基于分子比的铝电解能量平衡调节方法、系统、铝电解槽

摘要

本发明涉及一种基于分子比的铝电解能量平衡调节方法、系统、铝电解槽，方法包括：1)预设不同分子比下的标准电解质温度区间，采集电解质温度测量值和分子比测量值；2)将电解质温度测量值与对应的标准电解质温度区间比较，若所述电解质温度测量值高于区间上限，则控制增加槽壁换热量；若电解质温度测量值低于区间下限，则控制减少槽壁换热量；若所述电解质温度测量值在区间范围内，则不做调整。本发明从电解槽散热侧反向对电解槽的热平衡进行调节，与输入端的能量平衡及物料平衡调节参数相互独立，实现了电解槽过热度(电解质温度)与其他工艺参数的“解耦”控制，能够实现电解铝性能优化和能量输入波动时的平稳运行，取得较好的节能效果。

权利要求

1.一种铝电解能量平衡调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)预设在不同分子比下的标准电解质温度区间，采集铝电解槽内电解质的电解质温度测量值和分子比测量值；

2)将所述电解质温度测量值与对应分子比下的标准电解质温度区间比较，若所述电解质温度测量值高于对应分子比下的标准电解质温度区间上限，则控制槽壁换热装置使槽壁换热量增加；若所述电解质温度测量值低于对应分子比下的标准电解质温度区间下限，则控制槽壁换热装置使槽壁换热量减少；若所述电解质温度测量值在对应分子比下的标准过热度区间范围内，则不做调整；所述槽壁换热装置为调节槽壁散热量的换热装置。

2.根据权利要求1所述的铝电解能量平衡调节方法，其特征在于，通过加大所述槽壁换热装置内换热介质的流量来增加换热量；通过减少所述槽壁换热装置内换热介质的流量来减少换热量。

3.根据权利要求1或2所述的铝电解能量平衡调节方法，其特征在于，所述分子比测量值的采集方法包括，在线测量获得铝电解槽内电解质自然冷却开始结晶时的结晶温度，以该结晶温度为初晶温度；通过初晶温度和分子比的对应关系获得所述分子比测量值。

4.根据权利要求1或2所述的铝电解能量平衡调节方法，其特征在于，所述分子比测量值的采集方法包括，获得铝电解槽内电解质的样本，通过检测样本获得铝电解槽内电解质的分子比，以该分子比作为所述分子比测量值。

5.一种铝电解槽，其特征在于，包括电解槽控制器和调节槽壁散热量的槽壁换热装置，所述槽壁换热装置至少设置于电解槽的一个侧壁上；所述电解槽控制器控制所述槽壁换热装置，所述电解槽控制器还执行实现如权利要求1～4任一项所述铝电解能量平衡调节方法的指令。

6.根据权利要求5所述的铝电解槽，其特征在于，所述槽壁换热装置包括热管。

7.一种铝电解槽余热回收系统，其特征在于，包括余热回收系统控制器和调节槽壁散热量的槽壁换热装置，所述槽壁换热装置用于至少设置于电解槽的一个侧壁上；所述余热回收系统控制器控制所述槽壁换热装置，所述余热回收系统控制器还执行实现如权利要求

1～4任一项所述铝电解能量平衡调节方法的指令。

8.根据权利要求7所述的铝电解槽余热回收系统，其特征在于，所述槽壁换热装置包括热管。

说明书

基于分子比的铝电解能量平衡调节方法、系统、铝电解槽

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于分子比的铝电解能量平衡调节方法、系统、铝电解槽，属于铝电解槽节能技术领域。

背景技术

[0002] 铝电解工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。所谓冰晶石—氧化铝融盐就是以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成的多相电解质体系。以碳素体作为阳
极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在920℃～970℃下，在电解槽内的两极上进行电
化学反应。化学反应主要通过以下方程进行：2Al2O3+3C＝4Al+3CO2。阳极产物主要是二氧化
碳和一氧化碳气体，阴极产物是铝液。

[0003] 如图1所示的铝电解槽示意图，包括阴极1、阳极导电棒2、阳极母线3、打壳下料机构4、集气罩5、阳极碳块6、槽帮结壳7、侧壁内衬8、阴极棒9、槽壳10、防渗隔热材料11、电解
质12、铝水13、烟道口14。通电后，电流依次通过阳极碳块6、电解质12、铝水13、阴极1、阴极
棒9，电解生成的铝水形成在阴极1上。电解质12开始结晶时的温度为初晶点或初晶温度，电
解质12的温度和初晶点的差为过热度。阳极碳块6到铝水13表面的距离为极距。电解过程
中，电解质通过槽侧壁散热，靠近槽侧壁的电解质凝固形成槽帮结壳7，槽帮结壳7的形状由
电解质温度决定，温度高则熔化一部分，温度低则槽帮结壳7变厚。

