电解铝生产企业在其绿色化、智能化的技术升级改造及后续日常生产过程中，需要使用的新型专用设备的种类、数量较多。主要涉及电解槽导电部件、电解槽烟气焙烧设备、特种焊接设备、专用特种运输车辆、净化脱硫设备、在线检测设备、固废环保处理设备等。触达了电解槽的组装与维修，电解铝的生产与铸造，以及相关危固废的无害化处理等主要环节。

　　组装与维修车间可进一步划分为综合车间、大修车间和组装车间，主要负责以电解槽导电部件为主的各类专用设备的维修，电解槽阴阳极的组装、焊接等工序。电解槽的使用寿命一般为 5~8年，其中，电解槽阴、阳极的导电性、强度以及组装、焊接过程中的质量，对于电解槽的使用寿命，以及电解铝生产过程中的生产效率及能耗，都起到了决定性的作用。因此，组装与维修车间的技术升级改造对于电解铝生产过程中的节能、降本至关重要。

　　电解车间主要负责电解铝的生产工作。一方面，除电解槽本身的设计，电解槽阴、阳极的导电性、强度以及组装、焊接过程中的质量外，电解槽的使用寿命还与电解槽启动方式以及日常操作有直接关系；一方面，电解槽在启动、运行过程中，会损耗大量的电能，通过技术升级改造，选用节能环保的新型专用设备，能够大幅节省电解铝的生产成本；最后，电解槽车间具有高温、强磁场的特点，生产环境恶劣，通过技术升级改造，尽可能的实现无人化、自动化的生产，也是实现安全生产、降低人工成本的重要措施。

　　铸造车间负责完成高温铝液的铸锭成型，真空抬包设备通过吸铝管将铝液从电解槽中吸出，转运至铸造车间并倒入混合炉后，完成铸锭工序。上述工序过去大量依靠人工完成，在高温强磁场的环境下，存在一定的安全隐患。

　　长期以来，电解铝行业中铝钢异种金属大截面无法直接焊接一直是电解铝行业无法攻克的技术难题，主要原因是铝和钢的物化性能差极大，钢材的熔点是 1538℃、铝材是 660℃，铝材的线 倍，热导率是钢材的 3.4 倍，采用传统的焊接方式难以实现铝和钢的直接焊接。此外，焊件使用环境工况复杂、电流密度大、温度高、磁场强且存在腐蚀性，对焊件性能要求极高。

　　采用传统方式对铝导杆和钢爪横梁，阴极钢棒和铝软带之间进行焊接时，主要是使用“爆炸焊块”作为过渡材料。铝导杆和钢爪横梁采用爆炸焊块焊接方式时从钢爪横梁到铝导杆中间存在三道焊口，特别是爆炸焊块钢面和钢爪横梁之间只环焊一周，阴极钢棒和铝软带之间采用爆炸焊块焊接时，爆炸焊块和阴极钢棒之间需要采用钢连片焊接，焊口位置的焊接质量无法保证，传统的爆炸焊块焊接方式过渡连接处焊口数量多，焊口黑电压损耗高，吨铝电耗高；近年来随着爆炸焊块价格的不断上涨，且其焊接质量参差不齐，导致使用过程中爆炸焊块开裂率高，导杆组反复维修，使得电解铝生产企业成本居高不下。

　　电解铝生产过程中，电解槽维修时由于阴极钢棒需要更换，阴极钢棒需要进行焊接。阳极钢爪经过反复循环使用后由于氧化、磨损、腐蚀因素而变细，超出正常使用标准后，就需要进行修复或报废更换。

