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在“雙碳”目標(biāo)和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的推動(dòng)下，鋁電解行業(yè)正面臨綠色低碳與高效生產(chǎn)的雙重挑戰(zhàn)。如何在保障產(chǎn)能穩(wěn)定的同時(shí)，有效適應(yīng)水電、風(fēng)電、光伏等清潔能源的波動(dòng)性，成為行業(yè)亟需破解的核心問題。針對這一行業(yè)痛點(diǎn)，鄭州大學(xué)聯(lián)合鄭州輕冶科技股份有限公司歷經(jīng)十余年技術(shù)攻關(guān)，成功構(gòu)建了完整的鋁電解柔性生產(chǎn)技術(shù)體系。該體系在熱調(diào)控、余熱利用、智能控制等關(guān)鍵領(lǐng)域取得系列突破，累計(jì)獲得40余件專利，形成了具有局域自主知識產(chǎn)權(quán)的“鋁電解柔性生產(chǎn)技術(shù)專利池”，為行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型提供了系統(tǒng)性解決方案。

傳統(tǒng)鋁電解槽的核心困境在于其剛性運(yùn)行模式——必須依賴恒定電流。然而，作為未來能源主力的水電、風(fēng)電、光伏等清潔能源，其供電天然具有波動(dòng)性和季節(jié)性。這種矛盾導(dǎo)致兩大問題：一方面，電流波動(dòng)極易打破電解槽的能量平衡，影響生產(chǎn)穩(wěn)定性與產(chǎn)品質(zhì)量；另一方面，電流變化直接引起電解槽歐姆熱劇烈波動(dòng)，破壞電解槽的溫度場。溫度過高，會(huì)導(dǎo)致槽幫熔化，降低電解槽使用壽命；溫度過低，則導(dǎo)致電解質(zhì)凝固，阻礙生產(chǎn)流程，增加能耗。

鋁電解柔性生產(chǎn)技術(shù)專利池的核心價(jià)值在于賦予電解槽強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能力，使其能主動(dòng)適應(yīng)清潔能源的波動(dòng)。專利池中的代表性成果之一發(fā)明專利“一種側(cè)部帶熱管換熱器的鋁電解槽”創(chuàng)新性地在電解槽側(cè)部集成熱管換熱器，成為熱平衡調(diào)控的“智能閥門”。當(dāng)電流增大、槽溫升高時(shí)，它能高效導(dǎo)出并散發(fā)多余熱量；當(dāng)電流減小、槽溫有下降風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，可切換至保溫模式減少熱損。該技術(shù)直擊行業(yè)長期存在的熱平衡精準(zhǔn)調(diào)控難題，是維持熱穩(wěn)定性的核心裝置。

在智能智能熱平衡調(diào)控系統(tǒng)方面，“一種鋁電解工藝參數(shù)優(yōu)化方法以及鋁電解槽組”、“基于分子比的鋁電解能量平衡調(diào)節(jié)方法、系統(tǒng)、鋁電解槽”、“基于過度熱的鋁電解能量平衡調(diào)節(jié)方法、系統(tǒng)、鋁電解槽”等專利，通過在槽殼側(cè)壁等關(guān)鍵部位部署高精度傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)采集溫度、爐幫厚度、電流電壓、電解質(zhì)成分等多維數(shù)據(jù)。智能控制系統(tǒng)基于分子比、過熱度等核心參數(shù)進(jìn)行綜合分析，自動(dòng)生成并執(zhí)行最優(yōu)工藝方案，動(dòng)態(tài)調(diào)控各分區(qū)散熱功率。這確保了電解槽在電流大幅波動(dòng)時(shí)，依然能維持穩(wěn)定的溫度場和能量平衡，從而穩(wěn)定生產(chǎn)并有效消納波動(dòng)性綠電。

在多元化余熱高效回收利用方面，“用于褐煤提水的鋁電解槽熱量回收裝置”、“用于冷熱電聯(lián)供的鋁電解槽熱量回收裝置”等專利，提供了多種余熱回收解決方案，可將電解槽散發(fā)的余熱轉(zhuǎn)化為蒸汽、熱水、冷量或電力，適用于不同場景，顯著提升能源利用效率。

在安全保障機(jī)制方面，“電解槽余熱回收系統(tǒng)導(dǎo)熱介質(zhì)排出單元”等專利，針對余熱回收系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了快速響應(yīng)機(jī)制，能在緊急工況下3分鐘內(nèi)安全排空導(dǎo)熱介質(zhì)，保障系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

此外，專利池還涵蓋了關(guān)鍵裝備制造、在產(chǎn)槽安裝、性能測試平臺(tái)等環(huán)節(jié)，為柔性生產(chǎn)技術(shù)的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

鋁電解柔性生產(chǎn)技術(shù)專利池通過全方位、系統(tǒng)化的布局，不僅顯著提升了企業(yè)在市場中的核心競爭力，更為整個(gè)鋁電解行業(yè)的綠色、高效轉(zhuǎn)型注入了強(qiáng)大動(dòng)力，引領(lǐng)行業(yè)朝著柔性化、智能化、低碳化方向加速邁進(jìn)。未來，隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用與創(chuàng)新突破，鋁電解行業(yè)有望在綠色轉(zhuǎn)型的道路上取得更大進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的雙贏。