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銅冶煉企業(yè)技術(shù)節(jié)能效果、問題及措施

文檔作者：代紅坤文檔來源：云南銅業(yè)股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年12月03日
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· 12· 中固有色冶金 A卷生產(chǎn)實踐篇．重金屬
銅冶煉企業(yè)技術(shù)節(jié)能效果、問題及措施
代紅坤
(云南銅業(yè)股份有限公司，云南昆明650102)
【摘要] 以某銅冶煉企業(yè)節(jié)能工作為例，介紹企業(yè)“十一五”采用的節(jié)能技術(shù)及取得的效果，分析“十二
五”節(jié)能工作面臨的問題及應(yīng)對措施
【關(guān)鍵詞】銅冶煉企業(yè)；技術(shù)節(jié)能；效果；問題；措施
【中圖分類號] TF811 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】1672—6103(2012)04—0012—04
0 前言
對于銅冶煉企業(yè)，其所采用的工藝技術(shù)對冶煉
能耗的影響是決定性的，閃速熔煉和熔池熔煉等現(xiàn)
代銅冶煉技術(shù)由于采取了富氧強(qiáng)化冶煉，充分利用
精礦中鐵、硫的氧化熱；減少煙氣量，提高制酸煙氣
二氧化硫濃度；配套余熱鍋爐和余熱發(fā)電裝置等措
施，使得能耗大幅降低。某銅冶煉企業(yè)于2002年完
成了火法系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)改造，形成了艾薩熔
煉一Ps轉(zhuǎn)爐吹煉一陽極爐精煉一傳統(tǒng)電解的銅冶煉流
程，銅冶煉綜合能耗水平由595kgce／t大幅下降到
327kgce／t?！笆晃濉?，國家大力推進(jìn)節(jié)能減排工作，
制訂了節(jié)能減排目標(biāo)，采取節(jié)能減排行動。工業(yè)企
業(yè)作為能耗大戶，承擔(dān)了很大的節(jié)能任務(wù)，該銅冶煉
企業(yè)通過各方面的工作，特別是采取有效的技術(shù)措
施，加大節(jié)能投資，超額完成了節(jié)能任務(wù)。但節(jié)能是
一項長期持續(xù)的工作，“十二五”，企業(yè)依然面臨巨大
的節(jié)能壓力，完成節(jié)能任務(wù)需要更精細(xì)的管理、更全
面有效的技術(shù)措施和廣大員工的積極參與。
1 “十一五”節(jié)能工作
1．1 “十一五”節(jié)能要求
“十一五”的節(jié)能任務(wù)是以企業(yè)2005年的能源
消費總量為基數(shù)，按一定比例計算的，該銅冶煉企業(yè)
2005年的能源消費總量為21．6萬tce(等價值)，節(jié)能
量按照17％計算，“十一五”期間萬元產(chǎn)值能耗節(jié)能
[作者簡介】代紅坤(1969一)，男，云南曲靖人，有色冶金本科，冶煉
高級工程師，從事銅冶金工程設(shè)計、技術(shù)研究、技術(shù)管理工作，云南
銅業(yè)股份有限公司冶煉加工總廠總工程師。
[收稿日期] 2012—05—03
任務(wù)為3．65萬tce。由于折標(biāo)系數(shù)的調(diào)整，特別是電
折標(biāo)系數(shù)由等價值4．04 tce／104 kWh調(diào)為當(dāng)量值
1．229 tce／lO kWh，2005年的能源消費總量按當(dāng)量值
計算僅為9．4萬tce，如果以此為基數(shù)計算，節(jié)能量僅
