铜冶炼系统节能降耗与余热利用前景分析

铜冶炼系统节能降耗与余热利用前景分析

高淮昆

(

云南铜业股份有限公司,云南昆明650102)

[摘　要]　大规模铜冶炼系统的技术改造,可在短期内改变铜厂的面貌,快速提升产品产量,大幅降低铜冶炼的能

耗,如何能更深层次地利用好余热资源,是我们研究和发展的方向。

[关键词]　铜冶炼系统;节能降耗;余热利用

[中图分类号]T K11+5 [文献标识码]B [文章编号]1008-5122(2007)01-0046-03

Perspective analysis on energy saving and consumption reducing

together with utilization of surplus heat

G AO Huai 2kun

Abstract :Large 2scale technical improvements in copper metallurgy industry will change the state of copper smelters in a short period and fast promote plants ’products and capacities as well as obviously reducing energy consumption.How to make a deeper and further utilization of surplus 2heat are the di 2rections of our research and development.

K ey w ords :copper metallurgy industry ;energy 2saving and consumption 2reducing ;utilization of sur 2plus 2heat

[收稿日期]2006-08-02

[作者简介]高淮昆(1964-),男,江苏淮安人,高级工程师,主要从事能源管理工作。

0　前言

云南铜业股份有限公司(简称云铜)是我国大型有色金属铜冶炼企业之一,公司抓住1998年改制上市和西部大开发等良好机遇,及时开展了全面技术改造,用高新技术改造传统产业。针对传统工艺能耗高、污染大、效率低的缺点,引进国外先进的艾萨熔炼技术对沿用了40多年的传统电炉熔炼流程进行了改造。大规模的技术改造,使公司的铜冶炼核心工艺火法熔炼技术达到国际先进水平,铜冶炼整体技术与装备水平达到国内先进,铜冶炼工艺能耗指标达到国际先进水平,铜冶炼综合能耗指标达到国内领先水平。公司的环境保护状况得到极大改善,已发展成为中国铜工业中具有举足轻重地位的现代化冶炼企业。

1　能耗分析

云南铜业股份有限公司火法铜冶炼工艺的发展历经二个阶段,第一个阶段就是前苏联专家援建的电炉铜冶炼工艺阶段,称为传统的铜冶炼工艺,铜冶炼工艺能耗从有能源消耗计算的1978年的21593tce/t 降到2001年鼎盛时期的019486tce/t (其中含扣除余热回收量8802tce ,6717kgce/t ),矿产电铜产量也从311469万t/a 发展到1219956万t/a (2001年电解铜产量为170102t ),传统的铜冶炼工艺从有能耗计算到艾萨铜冶炼工艺前,历时24年,铜冶炼能耗在不计余热回收的同等条件下,减少了115767tce/t ,下降60181%;余热利用的历史也可追溯到1979年,其能源回收量为686tce ,而2001年的余热回收量为8802tce ,是1979年的12183倍,而矿铜产量只是1978年的4113倍。

艾萨法铜冶炼可称之为第二个发展阶段,是跨越式的发展阶段,从2002年发展到2005年,精炼铜产量从17万t 增加到32万t ,增长88116%,铜冶炼工艺能耗也降至017206tce/t (未计排空的余热回

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64・有色冶金节能

　□环保与综合利用

收蒸汽量,下同),下降了24104%,余热回收量为19466tce(同上),增长量是2001年的112倍(同上);若将排空的余热蒸汽计算在内,余热回收总量应为49862tce,增长量是2001年的4166倍。

上文中的电折标煤量均采用电的等价热值折标煤,即1kW・h=01404kgce。2005年底国家统计局公布,电折标系数采用电的当量热值(1kW・h= 011229kgce)进行折标煤计算,依据电当量热值和等价热值折标煤系数之间的差额关系,2005年云铜的总能耗为93762tce和215895tce,其差额为122133tce,这主要是电折标系数的差额造成的,如果将此差额折算到产品中,那么,铜冶炼的工艺能耗将从017206tce/t变为013136tce/t,硫酸工艺能耗将从010439tce/t变为010134tce/t。因此,若将2005年的回收余热能源全部折算到铜冶炼上,那么铜冶炼的工艺能耗至少再下降90kgce,这样2005年铜冶炼的真实的工艺能耗将定格在220kgce/t的水平上(电折标系数采用电当量热值,下同)。