　　传统方式阴极钢棒焊接时，一般采用钢连片的方式焊接，即在焊缝中间放入一层钢板后，在两端分别和钢棒材进行焊接，焊接完一层后需要停下去除焊渣，去除焊渣后在上一层钢连片的基础上再焊接下一层、依次焊接钢连片直至将整个焊缝焊接完成。同时阴极钢棒焊接时系列电解槽仍然在正常运行，在电解铝的环境下会产生强磁场，而磁场会对电弧焊产生极大的影响，形成强烈的磁偏吹现象，当磁场在 600KA 电解槽的环境下，手工焊接钢连片的方式也无法正常完成，若要焊接则只能降低电解槽系列电流，或者配置防磁设备，成本高、风险大。

　　采用这种焊接方式，在焊口处无法实现全截面焊接，焊接好的阴极钢棒在实际的使用的过程中焊缝位置处电阻大、压降高，这一方面会造成电解槽电流偏流，影响整台电解槽的稳定性；另一方面又会造成吨铝直流电耗增加，并且对于大修的电解槽，在待焊接的阴极钢棒两侧的电解槽一般都处于工作状态，因此，人工焊接时工作环境恶劣、周围的环境温度极高、并且还存在安全隐患，在焊接时工人可操作的空间非常有限，对焊接效率和焊接质量都有较大影响。

　　传统的钢爪修复方式，主要依靠人工打坡口焊接，受焊接设备及工艺技术的限制，无法实现“实焊”，只对“焊接面”的外围进行焊接，焊接面的内部则是“空白”，焊接后的有效导电面积小，焊接部位电阻大，力学性能差，修复后的钢爪使用寿命短，维修成本高。

　　铝电解槽常用的焙烧方法主要有三种：分别为铝液焙烧法、焦粒焙烧法及燃料焙烧法（主要指天然气焙烧法）。

　　铝液焙烧法是在电解槽内灌入高温铝液，再通以直流电，利用铝液和阴、阳极炭块在直流电状态下产生热量来焙烧电解槽，此方法是在我国引进大型预焙槽初期采用的一种焙烧启动方法，目前已基本不使用此方法进行焙烧启动电解槽。

　　焦粒焙烧是在电解槽的阴极炭块上预先铺设一层焦粒，再放置上阳极，通以直流电，靠焦粒电阻本身产生的热量来焙烧电解槽。焦粒焙烧法是一开始就向槽内通入直流电，热量来源于焦粒、阴极和阳极本体，阴极整体焙烧较充分，通直流电时采取了分流措施，且温度是在常温的基础上缓慢地升高，不会出现温度骤升冲击带来的阴极破裂情况，铺设的焦粒层也可有效防止阴极受到氧化，在焙烧过程中，不需要借助辅助设备，焙烧时间较短，焙烧效率非常高。但焦粒焙烧也存在一定的劣势，由于传热不具有均匀性，加之阳极电流分布不可能均匀一致，会出现局部温度高导致过烧的现象，产生的热应力还可能导致阴极裂纹，另外，焦粒焙烧对槽四周侧块、人造伸腿及扎糊焙烧预热存在不良的情况，这些都会对槽寿命带来一定影响。

　　天然气焙烧是利用燃料系统及温度控制系统，按照设置好的温度曲线要求，通过天然气来加热电解槽。燃气焙烧可以很好的控制加热速度，通过对加热器的调节，可确保阴阳极表面温度比较均匀，而且不会产生较大的温度梯度，防止在阴极表面生产裂纹，燃气焙烧法可对电解槽的侧部块、人造伸腿、扎糊及阴极整体进行加热升温，通过预设升温策略，适当延长排水份期和扎糊焦化期焙烧温度时间，有效提高电解槽焙烧质量，能对延长槽寿命能起到良好的效果。

　　在国家能源“双控”，碳排放“达峰”“中和”的产业政策调控下，如何减少在电解槽焙烧过程中的能源损耗成为焙烧方法的重点研发方向。因此，能够大幅降低能源损耗的燃料焙烧法将成为未来电解槽焙烧的主流技术方向。