為1．6萬t，但最后確定的節(jié)能任務(wù)仍為3．65萬tce。
要使節(jié)能工作取得實效，在科學(xué)管理、技術(shù)進(jìn)
步、結(jié)構(gòu)調(diào)整、全員參與等方面都要全面推進(jìn)。除了
通過加強(qiáng)節(jié)能工作的組織保障，節(jié)能目標(biāo)分解落實，
嚴(yán)格按照法律法規(guī)的要求開展各項工作，加強(qiáng)節(jié)能
減排體系建設(shè)，開展能效對標(biāo)活動，加強(qiáng)宣傳與培
訓(xùn)，配備能源計量器具并定期進(jìn)行檢定、校準(zhǔn)等管理
方面的工作外，技術(shù)進(jìn)步是實現(xiàn)節(jié)能的重要途徑，本
文主要從技術(shù)進(jìn)步方面對企業(yè)的節(jié)能工作進(jìn)行介紹。
1．2 “十一五”技術(shù)節(jié)能措施及效果
1．2．1 技術(shù)創(chuàng)新方面
1．2．1。1 開發(fā)新型燃煤回轉(zhuǎn)式陽極爐技術(shù)
回轉(zhuǎn)式陽極爐大多以重油或天然氣為燃料，針
對我國煤資源豐富、石油資源短缺的特點，結(jié)合企業(yè)
實際，進(jìn)行了回轉(zhuǎn)式陽極爐以煤代油的技術(shù)研究，解
決了油煤混合燃燒器、萬向節(jié)、煙氣排出方式和處
理、粉煤輸送及燃燒控制、粉煤灰造渣分離、氮氣底
吹、固體還原劑噴吹等難題，成功地將全套的燃煤回
轉(zhuǎn)式陽極爐工藝技術(shù)應(yīng)用于新建的2臺350 t回轉(zhuǎn)
式陽極爐上，投產(chǎn)后運(yùn)行穩(wěn)定、生產(chǎn)正常。該技術(shù)與
銅行業(yè)普遍使用的燃油回轉(zhuǎn)式陽極爐工藝技術(shù)相
比，最大的優(yōu)勢就是燃料消耗低，僅為28．40kgce／tCu，
與國內(nèi)先進(jìn)消耗指標(biāo)相比，每噸陽極銅的燃料消耗
費用低63．77元，也比國際先進(jìn)指標(biāo)低。
2012年8月第4期 代紅坤：銅冶煉企業(yè)技術(shù)節(jié)能效果、問題及措施 ·13·
1．2．1．2 提高廢水回用率
在清污分流、廢水梯級利用、流程改造、藥劑優(yōu)
化、濾餅脫水、重金屬和氯離子脫除、廢水深度處理
等方面開展技術(shù)創(chuàng)新工作，廢水回用率提高到90％
以上，每年外排廢水由131萬m 減少到60萬m ，噸
銅新水消耗8m 。
1．2．2 技術(shù)改造方面
1．2．2．1 熱電聯(lián)產(chǎn)，提高余熱綜合利用效率
利用富裕蒸汽，建設(shè)1座9 470 kW、6 300 kV的
余熱發(fā)電站。主要設(shè)備為1臺抽凝式飽和蒸汽汽輪
發(fā)電機(jī)組，該機(jī)組不需蒸汽過熱爐及其燃料供給、燃
燒等系統(tǒng)，機(jī)械化、自動化程度高，可做到自動解列
和上網(wǎng)，運(yùn)行管理簡單方便。設(shè)計最大進(jìn)汽量為85
汕，最大抽汽量為30 t／h，各冶煉爐中壓余熱鍋爐所
產(chǎn)蒸汽經(jīng)發(fā)電后供生產(chǎn)生活用。在滿負(fù)荷作業(yè)狀態(tài)
下，每年可發(fā)電7000萬kwh以上。由于產(chǎn)量限制、
部分余熱鍋爐中壓改造工作暫停和抽j 的原因，現(xiàn)
該機(jī)組實際小時發(fā)電量在2 000 3 000 kwh。
1．2．2．2 供電系統(tǒng)改造
新建從普吉220 kV區(qū)域電站到企業(yè)110 kV變
電站的2個110 kV回路；新建1座廠區(qū)110 kV變電
站，提升外部供電線路的安全可靠性，降低消耗，再
以110 kV總降為中心，放射式通過雙回路給下屬5