在不同的评价体系中对事物的认识有着不同结论,如果从铜冶炼的这一角度去研究和评价节能降耗,那么,首先研究的重点是铜冶炼工艺,而对余热回收则是放在一个比较次要和被动的位置上考虑,更多的是研究铜冶炼的工艺配置。从2005年可以看出,现有的余热回收装置回收的能源如果完全得到利用的话,云铜股份公司将再减少1/3的能源消费量,也就是说,2005年云铜股份公司的能源消费总量在615万t标煤。余热回收与利用在铜冶炼中的重要角色日益显现,是现代化铜冶炼企业循环经济新的利润增长点和闪亮点。在当今的铜冶炼企业中云铜的铜冶炼技术已经处于世界一流水平,但是,余热利用的水平与铜冶炼水平相比还有一定的差距。本文全面分析和评价余热利用与铜冶炼之间的关系,以及在循环经济中能给云铜带来的效益。

2　余热利用形式

云铜的余热有以下几种形式:

(1)冶炼的高温烟气所带的余热(艾萨、电炉、转炉、阳极炉和分银炉);

(2)电炉熔渣的显热和潜热;

(3)电炉冲渣水的低温余热;

(4)制酸烟气转化的化学热;

(5)硫磺制酸余热;

(5)阳极铜浇铸冷却水的低温余热;

(7)冶炼炉窑冷却水(铜水套、艾萨阻溅挡板、电炉铜短网、炉体冷却水等);

(8)冶炼炉窑炉体辐射热;

(9)设备冷却水等。

目前云铜所利用的余热为(1)和(5),属于比较好利用的高品质的余热;(4)处于初试利用阶段;

(2)、(3)、(6)、(7)、(8)、(9)的余热不但未能得到利用,而且还要消耗能源去散热,要利用的难度也很大。(2)、(3)、(6)所携带的能量至少占云铜能源消费总量的1/3。目前世界各国铜冶炼厂对(1)的余热利用的比较多,余热形式(4)、(5)在硫磺制酸行业利用十分广泛,(3)在地热发电厂有所应用,(7)、(8)形式的余热如果要开发的话是比较容易的(在铜冶炼的评价体系中)。如何用好高品质的余热让其产出高品质的可用能源是铜冶炼节能降耗首选的关键课题。

3　余热利用措施

311　余热锅炉改造

要将余热锅炉在今后的技术改造中全部改建成中压余热锅炉,将蒸汽的压力级别统一在412MPa,废除018MPa压力级别的余热锅炉,这主要有几方面的好处:①提供高压力级别的蒸汽,蒸汽品质由低变高,使用范围更为广泛,能源利用效率将进一步提高;②统一压力级别后,所有的余热锅炉的蒸汽系统可串通,能提供十分稳定的供蒸汽系统;③余热锅炉的使用寿命延长,412MPa的中压余热锅炉受热面的温度在锅炉运行时一般在300～350℃左右,串联运行锅炉在停炉有强制循环水循环时,水冷壁的温度也会保持在250左右℃,可有效地避开冶炼烟气对锅炉的露点腐蚀;④初期的投资费用高于水套式余热锅炉,但锅炉本体重量中压锅炉要低于水套式低压锅炉,且维护费用低,投资回报率远远高于低压余热锅炉。(这里我们不应该担心锅炉更新换代会影响铜冶炼工艺的要求,当今世界的锅炉设计理念、材料技术和制造工艺完全能够满足任何形式铜冶炼的要求)。有了高品质的蒸汽,还要在使用环节上进行分级使用和管理,蒸汽使用效率最高的就是热电联产,这样既满足了发电又满足了生产、生活用蒸汽。在这里值得特别强调的是:在余热锅炉的改造中,可考虑进一步提高蒸汽的品质的措施,即建造生产过热蒸气的余热锅炉,加热饱和蒸汽,这样能够增加发电量。这种形式的改造可在贫化电炉、余热锅炉、阳极炉余热炉和转炉炉口烟罩的改造中进行尝试或作为课题进行研究。

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2007年2月第1期 铜冶炼系统节能降耗与余热利用前景分析———高淮昆