　　目前，国内电解铝的阴极钢棒的主要材质为炭钢，使用时将其放置在电解槽的底部，阴极钢棒的上部和侧面均包裹石墨阴极，石墨阴极材料的上面是铝液和电解质。在长期使用过程中，阴极钢棒周围的炭会与阴极钢棒发生渗炭反应，从而在一定程度上影响了阴极钢棒的导电性，使电解槽阴极压降升高，增加电耗；电解质中的钠元素会从上而下的侵蚀石墨阴极，导致铝液渗漏，严重腐蚀阴极钢棒，导致电解槽使用寿命降低，因此需要定期对阴极钢棒进行更换。

　　为解决上述传统阴极钢棒存在的问题，行业尝试通过铜钢复合来制造电解铝的阴极钢棒，其主要优点有以下几个：①铜是一种良好的导电材料，在大电流的场景中节能效果明显；②铜钢复合材料具有和铜相似的耐蚀性，且在相同截面积下，抗拉强度是纯铜材料的两倍，且铜钢都具有很好的焊接性能，不会影响阴极钢棒的焊接；③同时采用铜钢复合的工艺制造阴极钢棒也可以降低成本。

　　现有的铜钢复合材料的制造方法主要有三种：①使用电镀工艺对钢材表面进行电镀铜：主要缺点是电镀会产生污染，且电镀层的厚度太低，在阴极钢棒装配过程中镀层易被破坏；②在钢材表面焊接铜材：这种工艺的主要缺点是阴极钢棒的尺寸较大，不易实现全截面焊接，且焊接完成后还需要对焊接面进行后续加工，成本较高；③在钢材表面直接进行铸造：由于铜的熔点较钢低，因此铜钢界面很难形成铜铁的金属间化合物，连接强度较低，同时也会影响阴极钢棒的导电性能。

　　阳极钢爪作为电解生产的核心，需要承载阳极炭块并与母线之间形成导电回路。此处连接除需要具有足够的强度外，还需要具有良好的导电性，从而减小电解槽整体的压降。

　　传统铸造钢爪由于其生产工艺限制，其本身化学成份无法精准控制，且铸造过程中无法避免的产生气泡，夹渣等问题，导致在使用过程中容易腐蚀，且导电率受一定影响。

　　阳极结构钢爪使用热轧钢材料焊接而成，具有高导电、杂质少、密度高、气孔少等特点，可有效降低工件电阻率，提高工件的导电率；同时热轧钢材料具有强度大和可塑性高特点，可降低工件损坏率和提高修复质量。

　　全面推行绿色制造是建设生态文明的必由之路，是建设制造强国的内在要求。通过研究、开发、应用创新技术和新型专用装备实现技术升级改造，是电解铝行业向绿色化、智能化方向发展的必经之路。

　　国内电解铝生产企业正处于绿色化、智能化改造的起步阶段。据统计，国内的百余家电解铝生产企业中，尚没有企业实现真正意义的绿色化和智能化，仅有个别企业进行了小规模的局部初级尝试，技术升级改造的空间巨大。同时，电解铝生产企业在完成升级改造后，仍需周期性地进行升级迭代和设备翻新。

　　据统计，国内电解铝生产企业电解槽槽型 200kA-600kA 的生产系列共计 153 条生产线年拟确定新建或改造项目 6 条生产线。新建电解铝产能投资成本在 7,000 元/吨铝左右，全国累计投资金额超过 3,000 亿元。每年企业通过节能技改、电解槽大修、电解槽启动、设备保养、智能工厂建设以及绿色能源等项目降低企业能耗指标和提高设备自动化程度，其投入到企业绿色化、智能化升级改造过程的资金占比达到投资资金总额的 5%以上，每年的市场容量超过 150 亿元。

　　目前，国内电解铝新型专用设备行业的竞争格局表现为：大型通用设备生产企业参与意愿较低，小型电解铝专用设备生产企业较为分散的特点。

　　虽然大型通用设备生产企业具备涉足电解铝行业专用设备领域的基础条件，但这类企业缺乏对于电解铝行业及相关客户的深入理解，同时单种设备的市场规模相对有限，为电解铝生产企业提供定制化开发的意愿较低。目前暂无涉足电解铝行业并取得较高销售规模的大型通用设备生产企业。

