2016年兰州资源环境职业技术学院科研项目申请书-侯伟

2016年05月30日 10:22  点击：

 

附件1

A表

                              

项目序号

 

 

 

兰州资源环境职业技术学院

 

科研项目申请书

 

项 目 类 别：

应用研究

学 科 门 类：

材料

课 题 名 称：

预焙阳极铝电解槽残极余热利用技术的应用研究

 

项目负责人：

马琼

所 在 学 校：

 

兰州资源环境职业技术学院

申 请 日 期：

2015.4.10

 

 

 

兰州资源环境职业技术学院科技处制


 

填  表  说  明

 

1、本表内容除签名外，其他请用计算机认真如实填写。本表所涉及学科代码请按照国家技术监督局颁布的《学科分类与代码》（GB/T13745-2009）（以下简称《国标代码》）填写。

2、封面上方2个代码框申请人不填，其他栏目请用中文填写。其中 “学科门类”填写一级学科名称。

3、课题组主要成员。必须真正参加本项目的研究工作，不含项目负责人。不包括科研管理、财务管理、后勤服务等人员。课题组主要成员信息最多填写5人。

4、课题名称。应准确、简明地反映研究内容，一般不加副标题，不超过40个汉字（含标点符号）。

5、研究方向。按照《国标代码》中三级学科名称及代码填写，如没有三级学科，按照二级学科填写。填写方法如“魏晋南北朝史（7703020）”。申报“交叉学科/综合研究”的课题，要选择最多三个相关研究方向（二级学科，包括理工类二级学科）。

6、研究类别。选择“基础研究”、“应用基础研究”、“应用研究”其中之一填写。

7、最终成果形式。按下列成果形式填写，可选报1项或2项：著作、论文、咨询报告、电子出版物、专利和其他（要注明具体成果形式）。

8、申请经费以万元为单位，填写阿拉伯数字。

 

申请人信息

姓 名

马琼

性 别

女

出生年月

1969. 01

职 称

正高级工程师

所在部门

冶金工程系

行政职务

系主任

最后学历

大学

最后学位

工学学士

外语语种

英语

联系电话

13919278023              


申请者作为负责人承担国家级省部级各类科研项目情况

项目编号

课题名称

批准时间

是否完成

渝科成字2012Y313

铁矿石还原粉化膨胀冶金性能检测系统

2012

已完成

 

杭钢转炉厂4#连铸机铸坯质量改进公关

2012

已完成

Z2013-02

铝电解仿真技能竞赛软件的开发

2013

已完成

申请者本人近三年来主要研究成果（注明刊物的年、期或出版社、出版日期，限800字）                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         

一、主编及参编的教材：

1. 主编《高炉炼铁生产》，北京理工大学出版社，2014.9。

2. 主编《炼钢工艺与操作》，北京理工大学出版社，2015.2。

3. 参编《高炉冶炼操作与控制》，冶金工业出版社，2012.12。

4. 参编《烧结矿生产》，化学工业出版社，2013.3。

二、发表的论文：

1. Φ159热轧管头尾削尖轧制工艺参数的研究，《自动化与仪器仪表》，2015.8。

2. 甘肃某厂500kA预焙阳极铝电解槽生产实践，《有色金属工程》,2014.3。

3. 500kA预焙阳极电解槽针振和摆动现象的处理，《有色金属》，2014.12。

4. Base on Double Thermocouple the  Casting Powder Crystallization Measurement，EI全文收录，2014.4。

5. 120t复吹转炉吹氧后氩气搅拌工艺的冶金效果，《特殊钢》，2012.5。

6. 我国镍闪速熔炼技术的发展，《中国有色冶金》，2012.4。

7. 连铸机高效自动化控制技术实践，《铸造技术》，2013.6。

8. 铜镍硫化矿冶金过程的铜镍分离与精炼方法探究，《甘肃冶金》，2012.2。

9. 浅谈我国铝冶金技术的发展方向, 《中国科技纵横》，2012.6。

10. 工作过程系统化的冶金课程体系开发，《高等职业教育》，2012.6。

11. 基于过程考评的冶金技术专业核心课程教学模式改革，《中国冶金教育》，2014.4。

12. 中国煤化工产业的生产现状及发展前景，《科学与技术》，2012.5。

三、获得的专利成果：

1. 铝电解石墨坩埚实验装置，实用新型专利，2016年3月授权，1/8。

2.工业冶金动态模型，发明专利，2015年3月授权，3/9。

3. 双丝法熔化和结晶测试方法研究，发明专利，2014年12月授权，4/7。

4. 双丝法熔化和结晶测试装置研究，实用新型专利，2013年11月授权，4/7。

5. 烧结模型系统研究，实用新型专利，2014年2月授权，3/9。


 