[0004] 2017年我国铝电解用电量高达5000亿kWh，整个电解铝行业耗电量占到全国总用电量的9％以上，电解铝能量利用率不到50％，因此，铝电解生产的高能耗、低能效是一个较
为严重的问题。

[0005] 吨铝的直流电耗等于2980×平均电压/电流效率。低温及低电压工艺，是实现电解铝节能的两大途径。研究表明，电解温度每降低10℃，电流效率约提高1％，吨铝节电140度。
但是，低温状态下电解质导电性能、氧化铝溶解性能、添加剂种类及添加方法等均对电解过
程产生影响，因没有找到适宜的低温电解质体系，制约了低温电解在大型铝电解槽上的工
业化应用。

[0006] 而平均电压每降低0.1V，吨铝节电320度，因此，降低铝电解槽的槽电压，提高电流效率，从而实现节能是目前电解铝行业实现节能的主要途径。

[0007] 然而，在铝电解生产过程中，槽电压是电解槽能量平衡中众多相互耦合的变量之一，电解槽能量平衡中任何变量的改变都会引起电解槽现有的平衡被打破，若不能控制其
他变量使电解槽达到新的能量平衡，槽内铝电解反应会受到影响，电解槽的运行也会变得
不稳定甚至电解槽遭到损坏。例如，极距的减小会减小槽电压，导致输入到电解槽中的能量
减少，直接影响就是使电解质的温度降低和过热度降低，同时导致槽帮结壳及伸腿变厚，改
变炉帮形状，影响槽内电流分布和电解槽的电磁稳定性。而能量平衡的打破和改变又会影
响到槽内的物料平衡(氧化铝和氟化铝成分的稳定)，例如槽帮结壳和伸腿的熔化或变厚会
影响电解质水平，改变氧化铝浓度，电解质温度的改变会影响氧化铝的溶解度；最终会改变
电解质的分子比和初晶点，而初晶温度的改变又会反过来影响过热度，过热度又会引起一
系列的参数和变量的改变。也就是说电解槽的能量平衡和物料平衡不是相互独立的，而是
能量平衡和物料平衡中每个参数每个变量之间都存在耦合关系，是互相关联互相影响的，
因此在现有技术中，同时控制好电解槽的能量平衡和物料平衡才能取得好的技术经济指标
和保证电解槽稳定运行。

[0008] 对于电解槽能量平衡和物料平衡的控制，在目前的铝电解生产过程中，如图2所示的现行铝电解工艺与临界稳定控制系统，通过采集槽状态参数判断槽况，然后通过调整极
距、电压、电流、铝水平来调整电解槽的能量平衡；继续基于槽况预估再通过氧化铝和氟化
盐的合理加料制度来调整电解槽的物料平衡。通过槽内两种平衡的协调配合下，保证电解
槽电化学反应的基本条件，同时维持电解槽及电解反应的稳定，并且尽可能的提高电流效
率实现节能。即从输入端进行调节，实现电解铝稳定性及节能控制。

[0009] 但是由于电解槽可用于控制系统的实时采集数据极少，加之能量平衡和物料平衡互相影响，很难同时实现电解反应的稳定和提高电流效率实现最大程度的节能，现实情况
往往是为了保证电化学反应的基本条件和电解槽及电解反应的安全稳定，而去牺牲电流效
率提高能耗。能量平衡这一电解过程最基本的工艺条件无法独立实时调节，就很难保证电
解过程处于优化的状态；难以实现铝电解过程的稳定和节能平衡下的最优。

