湿法炼锌节能途径探讨

湿法炼锌节能途径探讨
马永涛
［赤峰中色库博红烨锌业公司：内蒙古赤峰024000］
摘要：本文围绕如何提高企业能源利用率，降低能耗，提高经济效益进行分析，探讨余热发电及热电联产的节能技术改造方案，并对其可行性、先进性、经济效益及社会效益进行分析。

关键词：潜力余热发电热电联产余热锅炉标煤
众所周知，有色冶炼企业是耗能大户，湿法炼锌是排在铝冶炼后的第二耗电大户。

在湿法炼锌工艺生产过程中，浸出、净液工序需要大量的蒸气，电解、熔铸工序需大量的电力，仅电解电耗就在3200kwh/t.Zn左右，可见能耗在企业的加工成本占很大的比重，因此，能耗的高低对企业的经济效益有很大的影响。

在湿法炼锌企业，为提高能源利用率，企业普遍采用余热锅炉回收锌精矿沸腾焙烧产生的大量高温烟气余热，产生的蒸气和燃煤工业锅炉产生的中压蒸气减压至0.48 MPa后供炼锌等用汽单位使用。

某公司炼锌工艺采用国际先进、国内首创、具有自主知识产权的高酸浸出—低污染沉矾湿法炼锌工艺，焙烧制酸采用锌精矿沸腾焙烧─余热回收─SO2烟气制酸工艺。

现年生产能力达到锌锭11万吨，目前，四期扩建工程已开工建设，到2009年，公司年生产能力将达到锌锭21万吨。

蒸汽由目前本企业燃煤工业锅炉、5t/h余热锅炉和四期新建的30 t/h余热锅炉、50 t/h燃煤工业锅炉提供。

出于锌精矿原料的保障，我公司二、三期扩建工程焙烧制酸项目建在了原料产地林东镇郊区，在焙烧制酸生产过程中，余热锅炉回收了大量的高压过热蒸汽，由于没有利用途径，这些蒸汽除部分用于冬季取暖外，其余全部排放。

既浪费大量的热能，又造成余热锅炉软化水供应紧张。

随着生产规模不断扩大，能源消耗量也大幅增加，节能工作的重要性也日益突出。

为贯彻国家发改委”十一五”十大重点节能工程实施意见精神，降低能耗、提高企业经济效益，我们计划以企业存在的节能潜力为基础，进行节能技术改造。

1．技术方案
围绕如何提高能源利用率，降低能耗，提高经济效益，我们分析认为有以下两方面潜力：1。

林东分厂余热锅炉回收的高温、高压蒸气，由于没有利用途径除少量冬季取暖外，其余大部分都白白排放掉了，造成大量能源的浪费，应合理、有效的利用。

2。

目前，企业余热锅炉回收的高压蒸汽和燃煤锅炉产生的蒸汽经降压至0.4MPa后供炼锌使用，从工程热力学角度分析，尽管减压前后蒸汽的热焓值不变，但却损失了技术功，这是可以利用的能源。

且热电联产与热、电分产相比，热效率能提高30%。

如果我们围绕以上潜力，回收可利用的能源发电，既节约了能源，又满足了企业部分用电需求、降低了能耗，还能提高企业的经济效益、促进节能减排。

1.1余热发电
林东分厂两台余热锅炉产气量分别为8t/h和20t/h,正常生产条件下，合计产气量28t/h,其中，两吨供除氧器。

过热蒸汽压力2.58MPa，过热蒸汽温度400C。

为充分利用回收的热能，降低能耗，提高经济效益，本项目通过采取中压蒸汽发电的方式利用这部分余热，在利用过程中必须坚持以下原则：1）从充分利用余热蒸汽考虑，使余热最大化转化为电能。

2）回收蒸汽发电过程中产生的冷凝水，作为余热锅炉软化水。

3）满足冬季供暖及生产所需，不对生产、生活产生影响。

为满足上述要求，本项目计划安装一台5000KW的凝汽式汽轮发电机组。

即将两台余热锅炉产生的两路过热蒸汽先会合于集汽缸，再集中供汽至汽机。

凝汽器的凝结水返回余热锅炉房软水箱作为余热锅炉用水。

考虑到冬季部分低压蒸汽供暖需求，可将汽轮机中部开孔抽汽，满足供暖所需。

既在气轮机中部开孔并加一个调解阀门。

在夏季不需要取暖情况下采取全冷凝方式发电；在冬季需要取暖的情况下采取部分抽汽方式发电，冬季抽汽约7 t/h用于冬季取暖，抽汽压力0.49Mpa左右，抽7t/h汽时汽轮机发电功率降低800－1000KW。

凝汽式汽轮机开孔抽汽，设备成本低，但抽汽压力会因抽汽量的变化而变化，抽汽量越大其抽汽压力相应降低；抽汽量越小抽汽压力相应升高，不适合蒸汽品质要求高的热用户使用。

满足冬季采暖没有问题。

此方案既能最大限度利用余热发电，提高能源利用率，又能满足冬季取暖的需要，还能回收产生的冷凝水，补充锅炉软水供应。

主要设备如下：
1）5000KW汽轮机（此机型为非标机型）基本参数如下：
型号: N5-2.35
功率额定：5000 KW 转速额定/临界: 3000 r/min
额定进汽压力: 2.35+0.2
-0.29 Mpa 额定进汽温度: 390+10
-15
℃
额定进汽量: 26(约) t/h 额定排汽压力: 0.00813 Mpa
额定汽耗: 5.2 Kg/kw.h 额定电压：10KV 2）．循环冷却水系统
凝汽器、冷油器以及发电机的空气冷却器必须不断地通过冷却水，以保证机组的正常工作，冷却水管道、循环水泵、补充用的工业水管道及冷却循环水的冷却设备总称为循环水系统。

