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銅冶煉企業(yè)綜合節(jié)能與能源優(yōu)化研究

文檔作者：胡俊文檔來源：金隆銅業(yè)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年12月03日
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第第 355卷期 有 色 冶 金 設(shè) 計 與 研 究 2014焦
10 月
銅冶煉企業(yè)綜合節(jié)能與能源優(yōu)化研究
胡俊
(金隆銅業(yè)有限公司，安徽銅陵244000)
[摘 要]銅冶煉企業(yè)生產(chǎn)能耗高，因此節(jié)能降耗是企業(yè)降低成本、提高效益的重要途徑。金隆銅業(yè)近年
來，在生產(chǎn)實踐中通過與大專院校和專業(yè)廠家合作，開展企業(yè)綜合節(jié)能與能源優(yōu)化研究工作，改善了能源結(jié)構(gòu)，
提高了能源綜合利用效率，經(jīng)濟效益顯著，減少了環(huán)境污染，增強了企業(yè)競爭力。
[關(guān)鍵詞]銅冶煉企業(yè)；能源優(yōu)化；節(jié)能降耗；稀氧燃燒；低壓蒸汽回收
中圖分類號：TF087 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1004—4345(2014)05—0038-03
Research on Integrated Energy Saving and Energy Optimization in Copper Smelting Enterprises
HU Jun
Oinlong Copper Co．，Ltd．，Tongling，Anhui 244000，China)
Abstract Due to hi gh production energy consumption in copper smelting enterprises，energy saving and consumption reduction
are important ways to reduce the cost and increase eficiency for the enterprises．In recent years，Jinlong Copper Co．，Ltd has
developed research on integrated energy saving and energy optimization by cooperation with colleges&amp;amp; universities and professional
factories，by which it can improve energy structure，increase energy comprehensive tttilization eficiency，reduce environmental
pollution and enhance enterprises competitive power．
Keywords copper smelting enterprises；energy optimization；energy saving and consumption reduction；dilute oxygen combustion；
low pressure steam recovery
金隆銅業(yè)主工藝采用當(dāng)今世界先進(jìn)的閃速煉銅
技術(shù)，主要流程為閃速爐富氧熔煉、PS轉(zhuǎn)爐吹煉、回
轉(zhuǎn)式陽極爐精煉工藝。冶煉過程中產(chǎn)生的高溫含塵
SO煙氣，經(jīng)中壓廢熱鍋爐、電收塵器降溫除塵后送
入制酸系統(tǒng)。制酸系統(tǒng)采用絕熱蒸發(fā)稀硫酸洗滌、2
次轉(zhuǎn)化和2次吸收的制酸工藝。其生產(chǎn)所消耗的1
次能源以重油和煤為主，2次能源有電、蒸汽及氧氣
等。能源介質(zhì)在各系統(tǒng)間轉(zhuǎn)換、流動，最終為生產(chǎn)工
序提供能源支持。金隆銅業(yè)近幾年通過產(chǎn)學(xué)研合作