发明内容

[0010] 本发明的目的是提供一种能够实现铝电解槽稳定的同时进一步降低能耗的铝电解能量平衡调节方法及实现该方法的铝电解槽、余热回收系统。

[0011] 为实现上述目的，本发明的方案包括：

[0012] 本发明的一种用于铝电解槽的能量平衡调节方法，包括如下步骤：

[0013] 1)预设在不同分子比下的标准电解质温度区间，采集铝电解槽内电解质的电解质温度测量值和分子比测量值；

[0014] 2)将所述电解质温度测量值与对应分子比下的标准电解质温度区间比较，若所述电解质温度测量值高于对应分子比下的标准电解质温度区间上限，则控制槽壁换热装置使
槽壁换热量增加；若所述电解质温度测量值低于对应分子比下的标准电解质温度区间下
限，则控制槽壁换热装置使槽壁换热量减少；若所述电解质温度测量值在对应分子比下的
标准过热度区间范围内，则不做调整；所述槽壁换热装置为调节槽壁散热量的换热装置。

[0015] 本发明还提供一种铝电解槽，包括电解槽控制器和调节槽壁散热量的槽壁换热装置，所述槽壁换热装置至少设置于电解槽的一个侧壁上；所述电解槽控制器控制所述槽壁
换热装置，所述电解槽控制器还执行实现上述用于铝电解槽的能量平衡调节方法的指令。

[0016] 本发明还提供一种铝电解槽余热回收系统，包括余热回收系统控制器和调节槽壁散热量的槽壁换热装置，所述槽壁换热装置用于至少设置于电解槽的一个侧壁上；所述余
热回收系统控制器控制所述槽壁换热装置，所述余热回收系统控制器还执行实现上述用于
铝电解槽的能量平衡调节方法的指令。

[0017] 本发明的技术效果：

[0018] 1)电解铝能耗的50％是通过热的形式散失于环境中，因此热平衡是电解槽电解反应能量平衡中重要的环节，本发明通过热平衡的在线独立控制实现了对能量平衡的独立干
预和控制调节。

[0019] 本发明的方案采集电解槽电解质的热参数(采集电解质温度和分子比)，并针对电解槽的过热度进行独立优化调节(分子比反应出了电解质的初晶点即初晶温度，初晶温度
一定的情况下，电解质温度的高低即反应了过热度的高低，本方案根据初晶点确定标准电
解质温度，即确定了标准过热度，再将电解质温度控制在标准电解质温度范围内，实现了将
过热度控制在标准过热度范围内)，在现有电解槽的能量控制和物料控制即在输入端控制
平衡的基础上，通过电解槽的散热或保温的输出端控制，在不干预输入端调节、不破坏现有
平衡的基础上对过热度进行独立控制，实现了热平衡的独立调节和过热度这一重要工艺参
数的解耦，能够实现电解铝安全稳定和节能的进一步优化。

[0020] 2)电解槽散失的热量主要是通过槽壁散失的，通过槽壁设置的换热装置，能最大程度上影响槽内电解质的温度，进而控制过热度，因此通过槽壁对电解质温度调整的周期
短，最适宜实现电解质温度及过热度的调节。

[0021] 3)本发明的方法能够实现从电解槽散热侧(即热输出端)反向对电解槽的热平衡进行调节，与输入端的能量及物料平衡的控制互不干预，在实施本发明的方法时，不需要考
虑极距的控制和分子比的控制，实现了电解槽过热度与其他工艺参数的“解耦”控制，能够
实现电解铝安全稳定和节能的进一步平衡优化。

[0022] 4)以400kA铝电解槽为例，单台铝电解槽可获得热量约为155kW，按照年产25万吨铝生产线计算，采用本发明进行余热回收可通过换热回收总热量为32000kW。

[0023] 若将上述回收的热量送入火力发电厂，通过热平衡分析，可增加汽轮发电机组电功率约6000kW，降低机组煤耗4.9g/kWh。回收热量若用于城市供暖，可供热330000GJ，实现
效益约1000万元。

[0024] 作为对方法、铝电解槽和铝电解槽余热回收系统的进一步的改进，通过加大所述槽壁换热装置内换热介质的流量来增加换热量；通过减少所述槽壁换热装置内换热介质的
流量来减少换热量。

[0025] 槽壁换热装置通过散热介质将槽壁温度带走，加快散热介质的流速实现加速槽壁散热，降低槽壁温度进而降低电解质的温度，最终实现降低过热度；减慢散热介质的流速甚
至停止散热介质的流动实现槽壁散热的减慢或保温，使槽壁温度升高，进而升高电解质温
度及过热度。

[0026] 加大或减少换热介质在槽壁换热装置内流量，可以通过调节流速实现，具体可以通过泵的变频调速来调节，流速易于精确调节，使散热量易于控制和计算，控制上简单可靠
容易实现，且能够精确的量化控制。

