李 鹏,李宝宽,孙 毅,许海飞

(1.东北大学 冶金学院,辽宁 沈阳 110819;2.沈阳铝镁设计研究院有限公司,辽宁 沈阳 110001)

预焙阳极作为电解铝生产的第二大消耗性原材料,被誉为铝电解槽的“心脏”[1-2]。伴随着社会经济的快速发展,预焙阳极生产过程能耗高、自动化水平低的劣势,成为制约其行业持续发展的瓶颈问题。长期以来,炭素厂致力于阳极质量的提升[3-5]、阳极生产过程的机理性研究等[6-7],对于炭素厂能源与物流管控研究较少。因此,研究预焙阳极生产过程中物质流与能量流的发展规律,分析其生产过程中耗能高的原因及能源利用不合理之处,从而帮助企业管理者更准确、更及时的做好生产组织管理,形成系统性的理论决策分析逻辑,将是今后炭素厂发展的主要方向。同时,借助炭素厂智能管控平台的搭建,利用现有数据采集功能,研发出新一代的数据分析与决策功能,将是炭素厂未来发展的突破点和亮点。

1 炭素厂中物质与能量流动过程分析

物质流作为系统内各种元素、化合物的主要载体,是物质传递、交换的主要表现形式。能量流作为系统运行的能量驱动器,控制着物质流的流动方向和转化过程。由于能量流的根源在于物质流,二者相互影响又相互作用[8],所以综合物质流与能量流的分析方法,并在分析过程中体现能量是驱动物质流动的源动力这一本质规律[9-10],是解决炭素厂物流、能源管理的理论基础。

因此,结合预焙阳极生产过程,运用物质流与能量流的分析方法,从能源介质种类和流动方向入手,以车间为单位节点对炭素厂所消耗的能源介质进行系统梳理,从而建立炭素厂能源介质网状分布图,见图1。……