课题组主要成员情况及签名

总人数

高级职称

中级职称

初级职称

参与的博士生

参与的

硕士生

参与的

本科生

5

1

2

3

 

2

3

姓 名

出生年月

职称

研究专长

工作单位

分工情况

本人签名

侯伟

1983.01

讲师

冶金工程技术

兰州资源环境职业技术学院

技术方案制定

 

张岩成

1984.11

讲师

教学科研

兰州资源环境职业技术学院

数据分析处理

 

杨建壮

1989.1

助教

铝电解工艺技术

兰州资源环境职业技术学院

数据记录，整理分析

 

魏致慧

1987.9

助教

冶金工程技术

兰州资源环境职业技术学院

数据资料分析整理

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


以上成员近三年来与本课题有关的主要研究成果，注明刊物的年、期或出版社、出版日期（限800字以内）

侯伟科研成果：

1.2013年4月，参与项目“过程考核与评价机制在冶金技术教学改革实践中的应用”获甘肃省教学成果奖。

2.2014年11月，参与项目基于“体验式“教学的冶金技术实训中心建设与应用”获甘肃省教学成果二等奖。

3.2015年3月，主持完成“炼钢工艺操作”院级精品课申报，获院级精品课。

张岩成科研成果：

1.2015年，参与甘肃省社科类项目“甘肃特色农产品绿色物流体系构建与实现路径研究”，在研；

2.2015年，参与院级教改课题“突出创新创业能力培养的高职物流管理专业教学改革与实践”，在研；

2.2015年，参与院级教改课题“服务类专业《商务礼仪》课程资源的开发与教学改革研究与实践”，在研。


B表（自此往下不得出现申请人个人身份信息，否则申请书作废！）

课题名称

 

预焙阳极铝电解槽残极余热利用技术的应用研究

 

研究方向

节能环保

研究类别

应用技术研究

计划完成时间

2016年  12    月

最终成果形式

  论文  研究报告 新装置或专利

申请经费总额(万元)

7.0

其他来源经费(万元)

3.0


一、本课题研究的理论和实际应用价值，目前国内外研究的现状和趋势（限2页以内，不能加页）

1.1本课题研究的理论和实际应用价值

1.1.1经济效益：

将残极的余热用于加热新极，可直接提高新极更换时温度约100℃以上，吨铝节电约30—50 KWh，折合人民币为12—20元，则一个年产50万吨电解铝的企业可直接获得经济效益600—1000万元；另外阳极预热后可降低阳极使用过程由于热应力引起的热震、开裂，还可提高电解操作过程稳定性，这些都可产生巨大的潜在经济效益。

1.1.2社会效益：

我国是世界铝电解大国，预计十二五末年产原铝量将达到2400万吨，年耗电量将达到3.072*1011KWh，同时将产生大量的电解烟气。本项目将起到节约电耗、减少废气排空量的作用，为节约煤电资源、改善空气质量产生良好的的社会效益

1.2国内外研究现状和趋势

1.2.1我国“十二五”制定的节能减排目标为，力争2015年单位工业增加值能耗和二氧化碳排放量比“十一五”末均降低16%左右，电解铝吨铝直流电耗降低到12500KWh以下。而目前的统计数据显示，大多数铝电解企业的吨铝直流电耗还在12600KWh左右，所以在节能降耗方面还有很大的研究空间。

 1.2.2国际铝电解最佳指标：电流效率约96%，槽寿命大于3000天，阳极效应系数月0.02次/槽.日；国内铝电解技术现状：电流效率约94%，槽寿命约2000天，阳极效应系数月0.03次/槽.日。国际最佳指标与国内技术指标相比还存在明显差距，尤其是在电流效率和电解槽寿命方面我们还需要深入研究，解决有关技术难题，提升电流效率、延长槽寿命，以实现节能降耗。