[0027] 作为对方法、铝电解槽和铝电解槽余热回收系统的进一步的改进，所述分子比测量值的采集方法包括，在线测量获得铝电解槽内电解质自然冷却开始结晶时的结晶温度，
以该结晶温度为初晶温度；通过初晶温度和分子比的对应关系获得所述分子比测量值。

[0028] 通过探针和温度传感器，可以实现在现场快速测出槽内电解质的温度和结晶时的温度(即初晶点)，通过例如查表(分子比和初晶点的对应关系表，可在线下通过实验标定)
的方式获得分子比，方法快速可靠，能够在现场短时间内获得结果，并且结果能够自动被系
统自动获取。

[0029] 作为对方法、铝电解槽和铝电解槽余热回收系统的进一步的改进，所述分子比测量值的采集方法包括，获得铝电解槽内电解质的样本，通过检测样本获得铝电解槽内电解
质的分子比，以该分子比作为所述分子比测量值。

[0030] 通过采集样本并利用实验室检验的方式测得成分，进而获得分子比，化验方法精确可行，也能够实现过热度的准确获取。

[0031] 作为对铝电解槽和铝电解槽余热回收系统的进一步的改进，所述槽壁换热装置包括热管。

[0032] 热管结合热传导和流体变相原理实现高效导热，其导热能力超过铜，能够有效的实现槽壁温度的转移控制。

附图说明

[0033] 图1是现有技术铝电解槽结构示意图；

[0034] 图2是现有技术铝电解工艺与临界稳定控制系统示意图；

[0035] 图3是本发明的能够实现独立能量平衡调节的方法流程图；

[0036] 图4是本发明的铝电解槽系统示意图。

[0037] 图中包括：阴极1、阳极导电棒2、阳极母线3、打壳下料机构4、集气罩5、阳极碳块6、槽帮结壳7、侧壁内衬8、阴极棒9、槽壳10、防渗隔热材料11、电解质12、铝水13、烟道口14；槽
体本身100、槽壁换热装置31、流量调节站34、热输出装置35、管道36。

具体实施方式

[0038] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

[0039] 铝电解槽实施例：

[0040] 硬件部分：

[0041] 如图4所示的本发明的铝电解槽系统，包括槽体本身100和换热系统，槽体本身100的结构与现有技术的铝电解槽槽体相同，此处不再赘述。换热系统用于控制电解槽槽壁的
散热，还可以进一步实现电解槽余热的二次利用。换热系统包括槽壁换热装置31、烟气换热
装置(图中未示出)、流量调节站34、热输出装置35、管道36。所述槽壁换热装置31设置于铝
电解槽的槽壁上，或者与铝电解槽一体设置，用于辅助铝电解槽侧壁(槽壁)的散热，能够吸
收铝电解槽槽壁的热量并通过换热介质将热量带走转移。铝电解槽顶部设置有烟道(图中
未示出)，烟道与铝电解槽的烟道口相连，用于排出铝电解槽内电化学反应产生的高温烟
气。烟道32上设置有烟气换热装置，烟气换热装置也可以通过管道36串联进图4所示的换热
系统，高温烟气通过烟气换热装置后可以得到冷却，同时将热量传递给烟气换热装置内的
换热介质。流量调节站34实现换热系统内部的换热介质流速的调节，最终实现槽壁换热装
置31内单位时间换热介质流量的调节，流量调节站34具体可以是由可调速电机带动的泵，
调速电机(即泵的转速)由铝电解槽控制系统控制，用于驱动换热介质通过管道36在槽壁换
热装置31、烟气换热装置(图中未示出)、热输出装置35之间循环。热输出装置35用于将换热
介质冷却，转移换热介质携带的热量，可以将热量进行再次利用。热输出装置35具体可以是
换热站，被加热后携带热量换热介质在换热站内给水加热，被加热后的水可以用于供暖或
发电。

[0042] 换热介质采用导热油，也可以采用其他介质，例如冷却液、水或者气体等。本发明对换热介质不做限定。

[0043] 槽壁换热装置31包括集成有热管的集热板，集热板内通有导热油，热管一端与槽壁接触，另一端插入集热板内部并与导热油充分接触，槽壁换热装置31利用热管将槽壁热
量传递到集热板内的导热油，将导热油加热，携带能量的高温导热油流动将槽壁热量带走，
从而实现槽壁温度的调节。