個變電站供電。按達(dá)到1 15 MW負(fù)荷時的情況計算，
每年外部供電線路損失部分節(jié)電可達(dá)400萬kwh以上。
1．2．3 淘汰高耗能設(shè)備方面
1．2．3．1 轉(zhuǎn)爐風(fēng)機(jī)
引進(jìn)兩臺轉(zhuǎn)爐風(fēng)機(jī)，代替能耗高、使用年限長的
1臺進(jìn)口風(fēng)機(jī)和1臺國產(chǎn)風(fēng)機(jī)，提高供風(fēng)的安全性，
降低能耗。引進(jìn)風(fēng)機(jī)電機(jī)功率僅為2 700 kW，而原
來的為1臺3 200 kW和一1臺3 500 kW。操作上采
用一臺風(fēng)機(jī)對兩臺轉(zhuǎn)爐、爐交換和期交換相結(jié)合的
特殊組織模式，提高送風(fēng)時率。
1．2．3．2 3臺10 t，ll燃煤鏈條鍋爐
企業(yè)原有3臺1O t／h燃煤鏈條鍋爐，建于上世紀(jì)
70年代，設(shè)備老化嚴(yán)重，技術(shù)裝備落后，熱效率低，
環(huán)保指標(biāo)差，鍋爐房最大供汽量僅為l5 t／h，不能滿
足企業(yè)用汽要求。新建的1臺75 t／h循環(huán)流化床鍋
爐代替了3×10 t／h燃煤鏈條爐鍋爐，滿足了生產(chǎn)需
要，鍋爐的熱效率由原來的75％左右提高到85％以上。
1．2．3．3 貧化電爐變壓器
企業(yè)的貧化電爐是由原礦熱電爐改造而來的，
主要是通過在電爐變壓器前端增加降壓變壓器
(SFZ9—16000／35)，對容量為10 000 kVA的3臺爐
用變壓器(HDPFZ一10000／35、)進(jìn)行改造而實現(xiàn)的，仍
保留礦熱電爐功能。改造投運(yùn)后，滿足了生產(chǎn)要
求。但由于爐變已使用了很長時間，結(jié)構(gòu)、材料落
后，單臺額定空載損耗(試驗值)達(dá)到52．08 kw，供
電系統(tǒng)不合理導(dǎo)致功率因數(shù)低于0．9，很多時候低于
0．8，電能損耗較大。
本次變壓器改造，將原兩次降壓供電運(yùn)行模式
改為爐變直降供電運(yùn)行模式，更新了舊爐變，降低了
鐵損；將二次輸出電壓范圍由原85．9～132．9V(1～8
級)調(diào)到60～200V(15級)，單臺4 000 kW，滿足了貧
化電爐的工藝要求；功率因數(shù)提高到0．95以上，減少
了線路的功率損失，節(jié)電降本。改造后每年節(jié)電
137萬kwh以上。
“十一五”期間，企業(yè)累計投入節(jié)能減排項目資
金6．48億元(包括引進(jìn)艾薩： 后相關(guān)系統(tǒng)的節(jié)能技
術(shù)改造)，其中獲國家資助貼息9 413萬元；企業(yè)獲各
級政府科技資助26項，資助資金4 670萬元，節(jié)能減
排與循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)工作年可創(chuàng)直接經(jīng)濟(jì)效益2．5億元。
1．2．4 “十一五”節(jié)能效果
企業(yè)”十一五”節(jié)能目標(biāo)完成情況見表1。
表l 企業(yè)“十一五” 能目標(biāo)完成情況
忙 綜合能源消費節(jié)能量萬元產(chǎn)值能耗實 節(jié)能量目標(biāo)
～ 量(當(dāng)量值)bee目標(biāo)hoe際完成節(jié)能量／tce 完成率／％
2006年 94 688．54 3 000 5 953 198．43
2007年 92 425．41 9 000 15 850 176．11
2008年 89 683．56 12 000 12 096 100．8
2009年 73 725．92 12 500 14 719．96 1 17．76