　　研发、生产电解铝专用设备的技术、资金、客户等门槛较高，且不同设备之间的技术区别较大。因此，新型专用设备生产企业的主要产品一般仅局限于一种或者几种新型设备，业务规模相对较小，综合竞争力相对较弱。

　　轻冶股份的主营业务为不停电停开槽装置（赛尔开关成套设备）、应急短路装置、抬包清理机等节能环保装备的研发、生产、销售与服务。

　　特车科技主要经营业务为特种行业车辆设计制造、特种行业整体解决方案设计制造等业务，其中冶金行业特种车系列包括阳极拖车、氟盐加料车等。

　　经纬科技主要业务可分为节能环保和智能制造两大领域及相关技术服务。其中，节能环保领域的主要产品包含超大截面导体特种焊接系统、高温焙烧系统、节能型电解槽导电部件及固废环保处理系统等四大产品系列；智能制造产品领域的主要产品包含特种智能装备及生产数据检测系统两大产品系列。

　　电解铝新型专用设备的相关技术涉及物理、化学、信息技术等多学科多系统，内部结构复杂、开发难度大、技术要求高。核心难点在于电解铝生产过程中的众多设备的之间协同、匹配。各设备之间的相互影响与匹配效果需要反复的验证，找到最佳方案，达到方案要求必须有丰富的项目经验。同时，电解铝新型专用设备行业的客户需求存在一定差异，对供应商产品开发、产品交付能力，生产工艺等有很高的要求。

　　基于以上原因，电解铝新型专用设备行业对研发人员、技术服务团队、市场销售团队、熟练掌握操作工艺的生产工人等专业人才配置有较高要求，行业技术壁垒较高，强大的新技术、新工艺研发能力成为了行业内企业生存及发展壮大的关键。

　　考虑到电解铝新型专用设备的性能、稳定性对于电解铝生产企业的正常生产经营具有重要的影响，电解铝生产企业会对供应商进行严格的选择、认证与持续考核。相关考核涉及供应商的研发能力、制造技术水平、产品品质、产品交期及产能、成本控制、质量控制、内部流程管控、财务能力等诸多方面。通过之后还需经历较长时间的技术交流、样件送审、装机测试、小批量试产等程序，一切达标之后才能真正实现批量供货。正因为认证过程的复杂与困难，一旦形成供应关系，双方合作关系通常较为长久、紧密、稳固。如果供应商没有发生重大质量问题、产能问题，或其他导致需要更换的情况，出于前期时间、精力、成本的投入，电解铝生产企业不会轻易变更已纳入供应链体系的供应商。综上，对于行业的新进入者或潜在竞争者，开拓客户资源，通过认证进入供应链体系，已成为电解铝新型专用设备行业最重要的门槛和壁垒之一。

　　《2024-2030年电解铝新型专用设备行业市场调研及发展趋势预测报告》涵盖行业全球及中国发展概况、供需数据、市场规模，产业政策/规划、相关技术/专利、竞争格局、上游原料情况、下游主要应用市场需求规模及前景、区域结构、市场集中度、重点企业/玩家，企业占有率、行业特征、驱动因素、市场前景预测，投资策略、主要壁垒构成、相关风险等内容。同时北京普华有策信息咨询有限公司还提供市场专项调研项目、产业研究报告、产业链咨询、项目可行性研究报告、专精特新小巨人认证、市场占有率报告、十五五规划、项目后评价报告、BP商业计划书、产业图谱、产业规划、蓝、国家级制造业单项冠军企业认证、IPO募投可研、IPO工作底稿咨询等服务。

　　第十四章 普●华●有●策对 2024-2030年电解铝新型专用设备行业发展趋势及投资风险分析