[0044] 作为其他实施例，槽壁换热装置31也可以不采用热管，而直接在槽壁上设置其他类型的换热装置。

[0045] 导热油在流量调节站34的驱动下，流入热输出装置35。热输出装置35可以为一个换热水站，导热油管可以在换热水站内通过弯曲布置或者连接散热片的方式与水充分接
触，换热水站利用水将导热油管内的导热油冷却，水被加热后可以进一步使之沸腾用于发
电或供暖等。热输出装置35内用于冷却导热油的介质还可以为气体、冷却液等其他介质，冷
却方法可以为对导热油管喷淋、浸泡或利用散热风扇加速空气流动的方式，其目的主要是
为了冷却导热油，使冷却后的导热油进入下一冷却循环，导热油的热量是否重复利用或者
如何利用，本发明不做限定。

[0046] 本实施例中，为了有效利用导热油带出的热量，导热油还在冷却后利用高温烟气进行预热，即导热油在进入槽壁换热装置31前先进入烟气换热装置，烟气换热装置设置于
烟道上，高温烟气在烟气换热装置内与导热油管充分接触，将烟气携带的热量充分利用，为
导热油预热，预热后的导热油再通过槽壁换热装置31，可进一步的提高导热油携带的热量，
便于高温导热油在热输出装置35内输出能量以提高余热利用率。作为其他实施例，也可以
不在烟道上设置烟气换热装置，不对导热油预热，直接使冷却后的导热油进入槽壁换热装
置31，以提高槽壁换热装置31对槽壁的冷却效率。

[0047] 软件部分：

[0048] 铝电解槽控制系统可以采用如图2所示的现行铝电解工艺与临界稳定控制系统的策略对电解槽进行能量平衡和物料平衡的控制，即实现极距控制和分子比控制；同时还包
括对换热系统进行控制，对换热系统的控制包括采集铝电解槽内电解质的温度和分子比，
通过对作为流量调节站34的泵的转速控制，进行导热油流速的控制(单位时间通过槽壁换
热装置31的导热油量的控制，即槽壁散热效率的控制)。具体控制策略在方法实施例中详细
描述。

[0049] 同时还可以对热输出装置35进行控制，调节热输出装置35对导热油的冷却速率，以适应导热油的流速控制。例如作为流量调节站34的泵的转速加快，即导热油流速加快时，
控制增加调节热输出装置35的冷却速率以适应导热油的流速，具体可以为增加导热油管被
水浸泡的长度、增加冷却液喷淋量或者加快散热风扇转速等。同时铝电解槽控制系统还可
以采集槽壁换热装置31导热油进口及出口的温度，导热油流速等参数，以实现槽壁散热量
的精确计算，及用于相关的精确控制。

[0050] 需要说明的是，本实施例中，对换热系统的控制与极距控制和分子比控制相同，都属于针对电解槽的控制。也就是说，对换热系统的控制方法形成的软件在电解槽的控制装
置(例如电解槽的控制柜)中加载并且运行。

[0051] 余热回收系统实施例：

[0052] 余热回收系统包含上述铝电解槽实施例中的换热系统(本实施例中不再赘述)和余热回收控制器，余热回收控制器对换热系统进行控制，执行实现用于铝电解槽的能量平
衡调节方法的控制，包括采集铝电解槽内电解质的温度和分子比，通过对作为流量调节站
34的泵的转速控制，进行导热油流速的控制(单位时间通过槽壁换热装置31的导热油量的
控制，即槽壁散热效率的控制)。具体控制策略在方法实施例中详细描述。

[0053] 本发明的余热回收系统可以设置于现有的铝电解槽上，包括将换热系统中的槽壁换热装置设置于铝电解槽的至少一个槽壁上，用于回收铝电解槽产生的热量。换热系统已
在铝电解槽实施例中介绍的足够清楚，此处不再赘述。

[0054] 需要说明的是，本实施例中，对换热系统的控制方法形成的软件在余热回收控制装置(例如作为流量调节站34的泵的电机控制器或余热回收系统控制柜)中加载并且运行。
本实施例中，余热回收系统的散热控制与铝电解槽本身现行的铝电解控制策略(如图2的控
制方法)互相独立运行，可以互不干预。

