——中铝郑州研究院技术创新推动铝工业绿色发展

    建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计，关系人民福祉，关乎民族未来。中铝郑州有色金属研究院有限公司（以下简称郑州研究院）作为全国唯一轻金属大型科研机构，不忘初心、牢记使命，以绿色低碳、生态环保为己任，坚持创新是实现低碳发展的动力源，以技术创新推动铝工业绿色发展。

    郑州研究院员工河南省劳动模范陈开斌和他的年轻团队长期致力于铝用炭阳极生产技术研发，特别是针对铝用炭阳极焙烧过程，通过提质节能型焙烧炉结构创新优化设计、焙烧炉提质节能测试诊断技术开发、焙烧炉提质节能运行技术研发等，形成了铝用炭阳极焙烧炉提质节能综合技术。2017年该技术经中国有色金属工业协会评价，达到国际先进水平。

理论到实践 实现结构节能

    焙烧是铝用炭阳极生产的主要过程，对阳极生产能耗和质量影响极大。焙烧炉炉体庞大，结构复杂，焙烧的各项工艺参数处于周期性变化过程，工程设计、筑炉材料、工艺操作、炉况变化都对焙烧能耗和阳极质量产生直接的影响。陈开斌团队拥有多年在外生产运营的经验，在运营中发现了改善焙烧过程，可以达到提质节能的效果，但发现这是一个系统的技术，难度较大。面对困难，陈开斌说：“万事开头难，我们要做铝工业发展的引领者，就要有不怕困难，敢于挑重担，要有敢为人先的精神。”陈开斌带领近10名研究生，以实施大型化为目标，开展了焙烧炉大型化的理论可行性研究，从实验室做起，到扩大试验，再到工业试验，经过5年的研究，开发了焙烧炉大型化技术、新型保温密封结构产品、可调节联通火道等新技术和新产品，焙烧炉节能水平大幅度提高。为了提高焙烧炉综合热利用效率，实现大产能、低能耗、高质量、低投资的目标，开发了焙烧炉“三多一大一高”（多系统、多炉室、多料箱、大容量、高填充率）总体结构，将焙烧炉实际填充率提高到61%，降低了耐火材料用量15%～20%，起到了可观的节能效果。 

采用新材料 实现保温节能

    技术团队虽然在焙烧炉大型化方面取得了突破，但并不满足于取得的成绩，在项目阶段的总结会上，大家讨论认为加强炉体保温性能是下一个重点攻关项目，保温性能的提高是有效的节能途径，符合企业节省费用的需求，也符合资源节约、环境保护，形成绿色低碳的发展方式。对于一直从事冶金方向研究的团队而言，新材料的研究是一个“新科目”，查阅文献，请教专家成为了每一个成员的日常工作，对待碰到的新名词，做到理会透彻为止。10名研发人员，500多个日日夜夜，1000多次试验，数万个数据，功夫不负有心人，终于创新性开发出包括新型可调节负压连通火道、新型保温炉面预制块、新型高性能耐火材料和保温材料等系列新技术产品。其中新型可调节负压连通火道结构首次通过特殊结构实现了连通火道分至各火道负压可调节，并在国内首次采用了含锆耐火纤维预制模块保温材料，耐火保温结构采用预制耐火含锆纤维模块，现场锚固组装，高温工作面内衬采用先进陶瓷耐火涂层，解决了连通火道需热量大，保温不佳的问题。

研发诊断技术 实现系统节能

    在研发实践过程中，困难接踵而来，解决了设备和材料的问题，焙烧过程中的参数成了项目进展中的又一拦路虎。项目团队研究了焙烧过程中温度及其分布规律，做出焙烧曲线，根据焙烧曲线“两头快，中间慢”的原则，以及挥发分中不同成分充分燃烧的温度要求，诊断分析焙烧炉在焙烧过程中温度运行状况和挥发分燃烧情况。采用自主开发的对焙烧过程温度分布、效果量化、烟气特性测试等多手段共用的焙烧炉综合测试技术，实现了对火道料箱内温度场变化和分布的科学评判。新的技术需要新的量化评价方法，团队又研制了测定用标准样品（国家标样B04-3308-2016），实现了对焙烧效果准确评价，也为研判是否存在焙烧过度或不足及保证整体焙烧效果，提升焙烧阳极品质提供了依据。为长期运行状态下提升阳极质量、降低焙烧能耗提供了技术支撑。

推广新技术 节能效果斐然

    经过研发团队8年的孕育-生产-培护，铝用炭阳极焙烧炉提质节能综合技术已逐渐成长、成熟，开始走出家门，走向车间。2015年该技术在山东某合金材料有限公司焙烧炉大修改造工程中推广应用。项目团队的每个人都非常兴奋，面对60度以上的炉面高温，每个人都汗流浃背，仍每天24小时“钉”在现场，从没有任何抱怨，在推广应用的3个月里，大家团结一致，“5+2”，白加黑，没有一个人休息过周末，想家人了，通过微信视频，与家人聊聊天。大家每天监测着火道和料箱动态温度，得到5万多个数据，通过分析，制定合理的措施，提出20余条优化措施，为焙烧过程提质降本，成功工业应用夯实了基础。天道酬勤，节能效果斐然。改造后的焙烧炉吨炭块焙烧天然气平均消耗降低到54.12Nm3，较改造前降低了43.1%。制品一级品率年平均达到57.8%，较改造前提高了16.4个百分点。在赤壁某炭素制品有限公司焙烧炉推广后，2017年天然气平均单耗49.3Nm3/t，较改造前降低了45.6%。制品一级品率年平均达到66%，较搬迁改造前提高了26个百分点。

    焙烧炉提质节能综合技术的开发与推广，降低了焙烧过程天然气的消耗，符合铝用炭素行业全面贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念。天然气能耗的降低，在节约化石资源减少企业成本同时，减少了碳排放。该技术应用以来，仅山东和湖北两家企业共计节省天然气2300万NM3，共计折合减少碳排放4.82万吨。

    郑州研究院围绕“产业升级与节能降碳”不断创新，探求绿色、低碳的铝工业发展之路，始终坚持科技降碳，我们一直在路上！（杨昊）