1.2.3阳极余热的回收利用目前只有东北大学的科研人员进行过一些理论探索，但没有深入的应用性研究，这也是我们本项目研究的重点环节。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


1


 

二、本课题的研究目标、研究内容、拟突破的重点和难点（限2页以内，不能加页）

1.本课题确定的研究目标与任务需求分析

1.1项目目标：

预焙阳极铝电解槽的阳极使用周期一般在28-31天，当阳极达到使用周期时，换下来的残极温度约为930℃，所以残极带有大量物理热，同时对周围环境换造成烟气污染与热辐射。在研究过程中我们采取一定方法，将残极热量有效的用于加热新极，使残极温度在8小时左右达到230℃以下；或将残极热量以其他有效方式回收利用，达到降低铝电解能耗、减少残极热量浪费与环境污染的目的。

1.2需求分析：

1.2.1为我国铝电解工业健康、良性发展提供必要理论基础。

我国是铝电解生产大国，进入21世纪，铝电解关键技术取得了长足发展，年产原铝量占世界总量的45%以上。十二五期间，西北地区尤其是甘肃省铝电解行业发展迅速，自2011年至今相继有中铝连城分公司、甘肃东兴铝业有限公司、新疆希望铝业有限公司等多家企业都建成投产了500KA预焙阳极铝电解槽系列，吨铝电耗逐步赶超了世界先进水平，但是电流效率还是在93%左右，与国际水平96%以上还存在一定差距。本项目研究可以为国内企业节能降耗提供必要理论基础和方法依据。

1.2.2为我省铝电解行业顺利完成十二五节能减排目标奠定理论基础。

有色金属是我省支柱产业之一，甘肃东兴铝业、中铝连城、兰州、华鹭分公司等大中型铝电解企业为我生经济发展做出了重要贡献。节能降耗一直是铝电解企业不懈追求的目标，本项目研究正是顺应铝电解企业发展的需求，为甘肃铝电解企业实现节能减排降耗提供理论基础

2.研究内容：

2.1预焙阳极铝电解槽残极余热利用现状的调查研究：

项目研究的第一阶段（前三个月），主要进行铝电解企业残极量及余热利用现状的调查和数据收集：

1）通过查阅文献资料、深入铝电解企业生产一线等形式，掌握不同电流强度下的电流效率、效应系数、槽电压、换极周期、吨铝电耗、槽寿命等关键技术参数。

2）残极余热与余热利用现状的数据收集。

了解目前国内铝电解企业残极的量、余热量的计算及余热利用现状，详细收集整理有关数据，为下一步做好基础准备。

2.2预焙阳极铝电解槽残极余热利用方案的初步确定：

项目研究的第二阶段（第四—十二个月），根据第一阶段铝电解能耗现状的调查和收集的数据开展计算、推导，根据查阅的文献资料数据，初步确定预焙阳极铝电解槽的残极余热利用方案：1）设计专用保温箱，利用残极高温加热新极；2）在保温箱设计时考虑标尺线，达到自动测量残极高度的目的，降低工人工作量。

2.3预焙阳极铝电解槽残极余热利用的实验研究：

1）残极余热的利用方案制定及设计实施：

铝电解残极带着930℃的高温，更换所用的新极处于常温，两者之间存在八百多度的温差。所以残极余热的利用方案一就是设计一个能同时容纳两块阳极的密封箱，将高温的残极与新极同放于其中，用残极的高温来预热新极。可先利用校内实验室的加热炉加热残极块到900℃左右，然后将高温残极与“新极”置于同一保温箱中，保持八小时以上，测试新极升温情况，初步验证此方法的可行性与合理性。

残极余热利用的方案二就是将残极置于一个上部传热良好的密封容器内，在上部设计一个余热收集装置，将收集的预热用来加热、发电或车间局部照明等。

3.拟突破的重点和难点

3.1以预焙阳极铝电解槽残极余热收集利用为目的，研究有效的余热收集与空气隔离技术，填补国内在该项技术领域的空白，为企业开展节能降耗提供理论支持与实践经验。

3.2在换热保温箱中加装测量标尺，达到残极高度的自动测量，降低现场工人工作量和操作危险。

3.3在研究过程中充分发挥校企合作的优势，体现了产学研合作、学校科研围绕企业发展最核心需求这一宗旨。

 

 


 