[0055] 方法实施例：

[0056] 如图3所示的能够实现独立

[0057] 能量平衡调节的方法，包括如下步骤：1)控制系统采集电解槽中电解质的测量温度和测量分子比；2)根据测量分子比查表找到该分子比下对应的标准电解质温度(电解质
分子比可以代表电解质初晶点，不同分子比下对应的标准电解质温度即代表标准过热度)；
3)将采集的电解质测量温度与查表找到的标准电解质温度比较。若采集的电解质测量温度
大于标准电解质温度，则控制系统控制换热系统加快电解槽槽壁的散热速度，实现电解槽
槽壁温度降低，进而使电解槽内电解质温度降低，最终实现电解质温度接近标准电解质温
度(即在该分子比下达到标准过热度)；若采集的电解质测量温度小于标准电解质温度，则
控制系统控制换热系统减慢电解槽槽壁的散热速度，实现电解槽槽壁温度升高，进而使电
解槽内电解质温度升高，最终实现电解质温度接近标准电解质温度(即在该分子比下达到
标准过热度)；若采集的电解质测量温度等于标准电解质温度，则控制系统控制换热系统维
持当前电解槽槽壁的散热速度，即维持接近标准电解质温度的当前电解质温度(即维持当
前的标准过热度)。

[0058] 控制系统可以是铝电解槽的控制系统，也可以是余热回收系统独立的控制系统。

[0059] 按照行业的一般认识，电解铝电解质的标准过热度为5～15℃，根据上述的标准过热度制作“分子比—标准电解质温度”表格，即不同分子比或者不同分子比范围对应的理想
电解质温度范围，电解质分子比决定了电解质的初晶点，电解质温度减电解质分子比得到
电解质过热度，“分子比—理想电解质温度”表中的理想电解质温度范围的设定应当保证在
对应分子比下的过热度在标准过热度的范围内。根据“分子比—理想电解质温度”表设定
“分子比—标准电解质温度”表，设定的标准电解质温度可以为一定的温度范围，在设定时
可以是对应分子比的理想电解质温度的温度范围，也可以是接近该理想电解质温度的温度
范围。例如，某电解质体系下分子比2.5～2.6的理想电解质温度范围为930～935℃，标准电
解质温度可以设定为理想电解质温度的932～935℃；也可以设定为比理想电解质温度更加
保守的933～934℃，即加入提前量，避免调整过程中电解质温度偏离理想电解质温度区间
(932～935℃)太多(即避免调整过程中过热度偏离理想过热度区间太多)；也可以是更为宽
泛的928～937℃，当电解质温度测量值超出该标准电解质温度时才进行调节，调节目标可
以与设定的标准电解质温度区间不同，例如此处设为理想电解质温度区间932～936℃，即
电解质温度测量值超出该标准电解质温度区间时才进行调节，直到调回理想电解质温度区
间(932～935℃)时结束调节(即电解质过热度调回理想电解质过热度区间时结束调节)，防
止系统难以稳定下来而持续震荡反复调节。

[0060] 采集的电解质温度大于标准电解质温度区间或者大于标准电解质温度区间并超过设定值，可以认定为此采集的电解质温度大于标准电解质温度；采集的电解质温度小于
标准电解质温度区间或者小于标准电解质温度区间并超过设定值，可以认定为此采集的电
解质温度小于标准电解质温度。理想过热度或理想过热度的范围也可以为技术人员根据经
验设定的，或者选择现有运转良好且电流效率高的电解槽的过热度作为其他槽况相近的电
解槽的理想过热度。

[0061] 加快电解槽槽壁的散热速度的方法为，铝电解槽控制系统通过控制加快换热系统中作为流量调节站34的泵的转速，加快换热系统中导热油在槽壁换热装置31中的流速，则
加了单位时间槽壁换热装置31从槽壁带走的热量，最终实现了加快电解槽槽壁的散热速
度。减慢电解槽槽壁的散热速度的方法与加快电解槽槽壁的散热速度的方法相反，即铝电
解槽控制系统降低换热系统中泵34的转速，最终实现减慢电解槽槽壁的散热速度。

[0062] 作为其他实施例，还可以通过其他方法加快或减慢电解槽槽壁的散热速度。例如，控制进入槽壁换热装置31的导热油的初始温度，在泵34转速不变，导热油流速一定的情况
下，通过提高热输出装置35对导热油的冷却速率来降低进入槽壁换热装置31的导热油的初
始温度，可以实现加快电解槽槽壁的散热速度；相反通过降低热输出装置35对导热油的冷
却速率来提高进入槽壁换热装置31的导热油的初始温度，可以实现减慢电解槽槽壁的散热
速度。还可以在保证流速一定的前提下，通过调节阀门的开度控制单位时间进入槽壁换热
装置31的导热油的流量，但此方法下若需实现定量的精确控制，则需要冷却系统中导热油
流速(即泵的转速)和进入换热系统阀门的开度联合控制，以保证流速一定，控制方法较为
复杂。