2010年80 603．15 1 000 1 375．35 137．53
合計431 126．58 36 500 49 994．31 136．97
1．3 “十一五”能源消耗特點
企業(yè)“十一五”能耗情 見表2。
2 “十二五”節(jié)能工作
2．1 “十二五”節(jié)能工作面臨的困難
“十二五”確定的節(jié)能仨務(wù)為10 000 tee，工業(yè)增
加值能耗在2010年的基礎(chǔ)上下降15％。要完成這
個節(jié)能任務(wù)，面臨許多困難：
(1)綜合能耗水平下降空間有限。目前企業(yè)銅
冶煉綜合能耗穩(wěn)定于300～330 kgee／t，接近國際國內(nèi)
最先進(jìn)企業(yè)的指標(biāo)，國標(biāo)中銅冶煉綜合能耗先進(jìn)值
· 14· 中固有色冶金 A卷生產(chǎn)實踐篇·重金屬
注：①2007年礦銅產(chǎn)量和陰極銅產(chǎn)量最高，混合礦中Cu+S=50．86％也是最高，銅冶煉綜合能耗最低；②2011年與2009年礦銅產(chǎn)量相近，陰極銅
產(chǎn)量高出70218t，其中冷粗雜銅產(chǎn)電銅增加了陽極爐的煤耗，另外2011年混合礦中Cu+S=43．39％最低，造成艾薩爐煤耗上升，全年煤耗高達(dá)
63580t；③2010年由于停產(chǎn)檢修6個月，礦銅產(chǎn)量最低，投入75t鍋爐提供電解蒸汽，煤耗最高；④2011年Cu+S比2007年下降了7．47％，實際煤
耗增加了18683t，按同等產(chǎn)量考慮應(yīng)增加33600t，因此，原料中Cu+S每下降一個百分點，增加煤耗12 kgce／tCu。采用精料方針，混合礦中Cu+S
>50％，Cu、s各在25％左右，F(xiàn)e在24％左右，是降低能耗的有效途徑。
為550 kgce／t，能耗下降空間有限。
(2)大項目投資停止。企業(yè)的異地規(guī)劃搬遷技
術(shù)升級項目已提到議事El程，從投資收益的角度考
慮，許多節(jié)能項目都不可能上，如硫酸中低溫位余熱
回收、余熱鍋爐中壓改造等。
(3)產(chǎn)量提升可能性小。企業(yè)經(jīng)營目標(biāo)從追求
產(chǎn)量到追求效益的轉(zhuǎn)變，TC／RC(精銅礦轉(zhuǎn)化為精銅
的總費用)持續(xù)低迷，使得生產(chǎn)規(guī)模控制在一個比較
低的范圍，減少了進(jìn)口礦的處理，對單位產(chǎn)品能耗降
低帶來不利影響。
(4)原料品質(zhì)下降。近年銅精礦品位及含s量
不斷下降，人爐料惡化(銅、鐵、硫含量下降，雜質(zhì)含
量升高，處理中和渣等)，見圖1。
刪
抽
2005年2006年2007年2008年2009年2010年2011年
圖1 近年銅原料成分變化趨勢
(5)安全環(huán)保設(shè)施增加能耗。如二氧化硫減排
項目，年耗電總量855．86萬kWh，折標(biāo)煤1 052 tce，
耗蒸汽折標(biāo)煤700 tee。
2．2 “十二五”節(jié)能措施及效果分析
目前企業(yè)年回收余熱達(dá)80萬GJ，折合標(biāo)準(zhǔn)煤近
2．8萬t，占企業(yè)總能耗的30％左右。為更進(jìn)一步節(jié)
能降耗，企業(yè)還需把節(jié)能工作深人和細(xì)化，繼續(xù)改造
落后的耗能設(shè)備；加強(qiáng)能(資)源的回收利用；優(yōu)化能
量的分級利用；加強(qiáng)絕熱保溫、保冷等。同時，堅持
以技術(shù)進(jìn)步為重點，從以下幾方面開展工作。
2．2．1 優(yōu)化余熱鍋爐操作
據(jù)測算，排煙溫度每升高12～15℃，排煙熱損失
增加1％；空氣過剩系數(shù)每增加0．1％，排煙熱損失增