開展企業(yè)綜合節(jié)能與能源優(yōu)化研究工作，在優(yōu)化生
產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，改善了企業(yè)能源結(jié)構(gòu)，加強能源介
質(zhì)的合理利用，提高能源轉(zhuǎn)換效率，加大余熱資源的
回收利用，從能源介質(zhì)的各個子系統(tǒng)全面節(jié)能。
1 綜合節(jié)能與能源優(yōu)化研究
1．1 能源使用調(diào)查研究
銅冶煉企業(yè)在生產(chǎn)過程中各種能源介質(zhì)相互關(guān)
聯(lián)，例如廢熱和燃煤可以轉(zhuǎn)換成蒸汽，蒸汽可轉(zhuǎn)換成
電力或進(jìn)行干燥等，而原料成分、冶煉工況變化又會
對廢熱參數(shù)產(chǎn)生影響。因此如何有效及時地監(jiān)測、調(diào)
度各種能源介質(zhì)，在保證生產(chǎn)質(zhì)量的條件下節(jié)能降
耗，成為能源管理工作的重點。2010年，金隆銅業(yè)與
安徽工業(yè)大學(xué)合作開展“能耗調(diào)查研究”工作，通過
對各工序、生產(chǎn)單元的能耗調(diào)查、統(tǒng)計分析，摸清了
用能現(xiàn)狀，為制定切實可行的節(jié)能改造計劃提供
依據(jù)。
1_2 節(jié)電研究
在節(jié)電研究方面，金隆銅業(yè)主要開展了以下2
收稿日期：2014—05—09
作者簡介：胡俊(1962一)，男，工程師，主要從事大型銅冶煉企業(yè)設(shè)備和能源管理工作。
第5期 銅冶煉企業(yè)綜合節(jié)能與能源優(yōu)化研究 ．39．
項研究：
11電力消耗調(diào)研和諧波治理。2011年金隆銅業(yè)
與安徽工業(yè)大學(xué)合作開展了“供電系統(tǒng)電能質(zhì)量評
估及節(jié)能降耗潛能挖掘”研究工作。根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)過
程能源構(gòu)成、負(fù)荷特點和供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對整個供
電系統(tǒng)和主要負(fù)荷特性進(jìn)行測試，分析影響電能質(zhì)
量的因素。經(jīng)測試，PC1系統(tǒng)低壓I段，負(fù)載波動頻繁，
電流總諧波畸變率隨之波動，最大為8．7％；PC1系統(tǒng)
低壓II段，負(fù)載也存在波動。但較I段穩(wěn)定，電流總諧
波畸變率15％左右。通過研究，2013年對PC1電解
低壓系統(tǒng)5、7次諧波進(jìn)行治理，分別在PC1的I段、
II段增加了APF有源濾波柜。APF投入濾波后，PC1
的I段電流總畸變率基本穩(wěn)定在3％以下，電壓畸變
率在1％以下，PC1系統(tǒng)低壓II段電流總畸變率基本
穩(wěn)定在5％左右，電壓畸變率在l％以下，APF達(dá)到較
好的濾波效果。
21應(yīng)用流體輸送環(huán)保節(jié)能技術(shù)，開展水泵節(jié)能研
究工作。2010年開始與杭州福鼎開展合作研究，應(yīng)用
流體輸送環(huán)保節(jié)能技術(shù)，對循環(huán)水系統(tǒng)的水泵進(jìn)行
節(jié)能研究。通過對水泵運行情況檢測，針對系統(tǒng)存在
的不利因素，進(jìn)行系統(tǒng)分析、研究。結(jié)合系統(tǒng)流體力
學(xué)特性，構(gòu)建專業(yè)流體力學(xué)數(shù)學(xué)模型，并按最佳運行
工況參數(shù)定做流體輸送高效環(huán)保節(jié)能泵，替換低效
率運行的水泵，提高輸送效率及水泵的有效利用率，
達(dá)到最佳的節(jié)能效果。近3年來，公司分別完成了硫
酸等4大循環(huán)水系統(tǒng)共9臺水泵節(jié)能研究改造工
作。節(jié)電達(dá)4．5~10 kW·h／a。
1．3 低壓蒸汽回收和利用研究
通過蒸汽平衡調(diào)研，查清余熱資源回收利用的
基本情況，制定實施方案并實施，將多余的低壓蒸汽
回收利用。
l 硫酸余熱回收利用研究。2套硫酸轉(zhuǎn)化工序