三、本课题的研究思路和研究方法、计划进度、前期研究基础及资料准备情况（限2页以内，不能加页）

 

 

1.  本课题的研究思路和研究方法

1.1研究思路：

1.2研究方法：

1.2.1预焙阳极铝电解槽残极余热利用现状的调查研究：

项目研究的第一阶段（前三个月），主要进行铝电解企业残极量及余热利用现状的调查和数据收集：

1）通过查阅文献资料、深入铝电解企业生产一线等形式，掌握不同电流强度下的电流效率、效应系数、槽电压、换极周期、吨铝电耗、槽寿命等关键技术参数。

2）残极余热与余热利用现状的数据收集。

了解目前国内铝电解企业残极的量、余热量的计算及余热利用现状，详细收集整理有关数据，为下一步做好基础准备。

1.2.2预焙阳极铝电解槽残极余热利用方案的初步确定：

项目研究的第二阶段（第四—十二个月），根据第一阶段铝电解能耗现状的调查和收集的数据开展计算、推导，根据查阅的文献资料数据，初步确定预焙阳极铝电解槽的残极余热利用方案：1）设计专用保温箱，利用残极高温加热新极；2）在保温箱设计时考虑标尺线，达到自动测量残极高度的目的，降低工人工作量。

1.2.3预焙阳极铝电解槽残极余热利用的实验研究：

1）残极余热的利用方案制定及设计实施：

铝电解残极带着930℃的高温，更换所用的新极处于常温，两者之间存在八百多度的温差。所以残极余热的利用方案一就是设计一个能同时容纳两块阳极的密封箱，将高温的残极与新极同放于其中，用残极的高温来预热新极。可先利用校内实验室的加热炉加热残极块到900℃左右，然后将高温残极与“新极”置于同一保温箱中，保持八小时以上，测试新极升温情况，初步验证此方法的可行性与合理性。

2）根据保温箱试验情况进行改进并投入生产过程，验证方案的可行性与稳定性。

1.2.4整理总结所有研究过程数据资料，计算比对实际效果与预期目标的差距，得出项目研究成果与结论，整理发表相关论文，撰写总结报告，申请有关专利技术等。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 3

 


 

四、本课题研究的最终成果，研究成果的预计去向

 

1．本课题研究的最终成果：

本课题是以校企合作形式开展的应用技术型研究，研究的最终成果如下：

①发表预焙阳极铝电解槽残极预热利用方法技术研究有关论文2篇以上；

②形成预焙阳极铝电解槽残极预热利用方法技术研究报告一份；

③制作用于残极预热利用的新装置一套或申请预焙阳极铝电解槽残极预热利用专利技术一个。

④培养科研学术梯队，研究过程预计培养教授级高工1名，副教授1名，讲师2名；通过项目调研及研究，使全体参与人员的专业学术水平与科研能力得到明显提高。

2．本课题研究成果的预计去向

①研究成果主要应用于铝电解企业一线生产实践，达到节能降耗的目的。

②为高校、考研院所开展本领域相关研究提供理论和实践经验。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

五、经费概算（单位：万元）

类  别

金额（万元）

类  别

金额（万元）

图书资料费

0.2

实验材料费

5.4

印刷费

0.2

劳务费

1.2

调研差旅费

1.2

管理费

0.5

小型会议费

0.5

其他

0.8

合    计（万元）

10.0

A表：

项目承诺书

 

本人保证项目申请书填报内容真实，不存在任何知识产权问题。若获准立项，本人将严格按照本表填写内容，按时完成研究计划，按要求及时报送中检、终结等相关材料。遵守国家和省上关于科研项目管理的各项规定，如有违反，本人将承担相关责任。

本项目如不能获得省教育厅资助项目立项，本人              （同意/不同意）将项目转为自筹经费项目计划。

 

申请者（签名）：

年    月   日

 

项目负责人所在部门意见

（申请书所填写的内容是否属实；该课题负责人及参加者的政治和业务素质是否适合承担本课题的研究工作；本部门是否同意承担本项目的管理任务和信誉保证。）

 

 

负责人签字：                                          （盖章）

                              年   月   日  

科技处意见

 

 

 

 

 

负责人签字：                                          （盖章）

年    月   日

学院学术委员会意见

 

 

 

 

 

负责人签字：                                          （盖章）

年    月   日

 

 

 

 

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