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安能加(EnPot)解决的问题

迄今为止,电解铝厂还需要一个“常开”的电源,以保持电解过程的稳定运行。由于缺乏灵活性,铝冶炼用电量占世界总用电量的3%以上。

这些限制对铝制造成本产生了重大影响,因为电解铝厂无法改变用电量以适应电价或者供电量的波动。这也给电力供应带来困扰。尤其是当国家电网启用更多的可再生能源发电,该工业对于供电过剩是没有任何应对方案的。

安能加(EnPot)技术使大多数铝厂能够将用电量在设计基础上再提高或降低30%。这使他们能够与发电商和电网运营商合作,利用非高峰电价和间歇性可再生能源,更好地实现供需平衡。

安能加(EnPot)首席执行官杨凯娜(Karyna Young)表示:"目前,铝厂的用电量变化幅度非常小,不能超过百分之几,因此铝厂厂在其整个生命周期内,每年365天、全天候全负荷运行。"

功能

安能加(EnPot)系统利用拥有专利“热交换器”覆盖每个电解槽的侧壁,并连接到外部管道和抽吸系统。

通过使用精确控制的抽风机,可以改变每个热交换器的气流。当电解槽电流下调时,流向热交换器的气流也会减少,从而对电解槽进行有效地保温以保持所需的热平衡。

类似地,在电流上调时,增加气流量以促进热传递并保持热平衡。这使得电解槽允许电流波动的同时还能够保持稳定槽温和避免发生任何异常工艺问题。在操作上,一旦设置了线路电流,安能加(EnPot)调制基本上是自动的。

技术潜力

安能加(EnPot)技术可达到

20% 在任何时间、任何持续时间内,稳定调节+/-20%的用电量。

30% 高达+/-30%的功率,可在任何时间内进行长期调制,并进行一些工艺更改。

这一点已通过广泛的开发和工厂试验,直至完全商业化安装[得到证明[1]。

1 Depree N.,Düssel R.,Patel P.,Reek T.(2016)“虚拟电池”-使用灵活的能量输入操作铝冶炼厂。摘自:Williams E.(eds)《轻金属》2016。查姆施普林格。.
   Düssel R.,Mulder A.,Bugnion L.(2019)《从传统生产线到完全灵活生产线的转变》。在:Chesonis C.(eds)轻金属2019。矿物、金属和材料系列。查姆施普林格。

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无安能加(EnPot)技术的电解槽以及热损失

首先,让我们看看没有安装安能加(EnPot)的电解铝厂是如何工作的。

铝“电解槽”中使用的一半能量用于制造金属,另一半作为废热损失,以保持电解槽的微妙能量平衡。

顶部的热量损失是通过烟气抽取到气体处理中心。侧面和底部的热量损失是由电解槽周围的自然对流造成的。

安能加(EnPot)安装-设置

安能加(EnPot)实现了稳定、高效的电解槽操作所需的微妙热平衡。这使得铝厂可以不定期地改变其用电量,以生产所需的铝。

该系统设计将最大程度覆盖电解槽侧壁;因此,热交换器的数量和尺寸取决于每个铝厂电解槽的设计。

安能加(EnPot)技术:分解
  1. 壳式热交换器
  2. 支管
  3. 主管道
  4. 抽风机
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安能加(EnPot)安装-详解

  • 抽风机通过壳式热交换器从电解车间地下室吸入空气。
  • (现在)空气经过壳式热交换器之后通过管道网络系统后作为带着低品位废热排放到大气中。
  • 注:安能加(EnPot)系统不使用这些废热,铝厂可将其用于其他用途。

安能加(EnPot)具有专利保护的壳式热交换器装置

  • 安能加(EnPot)热交换器的内部设计可增强湍流传热,实现最大冷却效果。
  • 热交换器还包含一层绝缘层,因此当空气流量降低到临界点以下时(参见下图6),它们有保温作用,减少电解槽的热损失。
  • 因此,安能加(EnPot)系统根据需求不仅可以有散热模式也有保温模式。
  • 在停电的情况下,安能加(EnPot)系统可启用最大保温模式运行,以显著延长电解槽的重启的恢复时间。
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未使用安能加(EnPot)的铝厂的正常基础能耗

未使用安能加(EnPot)的铝厂需要固定的能量输入以保持恒定的热平衡。即使是能量输入的微小变化也会破坏热平衡,对工艺造成损害,并可能需要铝厂采取补偿措施。阅读更多关于 能量调制(PDF)的信息。

无安能加(EnPot)的基础能耗
  • 仅自然热损失
  • 电流设定值是稳定的,调整的灵活性非常小

安能加(EnPot)无调制模式下的基础能耗

安能加(EnPot)系统需要少量气流,以将热平衡维持在无安能加(EnPot)前的水平。

无调制模式
  • 维持现有热平衡所需的最小气流
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向上调制增加用电量 - 安能加(EnPot)处于冷却模式

强化电流后带来产量的增加和冷却需求的增加。这需要更多的空气流来保持热平衡并提取额外的多余热量。

冷却模式
  • 铝厂强化电流,增加用电量
  • I增加风扇转速意味着增加冷却以保持热平衡

向下调制减少用电量- 安能加(EnPot)处于保温模式

电流降低后,产量和铝厂用电量就降低了。降低的冷却要求降低了空气流量,为电解槽保温并保持热平衡。这可以防止电解槽中的内容物冷却或灾难性冻结。

保温模式
  • 铝厂降低电流,减少用电量
  • 降低风扇转速以保持热平衡
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了解更多关于安能加(EnPot)技术的信息