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專利證書

當前，在“雙碳”目標和能源結構轉型的推動下，電解鋁行業正面臨著綠色低碳與高效生產的雙重挑戰。如何在保障產能穩定的同時，有效適應水電、風電、光伏等清潔能源的波動性，成為行業亟須破解的核心問題。針對這一行業痛點，鄭州大學聯合鄭州輕冶科技股份有限公司歷經10余年技術攻關，成功構建了完整的鋁電解柔性生產技術體系。該體系在熱調控、余熱利用、智能控制等關鍵領域取得系列突破，累計獲得40余件專利，形成了具有局域自主知識產權的“鋁電解柔性生產技術專利池”，為行業綠色低碳轉型提供了系統性解決方案。

傳統鋁電解槽的核心困境在于其剛性運行模式——必須依賴恒定電流。然而，作為未來能源主力的水電、風電、光伏等清潔能源，其供電天然具有波動性和季節性。這種矛盾導致兩大問題：一方面，電流波動極易打破電解槽的能量平衡，影響生產穩定性與產品質量；另一方面，電流變化直接引起電解槽歐姆熱劇烈波動，破壞電解槽的溫度場。溫度過高，會導致槽幫熔化，降低電解槽使用壽命；溫度過低，則導致電解質凝固，阻礙生產流程，增加能耗。

鋁電解柔性生產技術專利池的核心價值在于賦予電解槽強大的動態調節能力，使其能主動適應清潔能源的波動。專利池中的代表性成果之一發明專利“一種側部帶熱管換熱器的鋁電解槽”創新性地在電解槽側部集成熱管換熱器，成為熱平衡調控的“智能閥門”。當電流增大、槽溫升高時，它能高效導出并散發多余熱量；當電流減小、槽溫有下降風險時，可切換至保溫模式減少熱損。該技術直擊行業長期存在的熱平衡精準調控難題，是維持熱穩定性的核心裝置。

在智能熱平衡調控系統方面，“一種鋁電解工藝參數優化方法以及鋁電解槽組”“基于分子比的鋁電解能量平衡調節方法、系統、鋁電解槽”“基于過度熱的鋁電解能量平衡調節方法、系統、鋁電解槽”等專利，通過在槽殼側壁等關鍵部位部署高精度傳感器網絡，實時采集溫度、爐幫厚度、電流電壓、電解質成分等多維數據。智能控制系統基于分子比、過熱度等核心參數進行綜合分析，自動生成并執行最優工藝方案，動態調控各分區散熱功率，確保了電解槽在電流大幅波動時，依然能維持穩定的溫度場和能量平衡，從而穩定生產并有效消納波動性綠電。

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，可將電解槽散發的余熱轉化為蒸汽、熱水、冷量或電力，適用于不同場景，顯著提升能源利用效率。

在安全保障機制方面，“電解槽余熱回收系統導熱介質排出單元”等專利，針對余熱回收系統，設計了快速響應機制，能在緊急工況下3分鐘內安全排空導熱介質，保障系統可靠運行。

此外，該專利池還涵蓋了關鍵裝備制造、在產槽安裝、性能測試平臺等環節，為柔性生產技術的大規模工業應用奠定了堅實的基礎。

鋁電解柔性生產技術專利池通過全方位、系統化的布局，不僅顯著提升了企業在市場中的核心競爭力，更為整個鋁電解行業的綠色、高效轉型注入了強大動力，引領行業朝著柔性化、智能化、低碳化方向加速邁進。

未來，隨著相關技術的進一步推廣應用與創新突破，鋁電解行業有望在綠色轉型的道路上取得更大進展，實現經濟效益與環境效益的雙贏。