峰谷电在铜电解生产中的应用

铜电解生产中使用电能和蒸汽为主要能源，占总成本50%，其中又以电能占比最高达到80%～90%。电能消耗可分为电解生产整流直流电（以下简称直流电）以及维持生产设备运行的动力电。直流电消耗占到整个电解电能消耗的90%以上。

降低铜电解生产过程中电能消耗，不但能够降低生产成本，而且在环境保护、低碳减排上有积极意义。常规的铜电解生产节能手段主要以设备选型优化淘汰高耗能设备、电解槽面作业降低槽压减少能耗、工艺参数优化实现能耗与关键指标平衡

。着重点在于对电能消耗总量的减少。而结合峰谷电政策在铜电解中的实施运用，则是创新性的在不减少能耗总量的基础上，降低能耗成本。

1 峰谷电政策

为合理调配资源优化电能使用，国家相关部门根据国内用电量波动，出台了关于用电时段分时计价的政策。将每天24小时设置为峰、平、谷三个阶梯、多个时段。并在对应的时段内采取不同电价。相对而言，峰段电价最高，谷端电价最低。

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在该政策出台之后，国内部分高耗能企业采取错峰生产，主动将生产安排集中在电价相对较低的谷段，在总能耗不变甚至提高的基础上，通过峰谷电价差异实现了整体用能成本的降低。

2 铜电解分时电流生产实践

2.1 铜电解生产特性

因此结合电解生产系统自身稳定性的特点，以及在电解生产中实施分时电流对系统带来的波动，在铜电解生产系统中实施分时电流生产具备一定可行性。

其中直流电的稳定对生产系统稳定性影响尤为明显。频繁大幅度的直流电波动，会导致电解液中添加剂平衡破坏，进而导致主产品阴极铜出现质量问题，如结晶粗糙、板面发红、棱角粒子等等。

该公司电解车间自2019年以来开始分时电流生产，实施分时电流时间占比总生产时间的70%～80%左右（各生产系统有所不同）。

因此在正常的电解生产中，除非到万不得已的情况，否则不会对直流电进行调整。

而在电解生产中根据峰谷电进行生产分时电流调整，其本质上就是长期的、连续一天内多次调整直流电大小，如此将会不可避免引起生产系统波动。但根据该公司多年电解生产经验总结，电解生产系统其自身存在一定稳定性，能够对生产系统中存在的波动有适应力和自愈力

。通常在面对一些微小的生产波动能够自行纠偏，不需要生产技术人员进行调整。正常的电解生产系统，其自身稳定性带来的适应力和自愈力，相对其面对的波动是“冗余”的。

铜电解生产分为阴极和阳极周期，通常2个或3个阴极周期等于1个阳极周期。阳极板和阴极放入电解槽内通电循环电解液，经过7天～11天（1个阴极周期）电解后取出阴极铜。在其此间为确保阴极铜质量，需要尽可能减少生产系统的波动，比如温度、循环量、直流电大小、添加剂成分、铜酸浓度等等

。

2.2 分时电流生产实践

采取分时电流生产，生产系统在持续性短时间内经历数次电流变化，生产系统波动不可避免，因此为确保生产正常，需要加强生产系统稳定性。

从表中可以看出，在实施前常规电解、PC电解的峰平谷三个阶段直流电均一致，而在实施后，平段直流电大小为平均大小，峰段直流电降低、谷段直流电提升，全天平均直流电大小不变。谷段、峰段与平端的电流差即称之为峰谷差。

2019年开始，分时电流实施第一阶段，PC电解、常规电解电流按照低谷、平段、高峰三个时段调整，波动幅度为以平段为平均电流，低谷、高峰电流调整为±3%～4%。在实施一段时间后，阴极铜质量稳定，生产系统并未出现明显波动，且实施过程中出现的问题，生产技术人员累积了丰富的应对经验。分时电流生产进入到第二阶段，将峰谷差幅度再次升高，提升至±6%～8%，在该阶段阴极铜质量符合国标要求且生产系统依然稳定。此后该公司电解生产系统长期维持分时电流生产。

2.3 分时电流调控优化

分时电流生产过程中，分时电流的开停与峰谷差的大小也并非一成不变。根据生产系统当下的状态进行灵活调整。

在生产系统中进行单槽实验，通过单槽增加添加剂（盐酸、明胶、硫脲）判断分时电流下各添加剂变化引起的反应，并根据单槽实验结果进行添加剂微调。同时结合大电流密度使生产系统电解液存在的问题会提前暴露的特性，在生产槽中抽取5～10块不锈钢阴极，以此模拟单槽更高电流密度（超过平均电流密度10%～20%），观察电解液是否存在异样。而采取单槽实验的生产槽中电解液同样具备使用霍尔槽实验进行观察研判的价值。