加0．7％ ，因此，控制露點以上較低的排煙溫度是節(jié)
能的一個重要途徑。
2．2．2 變頻調(diào)速節(jié)能
企業(yè)已在陽極爐排煙風(fēng)機(jī)上采用了變頻調(diào)速技
術(shù)，經(jīng)實測，流量下降20％ ，風(fēng)機(jī)軸功率降低50％。
調(diào)速節(jié)能的原理是基于風(fēng)量降低的同時風(fēng)壓也大幅
降低，有別于采用閥門調(diào)整時風(fēng)壓大量損耗于人為
的管道阻力。
美國能源部的一項數(shù)據(jù)顯示，如果采用最新的
高效率電機(jī)設(shè)備和一定的變頻調(diào)速裝置替代舊的電
機(jī)設(shè)備，工業(yè)用戶至少能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上節(jié)省電能
18％ 以上。
2．2．3 建設(shè)能源管理系統(tǒng)
盡管企業(yè)在能源利用和管理方面取得了一定的
成績，但依然存在一些問題，主要表現(xiàn)在：供水管網(wǎng)
老化；供氣管網(wǎng)壓力波動大；氣體介質(zhì)計量有待完
善；重點耗能設(shè)備的計量器具配置老化；多部門分時
管理，管不全、管不好；能源管理機(jī)構(gòu)職能有待強(qiáng)化，
2012年8月第4期 代紅坤：銅冶煉企業(yè)技術(shù)節(jié)能效果、問題及措施 ·15·
管理隊伍建設(shè)有待加強(qiáng)；沒有實現(xiàn)能源在線集中監(jiān)
測和管理等。希望通過能源管理系統(tǒng)的建設(shè)解決這
些問題，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
能源管理系統(tǒng)的基本目的就是為企業(yè)提供一個
成熟、有效、使用方便的能源系統(tǒng)整體管控一體化解
決方案，一套先進(jìn)、可靠、安全的能源系統(tǒng)運(yùn)行、操作
和管控平臺，提高能源系統(tǒng)運(yùn)行、管理效率，實現(xiàn)能
源的經(jīng)濟(jì)平衡和節(jié)約。有關(guān)企業(yè)的實踐表明，能管
系統(tǒng)的建設(shè)，可實現(xiàn)直接節(jié)能5％。
2．2．4 改善入爐料配比
銅的火法冶煉主要就是入爐料中鐵、硫氧化放
熱、造渣和形成氣體的過程。近年來，原料中銅、硫
不斷下降，鐵基本穩(wěn)定，鉛、鋅、砷上升，有時會出現(xiàn)
鎂、硅等突然升高的現(xiàn)象，迫使在熔煉過程中提高富
氧濃度或加大配煤量。提高富氧濃度受到制氧能力
和銅锍品位控制的限制，而煤量加大會對工藝控制、
余熱鍋爐運(yùn)行和后續(xù)的煙塵處理等帶來一系列問
題。在艾薩爐人爐料中加入黃鐵礦或配入硫磺是改
善冶煉工藝，降低能耗的有效措施。
黃鐵礦是地殼中分布最廣的硫化物，主要成分
FeS ，是提取硫、制硫酸的主要原料，常含少量sb、
Cu、Au、Ag和微量Ge、In等元素。在艾薩爐人爐料
中配入黃鐵礦，充分利用其中的硫、鐵氧化放熱，可
改善熔煉熱平衡狀況。但只有含有一定量銅、銀的
黃鐵礦才能帶來較好的效果和效益，否則得不償失。
2．2．5 提高氧氣利用率
冶煉過程中每增加1 m。氧氣，要耗電0．52 kWh，
但可減少3．762 m 的N ，如果煙氣溫度以1 200 oC計
算，3．762 m 的N 將帶走相當(dāng)于1．776 kWh的能量，
所以，多用1 m’的氧氣，可節(jié)約1．776～0．52=1．256
kwh的電能。因此，氧氣站產(chǎn)出的氧氣要盡可能用
盡，不放空，料量波動90～110 t／h時，用氧量不變，通
過控制煤量、冰銅品位或其它返料調(diào)節(jié)爐況，確保氧
氣全部用完。