2007年用3臺熱管鍋爐取代SO 煙氣冷卻器，其中
I系統(tǒng)設(shè)置2臺熱管鍋爐。分別用于回收1次和2
次轉(zhuǎn)化后煙氣廢熱；11系統(tǒng)設(shè)置1臺熱管鍋爐，回收
1次轉(zhuǎn)化后煙氣廢熱f1]。通過能源調(diào)研，2012年又在
Ⅱ系統(tǒng)增加1臺熱管鍋爐，回收2次轉(zhuǎn)化后煙氣廢
熱，產(chǎn)生1．35 MPa飽和蒸汽16 t／Il。
2)提高蒸汽干燥機能力研究。2007年擴產(chǎn)改造
新建了1套干燥能力為110 t／ll蒸汽干燥機用于干
燥銅精礦，但由于蒸汽干燥能力小，原來使用重油加
熱的氣流干燥機仍在使用。為此金隆銅業(yè)開展了蒸
汽干燥機能力提高研究工作，對蒸汽盤管進(jìn)行改造
并于2012年5月份完成。改造后蒸汽干燥系統(tǒng)能力
提升約50 t／h。通過提高蒸汽干燥機能力，降低氣流
干燥機運行率，每年可為公司節(jié)支1 500萬元左右，
經(jīng)濟效益明顯。
31蒸汽消耗存在不平衡現(xiàn)象，蒸汽管網(wǎng)主要包括
4．7 MPa、1．3 MPa、0．6 MPa 3種壓力，其中4．7 MPa
蒸汽主要來自閃速爐和轉(zhuǎn)爐，1．3 MPa蒸汽主要來自
硫酸熱管鍋爐。0．6 MPa的蒸汽主要來自汽輪機發(fā)電
機組的背壓。在實際使用過程中，主要存在以下問
題：(1)生產(chǎn)正常時，由于產(chǎn)汽量大于總用汽量，0．6
MPa管網(wǎng)平均每小時有約15 t蒸汽放空；(2)4．7 MPa
管網(wǎng)內(nèi)蒸汽不足，汽輪機進(jìn)口調(diào)節(jié)汽門開度最大約
70％。因此，蒸汽合理利用方案的首要工作就是尋求
低壓蒸汽的合理利用，為此，金隆公司開展了汽汽引
射器節(jié)能技術(shù)研究，進(jìn)行節(jié)能增效。通過引射器將
4．7 MPa蒸汽與0．6 MPa蒸汽混合成1-3 MPa蒸汽
使用，代替原來將4．7 MPa直接減壓至1．3 MPa蒸汽
的做法，可節(jié)省部分4．7 MPa蒸汽用于發(fā)電，節(jié)能效
果明顯。投人運行的2臺汽汽引射器，可增加發(fā)電量
約500 kW／ll。
另一方面，公司還利用螺桿膨脹動力機驅(qū)動鍋
爐給水泵實現(xiàn)了“能量梯級利用”。為了實現(xiàn)蒸汽熱
能利用最大化，采用1．3 MPa飽和蒸汽作為螺桿膨脹
動力機熱源，經(jīng)螺桿膨脹動力機降壓至0．65 MPa的
排汽送人0．6 MPa低壓蒸汽管網(wǎng)，以滿足生產(chǎn)和生活
使用；螺桿膨脹動力機以1 100一l 500 r／rain轉(zhuǎn)速驅(qū)
動熱水循環(huán)泵，使鍋爐給水循環(huán)流量達(dá)到1 300 t／h
左右，以滿足鍋爐運行要求。該項措施節(jié)能效果顯著，
每年可產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益50萬元[21。
1．4 水綜合回收和利用研究
為了摸清生產(chǎn)用水情況，公司進(jìn)行了工業(yè)用水
平衡調(diào)研工作。通過現(xiàn)場檢測，掌握了各項用水量情
況，建立起廠區(qū)用水的平衡關(guān)系，并通過測試與平衡
的分析研究，查找用水瓶頸，制定節(jié)水措施。1)根據(jù)水
平衡調(diào)研結(jié)果，2010年進(jìn)行了熔煉、轉(zhuǎn)陽區(qū)域部分設(shè)
備冷卻水的回收工作，將閃速爐排風(fēng)機、干燥風(fēng)機臺
等設(shè)備冷卻水回收到硫酸循環(huán)系統(tǒng)使用，年節(jié)約用
水800 kt。21開展廢水電化學(xué)處理項目研究工作。由
于南廠區(qū)排水、脫硫廢水和電解液場面水經(jīng)常性出
現(xiàn)重金屬超標(biāo)的情況，需進(jìn)行處理。通過調(diào)研，2013
年3月建設(shè)了1套處理能力為1 500 m3／d的電化學(xué)
處理裝置，處理后廢水作為冶煉渣緩冷冷卻水、硫酸
循環(huán)水及道路清洗水。提高了水資源綜合利用率。
． 40． 有 色 冶 金 設(shè) 計 與 研 究 第35卷