分时电流的开停。在分时电流生产实践中，因为各个系统差异，并不是所有时间都进行分时电流。如常规电解在16800A时，受限整流变压器能力不进行分时电流生产，即整流变压器无法继续提高直流电，因此稳定在16800A生产。而在生产调整到相对较低的14400A～15500A时，则执行分时电流生产。而PC电解则全阶段执行分时电流生产。

如果遇到生产系统出现波动较为明显，则立即停止分时电流生产保持直流电稳定，逐渐恢复生产系统自身稳定性，待其稳定之后，再重新恢复分时电流生产。

电流峰谷差调节。理论上分时电流差越大节约成本越大，但相对更容易使生产系统波动。因此在确保生产系统波动尽可能承受的基础上，扩大分时电流差以实现节约成本最大化。与此同时，峰谷电流差的控制，也是调整生产系统自身稳定性的手段之一，当生产系统出现微小波动，采取缩小峰谷电流差也成为生产系统调节方式的一种。

3 分时电流生产中的系统稳定

该公司电解车间分为PC电解和常规电流2个生产系统，共有4套整流变压器。常规电解3个整流变压器、PC电解单独整流变压器。其中PC电解正常直流电在33200A，常规电解直流电为14400A～16800A。结合峰谷电政策中的时段和电价，该公司将采取分时电流生产，日常电流调整设置为如下：

3.1 生产系统稳定性预判

通过上书数据可以看出，该公司电解生产在同等能耗的基础上，电费支出降低了195万元。实现了通过分时电流生产在能耗不变的基础上降低电费支出的目的。

对于追尾、货架相撞和重心不准等问题，对技术人员来说就更应该重视了，往往一些小问题会影响大的操作。机器人结构可以进行改进，上方的托盘可以拓宽，使其最大限度地与货架底面相吻合，这就能有效解决重心不稳的问题。

3.2 阴极铜质量观察

分时电流生产中电流变化对阴极铜质量影响主要集中在阴极铜结晶质量，对阴极铜表面粒子相对受影响较小。因此，分时电流生产期间对阴极铜质量观察的重点需要向结晶质量倾斜。通过肉眼观察结晶粗糙、亮晶、韧性等，一旦发现异样则立即停止分时电流生产。

3.3 生产系统稳定性提升

面对分时电流实施带来的生产波动，尽可能通过生产系统自身稳定性来应对，避免频繁调节导致生产系统波动扩大。在实践中，该公司生产技术人员以提高生产系统稳定性为主。提高增加日常电解净化量，减少添加剂分解物在生产系统中的累积。生产系统循环速度提升，促进电解槽内成分分布更加均匀，同时也让生产槽内电解液更“新鲜”。两项措施对提升生产系统稳定性有较为明显的作用。

3.4 原料结构优化配置

该公司工艺为短流程铜精炼工艺，自产阳极只占45%，其余均为外购阳极板。而外购阳极存在成分波动极大，尤其是在分时电流实施过程中，外购阳极板使用表现的问题尤为突出。该公司生产技术人员对外购阳极板进行分类“贴标签”，将30余家外购阳极板进行横向对比，区分出成分稳定、个别元素波动、整体波动大等类型。

根据各个生产系统当前稳定性针对性使用，如波动较大的则安排给当前满负荷16800A未进行分时电流生产的系统，通过其自身稳定性平抑外购阳极存在的成分波动影响。而成分稳定及个别元素波动的外购阳极板，则分配给相对低电流的生产系统使用，以便其持续进行分时电流生产，减少因外购阳极成分波动带来的影响。

4 实施结果

4.1 分时电流生产能耗

之于庞大的印刷机而言，橡皮布确是并不起眼的一个细节，但恰恰是这个小微处，起着关乎最终印刷产品质量的重要作用。而也正是凭借着这个小微产品，上海新星印刷器材有限公司在业内享有相当高的知名度，并虏获不少殊荣，如被评定为“上海市高新技术企业”“上海市文明单位”“产品质量信得过企业”等，其明星产品5000型高速气垫橡皮布更是荣获“科技进步二等奖”“绿色耗材大奖”等诸多奖项。星星之火，可以燎原，上海新星如何以小小的橡皮布打开国际市场大视野，公司董事长徐毛清、总经理陈炜宗，以及总工程师徐益良，在与我们的交流中给出了答案。