2．2．6 優(yōu)化環(huán)保排煙系統(tǒng)
以轉(zhuǎn)爐環(huán)保排煙系統(tǒng)為例，一般的PS轉(zhuǎn)爐環(huán)保
排煙系統(tǒng)都是采用環(huán)保集煙罩、旋轉(zhuǎn)煙罩等形式，有
些企業(yè)為更好地改善崗位作業(yè)環(huán)境，甚至對廠房也
進(jìn)行了環(huán)保排煙處理，整個轉(zhuǎn)爐環(huán)保排煙量高達(dá)
5O～60萬m3／h，僅爐體環(huán)境集煙系統(tǒng)的煙氣量就達(dá)
25萬m ／h，排風(fēng)機(jī)功率600 kW，平均運(yùn)行功率400
kW，年耗電320萬kWh，折標(biāo)煤近400 tee。要減少
轉(zhuǎn)爐環(huán)保排煙量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，同時保證排
煙效果，就要在排煙系統(tǒng)的優(yōu)化和控制上做工作，針
對轉(zhuǎn)爐正常吹煉時煙氣很少外溢而搖爐時工藝煙氣
系統(tǒng)又不需要抽排的特點，綜合考慮，環(huán)境集煙系統(tǒng)
和工藝煙氣系統(tǒng)的排煙協(xié)詬控制，將是節(jié)能降耗，保
護(hù)環(huán)境的有效措施。
2．2．7 結(jié)構(gòu)調(diào)整
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：開發(fā)稀貴金屬產(chǎn)品，提高耗能低、附
加值高的產(chǎn)品比例。
原料結(jié)構(gòu)：增加粗銅和陽極銅的處理量，對降低
銅冶煉綜合能耗沒有意義，但對完成產(chǎn)值能耗節(jié)能
任務(wù)是有幫助的。在精煉處理冷料時，冷熱料比要
控制在1：3左右。實踐證明，這樣操作，處理冷料的
能耗可由熱料的4～5倍下降到1．2倍。
3 結(jié)語
節(jié)能是國家的要求，是保護(hù)環(huán)境的要求，更是企
業(yè)自身科學(xué)發(fā)展的需要，隨著節(jié)能工作的不斷推進(jìn)，
難度越來越大。只有通過更深入細(xì)致的工作，充分
發(fā)揮廣大員工的聰明才智，依靠技術(shù)進(jìn)步，才能走出
一條發(fā)展、節(jié)能、減排并行的科學(xué)發(fā)展之路。
Energy saving effects，problems and measures of technology used
in copper smelting enterprise
DAI Hong——kun
Abstract：The energy saving work of a copper smelting enterprise was taken as example，the energy saving
technology adopted by enterprise during 1 l th Five-year plan period and its effects were introduced．The problems
that would be existed in energy saving work in enterprise during 1 2th Five-year plan period and its corresponding
measures were analyzed．
Key words：copper smelting enterprise；technological energy saving；effects；problem；measures

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