化铝进行有效换热，同时有效吸附热烟气中的氟化氢。预热后的载氟氧化铝进入电解质后能够快速融入熔融电解质中，溶解效果大幅改善，使电解质中氧化铝浓度分布均匀，开发了换极控制模块，使电流效率有效提高，电耗有效降低，有效的确保了电解槽运行的稳定性。 氧化铝精准下料装置由驱动机构、传动机构、螺旋下料机构、底部出料机构以及智能控制系统组成。 (1)螺旋下料机构采用短螺距螺旋，实现氧化铝可靠稳定输送。
(2)底部出料机构的采用专利旋转导流片，保证氧化铝高精度、顺畅下料。
(3)螺旋轴上设置多层搅拌叶片,可有效防止氧化铝棚料或堵料。
(4)采用抗磁性干扰、耐高温电机，确保连续下料可靠性、稳定性。
(5)智能控制系统控制下料装置按照给定下料量连续运行，完成不同状态下氧化铝下料量转换，完成氧化铝浓度控制。
2.3 精准下料配套智能打壳装置及技术 智能打壳控制系统对电解槽的电解质高度、结壳状态以及氧化铝覆盖厚度等情况进行智能评判，对打壳深度实时监测，配合专利内凹式锤头对打壳频率和打壳深度以及打壳力度进行智能控制。根据电解槽运行工况，在氧化铝连续下料过程中确定锤头打壳深度和周期，依据此深度进行智能打壳，确保了下料打壳的准确性和可靠性。
同时打壳过程中锤头粘附的电解质在返回时可自动脱落，不粘包。避免了锤头长时间、大面积的与熔融电解质的接触，大幅减少打壳锤头腐蚀、磨损，打壳锤头寿命提高数十倍。 2.4 阳极电流分布测量技术 采用独有专利测量原理及安装方式，采用等效计算方式和智能补偿算法，实现阳极导杆电流的在线实时检测。该方式一次性安装，无需定期拆卸，免去了换极、抬母线时测量装置的拆卸、安装，既保证了测量数据准确可靠，满足工艺需求，又保证了装置在电解生产过程中的长期稳定运行。无需人工干预，节约了劳动成本，对铝电解的正常生产操作没有任何影响。
2.5 槽体密封及槽烟气流量智能调节 采用新型密封结构及保温材料对现有槽盖板及阳极铝导杆和槽体之间的间隙进行密封改造，更换密封炉门，使外部冷空气进入电解槽上部可有效调节，使槽内上部温度分布达到合理状态，确保槽帮及壳面料进行有效调节，保温、密封效果得到大幅改善。 在烟气支管上安装烟气负压及温度检测装置，对烟气负压及温度进行实时检测，将现有手动烟气阀改造为高精度电动调节风门，采用智能协调流量控制算法调节风门的开度，实现槽烟气负压及流量的智能调节。通过监测烟气温度及负压，对电解槽密封状况及变化趋势进行评估，对槽体漏风进行预警提示。在保证集气效果，有效控制排放量，实现电解槽稳定运行。
2.6 槽侧壁及阴极钢棒温度场测量分析技术 通过实时测量铝电解槽的侧壁温度，建立数学模型，对其与电解质温度的相关性进行大数据分析挖掘，实现对电解质温度变化的准确跟踪和智能评估。 采用专用测温装置实现全槽高精度钢棒温度检测，实现数据显示、存储、历史数据查询以及监控预警。钢棒温度监测可及时发现、预警操作人员处理事故隐患，避免生产过程中误停槽和漏槽事故的发生，稳定生产、延长槽寿命。
2.7 实时网络监控技术 采用两级控制架构：槽旁设置现场控制站，实现单槽氟化铝自动添加、氧化铝精准连续下料、智能打壳、阳极电流分布、烟气负压、槽侧、钢棒温度的实时显示、报警、操作及控制。操作室监控计算机在现场监控功能的基础上，还具有数据分析、统计、查询等功能。可通过局域网、互联网采用手机、平板电脑等移动设备便捷实现远程监控、历史数据查询，随时掌握设备运行状态。
三、效果
1.减少了电解槽各点分子比波动、氧化铝溶解性大幅提升，减少氧化铝浓度差，有效解决氧化铝沉淀问题，降低阳极效应，大幅减少水平电流，提高电流效率，降低工人劳动强度50-80%，有效提高劳动效率，烟气无组织排放量减少50%以上，建立了良好的温度场分布，因此避免漏槽事故的发生，大幅提高的电解槽运行稳定性。
2.根据温度反馈信息更好的进行电解质初晶温度、过热度管理、实现能量平衡稳定性管理，大幅提高电解槽运行稳定性。
3.通过槽侧部及钢棒的实时温度监测及预警，可及时发现生产中存在的安全隐患，及时处理，避免生产过程中误停槽和漏槽事故的发生，较大延长槽寿命。
4.氧化铝日均下料量5400-5950kg（375kA），电流效率提高2-4个点，吨铝节电300-500kwh以上。
5.整个系统改造，不需进行停槽大修，对目前电解生产没有任何影响。全石墨化阴极改造后的电解槽也可使用我公司上述技术，实现进一步节能提效。
6.系统改造后，在以下几方面可产生巨大效益：
•提高电流效率节电产生效益；
•提高电流效率增加铝产量及降低阳极消耗产生效益；
•降低工人劳动强度、提高劳动生产率产生效益；
•有效延长槽寿命产生效益；
•电耗降低避免溢价造成损失。 四、现场应用 该套装置及技术已成功在黄河鑫业铝业公司电解槽上应用。
北京华索科技股份有限公司成立于2005年，2013年8月份在新三板挂牌。公司总部位于北京中关村，旗下拥有河南华索科技有限公司、四川华索自动化信息工程有限公司两个子公司，在河南郑州拥有24479平方米的生产研发基地。公司是国家高新技术企业，通过了ISO9001-2000质量管理体系认证，拥有建筑施工安全许可证和建筑机电安装工程专业承包三级资质。公司一直坚持自主创新，自主研发技术已获得11项发明专利，47项实用新型专利，21项软件著作权，同时积累沉淀了大量非专利技术。公司自主开发的铝电解槽革命性的智能操作控制装置和节能降耗技术，使电解槽运行稳定性大幅提高，结合工艺优化后电流效率提高2~4%，可满足国家2025年碳达峰对吨铝电耗要求；同时，实现了电解槽的智能化操作控制，可对电解槽进行测试和诊断，实施每个槽的智能控制解决方案；电解槽智能化改造过程对生产没有影响，投资性价比好。