[0063] 通过采集相关参数，对导热油流速和进入槽壁换热装置31的导热油的初始温度的精确控制，可以实现精确调节槽壁的散热量。

[0064] 铝电解槽控制系统采集电解槽中电解质的分子比的方法基于以下原理：当电解质熔体结晶时释放出凝固潜热，因此电解质冷却温度曲线会出现拐点，此拐点温度即为电解
质的初晶温度。用电解质工作温度减去初晶温度，即可得到过热度。具体可以为，挖取部分
电解槽电解质样本，通过温度探针持续测定电解质样本的温度，根据电解质开始结晶时的
温度变化曲线与其他情况的温度变化不同的特点得到电解质开始结晶时的温度，并将该温
度作为初晶温度，分子比决定初晶温度，因此可以通过查表的方式通过初晶温度确定分子
比，分子比可以通过手动输入或在线实时检测的方式被铝电解槽控制系统获得。电解质过
TM
热度的在线测量，可以采用STARprobe 过热度测量仪实现。

[0065] 铝电解槽控制系统采集电解槽中电解质的分子比的方法还可以为，取电解槽电解质样本，采用实验室化验的方法确定样本电解质的成分，根据成分计算得出分子比，分子比
可以通过手动输入的方式被铝电解槽控制系统获得。

[0066] 本发明通过调整槽壁温度和散热量，进而调整槽内电解质的温度；通过流量调节站34控制通过槽壁换热装置31的换热介质的流量来调整槽壁温度，例如可以为基于对泵的
转速控制对槽壁散热量的精确控制实现对电解质温度的调节，具体可以为以电解质温度为
控制目标，以换热系统(包括泵)为执行调节机构的PID闭环控制。

[0067] 具体例如，在设定周期(t0＝4h)采集铝电解槽内电解质温度测量值(T测1＝945℃，电解质温度测量值即为图3中ΔTb)，控制系统对电解质温度测量值(T测1＝945℃)与预设的
标准电解质温度范围(931～937℃)进行比较，得出电解质温度测量值(T测1＝945℃)大于预
设的标准电解质温度范围(931～937℃)的上限值(上限值Tb2＝937℃，下限值Tb1＝931℃)，
进而计算得到电解质温度的偏差值ΔT＝Tb2‑T测1＝937‑945＝‑8℃，根据电解质温度偏差值
(ΔT＝‑8℃)的正负判断需要加速散热还是减速散热，此实施例中电解质温度偏差值为负
则需要加速散热以降低电解质温度。具体控制调整方法可以为：首先调整增加散热量10％；
调整后，再次进行电解质温度测量，测量值仍然高于标准电解质温度上限，再次调整增加散
热量20％；每个调整周期依次递增，直到测量值回归到标准电解质温度范围内。

[0068] 本发明的目的是为了通过不改变其他工艺参数的方法调整过热度(根据分子比即初晶点，通过调整电解质温度的方式调整过热度)，从而维持每个不同槽况的电解槽的过热
度都在理想的范围内，同时本发明的方法可以与现有技术的铝电解工艺与临界稳定控制方
法共存，即铝电解槽控制系统按照图4所示的现行控制方法对铝电解槽的其他工艺参数进
行输入端调节，控制好电解槽的能量平衡和物料平衡，同时铝电解槽控制系统通过本发明
的方法从输出端对电解槽的热平衡进行调节，实现电解槽过热度(电解质温度)的解耦控
制，最终能够在维持电解槽铝电解过程的安全稳定的同时尽可能的实现节能。

[0069] 计算机存储介质实施例：

[0070] 本发明的计算机存储介质，储存有用于铝电解槽的能量平衡调节方法的程序，实现用于铝电解槽的能量平衡调节方法的程序被至少一个处理器执行时，配合相关硬件实现
用于铝电解槽的能量平衡调节方法的步骤。

[0071] 本实施例所称的介质是，存储有计算机程序指令的可编程数据处理设备。例如，可以是集成有存储器的控制器，例如单片机或工控机，和/或是其他独立的存储器、内存储器。
上述介质还可以是一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包
括但不限于磁盘存储器、CD‑ROM、光学存储器等)。