①机力冷却塔：2台产品型号：GBNL-750 冷却风机： 30kW
②循环水泵：2台产品型号：350S-26 电机功率：132kW
③循环水质加药净化设备及凝汽器胶球清洗装置：1套（视水质情况选用）
3）．其他附属系统
凝结水系统、真空系统、变配电设施、仪表及控制系统。

1.2热电联产
由于炼锌生产过程中需要大量的蒸汽，余热锅炉的产汽不能满足本企业全部用汽要求，为此，为满足生产需求，必须建燃煤工业锅炉。

目前，企业三台10 t/h、一台20t/h、一台35t/h燃煤工业锅炉、一台5t/h余热锅炉，共计产汽量90t/h；在建的四期一台50t/h燃煤工业锅炉、一台30 t/h余热锅炉，产汽量80t/h。

共计170t/h产汽能力，过热蒸汽压力2.58MPa，过热蒸汽温度400C。

因冶炼工艺烟气条件限制，余热锅炉运行压力较高，直接减压供生产、采暖、生活用汽显然是不经济的。

从工程热力学角度分析，尽管减压前后蒸汽的热焓值不变，但却损失了技术功，这是可以利用的能源。

且热电联产与热、电分产相比，热效率能提高30%。

因此，针对企业目前的实际状况，热电联产是
企业节能减排、降低能耗的可行途径。

热电联产机组分背压式、抽汽式，其中背压式机组具有投资低、能获得最佳热能利用效果，还能满足生产用汽要求。

为实现热电联产，节约能源，达到提高能源利用率的目的。

根据企业共计170t/h产汽量，本项目建设2台6000KW背压式汽轮发电机组。

即将两台余热锅炉和6台燃煤工业锅炉产生的分路过热蒸汽先会合于集汽缸，再集中供汽至汽机。

蒸汽首先驱动汽轮发电机，气轮机的背压排汽经分汽缸供生产、采暖、生活蒸汽用户。

当汽机出现故障时，作为用汽保障，本工程设减温减压器一个,作为汽机故障停机时备用。

主要设备参数如下：
背压式汽轮发电机组型号：B6_2.35/0.59 额定功率；12MW
进汽压力：2.35 MPa 进汽温度：390 C
额定进汽量：85 t/h排汽压力：0.59 MPa
排汽温度；250 C 额定电压：10KV
配用发电机额定功率;6MW
2．技术的先进性
林东分厂余热发电采用洛阳发电设备厂非标凝气式汽轮发电机组，即在气轮机中部开孔并加一个调解阀门及根据汽量选定非标机组。

在夏季不需要取暖情况下采取全冷凝方式发电；在冬季需要取暖的情况下采取抽汽方式发电，抽部分蒸汽供取暖。

此方案既能最大限度利用余热发电，提高能源利用率，又能满足冬季取暖的需要，还能回收产生的冷凝水，补充锅炉软水供应。

此节能项目的实施，在硫酸行业能起到较强的带动作用和较好的示范作用。

背压式汽轮发电机的外供汽量可供用户负荷调节，其发电量也随汽机外供汽量而变，可随生产情况调节，能适应、满足生产需要。

同时，背压机组较其他类型汽轮发电机组的能源利用率高，无需冷凝器、循环水、循环泵、冷凝水泵、冷却塔等，附属设备少，占地面积小，投资也较少。

目前，国内湿法炼锌厂尚未采取此种节能模式，此节能项目的实施，在湿法炼锌行业一定能起到较强的带动作用和较好的示范作用。

3．项目的社会效益和经济效益
3．1社会效益
①余热发电
考虑林东分厂检修、停电、故障、冬季取暖及取暖期用汽不均衡等因素，按非采暖期150天满负荷5000Kw运转，采暖期180天按4000Kw计算，每年可发电3528万度。

冷凝水回收按70％回收计算，年可回收16万吨冷凝水。

发电系统自用电量包括循环冷却水系统、冷凝水系统及照明等用电180Kw，按330天计，用电量142万度。

通过余热发电，年可发电3528万度，发电自用电量142万度，外供电量3386万度。

可节省标煤：按每度电0.366Kg计算，年节标煤12392吨。

年回收冷凝水16万吨。

②热电联产
整个热电联产系统按年工作330天计，机组在非采暖期按8000KW运行、采暖期按12000KW运行，经计算，机组年发电量7881万度，按每度电0.366Kg 计算，年节标煤28846吨。

③项目的社会效益
通过计算，余热发电和热电联产项目的实施，年发电量11551万度，减去发电自用电量142万度，年外供电量11409万度，相当于节标煤总计41238吨，年可回收16万吨冷凝水。

且节能能力稳定。

节能效益显著。

3．2经济效益
①项目年收入估算：年发电量11551万度/年，不含税电价0。

4元/度电计，年收入4620万元；年可回收16万吨冷凝水，按每吨两元计，年收入32万元，合计年收入4652万元。

②人员工资及福利：余热发电22人，热电联产18人，共40人。

每人每年按2万元计，共计80万元。

③加工费用估算；水电等辅助材料费用70万；维修费按项目收入2%计，是93万元；折旧费按240万元计；其他制造费80万元，共计483万元。

项目年度收益：收入-支出=4652-80-483=4089万元/年。

4．结论
1）通过余热回收利用发电及热电联产，年发电11409万度，年可回收16万吨冷凝水。

2）通过计算，项目节能折标煤41238吨，提高了企业热能利用效率。

3）项目的实施，既节约了能源，又满足了企业部分用电需求、降低了能耗，还能提高企业的经济效益、促进节能减排。

[参考文献]
[1] 国家发改委。

十一五十大重点节能工程实施意见。