1．5 能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究
生產(chǎn)使用的外購能源品種較多，有重油和柴油、
液化氣、煤、電等。部分能源介質(zhì)燃燒效率不高，如重
油作為冶金爐燃燒保溫燃料，粘度高，雜質(zhì)高，霧化效
果差，燃燒不完全，燃料消耗高。為改善能源結(jié)構(gòu)，金
隆公司近幾年相繼進(jìn)行了天然氣替代重油和柴油、
液化氣、煤研究工作，已用天然氣替代的有：陽極爐還
原用液化氣和燃燒用的重油；陽極爐出銅溜槽保溫
用的空混液化氣；低壓鍋爐用的煤；硫酸開工爐用的
柴油等。天然氣替代節(jié)能減排研究工作的實施，不僅
滿足了工藝要求。還取得節(jié)省2 300萬元，a的經(jīng)濟效
益，環(huán)保效果也顯著。
1．6 研發(fā)陽極爐稀氧燃燒節(jié)能技術(shù)
陽極爐煉銅作業(yè)時，為了保持熱平衡，采用常溫
助燃空氣燒重油，存在冶煉廢氣量大、能耗高、反應(yīng)
效率低的問題。主要是燃燒系統(tǒng)采用傳統(tǒng)常溫大風(fēng)
量助燃燃料，大量含碳氧化物及氮氧化物煙氣帶走
熱損失大。金隆銅業(yè)與普萊克斯聯(lián)合進(jìn)行科研攻關(guān)，
采用純氧取代常溫助燃風(fēng)，研發(fā)出獨特的稀氧卷吸
性能結(jié)構(gòu)燃燒設(shè)備，應(yīng)用于陽極爐，實現(xiàn)全自動安全
在線控制。通過研究開發(fā)應(yīng)用，提高冶金爐生產(chǎn)效率，
降低能耗，消除污染。天然氣稀氧燃燒技術(shù)研發(fā)、應(yīng)
用成功后。填補我國有色冶煉行業(yè)天然氣稀氧燃燒
技術(shù)的空白，無論是對礦產(chǎn)粗銅的精煉還是2次銅
精煉，綜合節(jié)能至少50％以上，廢氣量減少70％以
上'燃料單耗處于國內(nèi)同行領(lǐng)先水平，節(jié)能創(chuàng)效明顯嘲。
2 節(jié)能工作面臨的問題和今后工作方向
天然氣作為一種清潔能源。具有良好的經(jīng)濟性
和環(huán)保性。越來越得到眾多的工業(yè)和民用領(lǐng)域廣泛
應(yīng)用，但國產(chǎn)天然氣產(chǎn)能不足，要提高使用比例主要
依賴進(jìn)口，而進(jìn)口價格又高，漲價成為必然趨勢，這2
年天然氣價格不斷上漲。導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本中燃料
費開支大幅增加。同時節(jié)能減排的基本國策也要求
耗能企業(yè)轉(zhuǎn)向使用清潔、高效的能源，因此尋找更清
潔、更廉價的能源是冶煉企業(yè)今后的一個課題。目前
金隆銅業(yè)正在開發(fā)研究使用更清潔、更廉價的生物
油替代天然氣工作。且已取得了一定成效。同時公司
還探索富氧燃燒節(jié)能研究，以進(jìn)一步降低能源消耗，
降低生產(chǎn)成本。
3 結(jié)束語
節(jié)能降耗是企業(yè)的生存之本，隨著企業(yè)的發(fā)展，
節(jié)能是一項長期持續(xù)的工作，而且要求越來越高，難
度越來越大。金隆銅業(yè)通過與大專院校和專業(yè)廠家
合作，持續(xù)開展企業(yè)綜合節(jié)能與能源優(yōu)化研究工作，
綜合節(jié)能成績顯著，促進(jìn)產(chǎn)品能源整體單耗進(jìn)一步
降低，生產(chǎn)成本下降，為企業(yè)創(chuàng)造良好的生存空間和
發(fā)展環(huán)境。
參考文獻(xiàn)
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工業(yè)叨．2010(3)：40-43．
[2】黃國道，汪衛(wèi)東．螺桿膨脹動力機在廢熱鍋爐系統(tǒng)中的應(yīng)用硫酸
工業(yè)叨．201 l(2)：29—32．
【3】黃永峰，陳延進(jìn)，王彤，等．稀氧燃燒技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用有色金屬
(冶煉部分)叨．201 1(2)：9-1 1．

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