2.2.3 [2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮](907)对涂料固化膜柔韧性、耐冲击性和硬度的影响

他说的靠谱，如今，日益扩张的城市需要大量的绿化苗木，随着“大树进城”口号的喊响，山里常绿的、具有园林绿化功效的大树，批量地被请进了城，尽管林业专家曾呼吁这样是破坏生态环境的，可是不能阻挡什么。另外就是一些暴富的人修建庄园，也使得名贵的树种成为抢手货，如银杏、紫薇、中华纹木等，且价格随着树龄、树形两个核心指标，不断攀升。

期间实施分时电流与正常同等直流电生产电能消耗（计算估算）及成本对比如下：

从上述数据中可以看，2019年～2021年期间，该公司实施分时电流与同等时段不进行分时电流生产进行对比，谷段用电出现升高，峰段用电出现降低，整体用电并未出现明显升高。

老巴说：“笑什么笑？这都是你努力来的，爸爸高兴。你姆妈死后，我就没有开心过。你今天算是让爸爸开心了一回。”

4.2 分时电流期间电能费用

表2中的数据引入表1中该公司所在地峰谷电流计价，计算电费如下：

根据峰谷电实施分时电流生产，对生产系统产生的波动影响作为日常生产观察的重中之重。该公司生产技术人员通过使用霍尔槽实验，摸索出一套用于判断生产系统稳定性的方法。可判断出当前生产系统的稳定性、对波动抑制性以及对极端条件的适应性。并结合分时电流生产联合使用，判断当下生产系统是否适合进行分时电流生产，以及是否具备增大峰谷电流差的条件。通过霍尔槽实验，提前发现生产系统稳定性的变化，及时做出生产调整，避免因分时电流实施而造成异样持续扩大。

党的十九大报告对反腐形势做出判断并明确目标：“当前，反腐败斗争形势依然严峻复杂，巩固压倒性态势、夺取压倒性胜利的决心必须坚如磐石。”[1]对于党的十八大之前的反腐工作成绩，习近平总书记指出，“反腐败斗争压倒性态势已经形成并巩固发展”。

4.3 分时电流生产对主产品影响

对2019年～2021年区别统计分时电流开停期间主要产品电解铜A级铜率如下：

对比2019年～2021年实施分时电流期间A级铜率与正常生产A级铜率可看出，实施分时电流时电解主要经济指标阴极铜A级铜率并没有明显降低，且维持在较好的水平。

4.4 其他效益

为了维持电解生产稳定使用的蒸汽，主要用于确保电解液在要求的温度。日常生产直流电通过阴阳极产生焦耳热可以抵消一部分蒸汽消耗，部分企业电解精炼采取更高电流密度，不但蒸汽不消耗，甚至还需要进行电解液降温。

《现代艺术的意义》的作者,美国著名批评家约翰.拉塞尔(John Russell)曾说：“当艺术更新的时候，我们必须随之更新”[9]。“更新”意味着艺术边界的改变，也意味着艺术语言方式的变化，这是每个时代的艺术家都必须经历也应当去探索的创作过程。

采取分时电流生产，执行谷段分时直流电流生产的时间为0：00～8：00，该阶段气温相对较低，电解生产保温消耗蒸汽相对较多。但通过实施分时电流生产，该时段提高直流电产生更多焦耳热，能够一定程度减少蒸汽消耗，间接减少用能成本。

5 总结

结合峰谷电政策中峰、谷、平三个时段电价差异，在铜电解生产中实施分时电流生产，可实现在能源消耗总量不变、产品质量稳定、产量不变的基础上降低整体电费。经过3年的实践，该方法证明在铜电解生产中具有可行性，能够实现能耗成本与阴极铜产品质量稳定两项目标共同达成。与此同时，铜电解生产工艺流程中的电解液进化脱杂质工序也可结合风谷电政策实施分时电流生产进而减少电能成本，目前已经在该公司运行2年取得一定成效，并未对生产系统造成影响。

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而分时电流生产难点在于，电解生产系统电流频繁调整带来的系统波动的控制。因此在分时电流生产中需要加强对系统观察、精细化操作，再结合多种手段灵活及时调整系统参数，从根本上提高生产系统的稳定性，使其能够适应直流电频繁变化产生的系统波动。

[1]支维定,陈东召．利用峰谷分时电价的经济效益[J]．东北水利水电,2008,26(11)：8-9．

[2]董润忠．锌电解峰,谷,平的合理利用[J]．有色矿冶,2006,22(3)：65-66．

[3]华宏全．移峰填谷生产方式在铜电解中的试验和实践[J]．有色冶金节能,2010(3)：27-31．