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銅冶煉企業技術節能效果、問題及措施

文檔作者：代紅坤文檔來源：云南銅業股份有限公司		點擊數：	更新時間： 2020年12月03日
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· 12· 中固有色冶金 A卷生產實踐篇．重金屬
銅冶煉企業技術節能效果、問題及措施
代紅坤
(云南銅業股份有限公司，云南昆明650102)
【摘要] 以某銅冶煉企業節能工作為例，介紹企業“十一五”采用的節能技術及取得的效果，分析“十二
五”節能工作面臨的問題及應對措施
【關鍵詞】銅冶煉企業；技術節能；效果；問題；措施
【中圖分類號] TF811 [文獻標識碼】B 【文章編號】1672—6103(2012)04—0012—04
0 前言
對于銅冶煉企業，其所采用的工藝技術對冶煉
能耗的影響是決定性的，閃速熔煉和熔池熔煉等現
代銅冶煉技術由于采取了富氧強化冶煉，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電裝置等措
施，使得能耗大幅降低。某銅冶煉企業于2002年完
成了火法系統節能降耗技術改造，形成了艾薩熔
煉一Ps轉爐吹煉一陽極爐精煉一傳統電解的銅冶煉流
程，銅冶煉綜合能耗水平由595kgce／t大幅下降到
327kgce／t。“十一五”，國家大力推進節能減排工作，
制訂了節能減排目標，采取節能減排行動。工業企
業作為能耗大戶，承擔了很大的節能任務，該銅冶煉
企業通過各方面的工作，特別是采取有效的技術措
施，加大節能投資，超額完成了節能任務。但節能是
一項長期持續的工作，“十二五”，企業依然面臨巨大
的節能壓力，完成節能任務需要更精細的管理、更全
面有效的技術措施和廣大員工的積極參與。
1 “十一五”節能工作
1．1 “十一五”節能要求
“十一五”的節能任務是以企業2005年的能源
消費總量為基數，按一定比例計算的，該銅冶煉企業
2005年的能源消費總量為21．6萬tce(等價值)，節能
量按照17％計算，“十一五”期間萬元產值能耗節能
[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，從事銅冶金工程設計、技術研究、技術管理工作，云南
銅業股份有限公司冶煉加工總廠總工程師。
[收稿日期] 2012—05—03
任務為3．65萬tce。由于折標系數的調整，特別是電
折標系數由等價值4．04 tce／104 kWh調為當量值
1．229 tce／lO kWh，2005年的能源消費總量按當量值
計算僅為9．4萬tce，如果以此為基數計算，節能量僅
為1．6萬t，但最后確定的節能任務仍為3．65萬tce。
要使節能工作取得實效，在科學管理、技術進
步、結構調整、全員參與等方面都要全面推進。除了
通過加強節能工作的組織保障，節能目標分解落實，
嚴格按照法律法規的要求開展各項工作，加強節能
減排體系建設，開展能效對標活動，加強宣傳與培
訓，配備能源計量器具并定期進行檢定、校準等管理
方面的工作外，技術進步是實現節能的重要途徑，本
文主要從技術進步方面對企業的節能工作進行介紹。
1．2 “十一五”技術節能措施及效果
1．2．1 技術創新方面
1．2．1。1 開發新型燃煤回轉式陽極爐技術
回轉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，結合企業
實際，進行了回轉式陽極爐以煤代油的技術研究，解
決了油煤混合燃燒器、萬向節、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
轉式陽極爐工藝技術應用于新建的2臺350 t回轉
式陽極爐上，投產后運行穩定、生產正常。該技術與
銅行業普遍使用的燃油回轉式陽極爐工藝技術相
比，最大的優勢就是燃料消耗低，僅為28．40kgce／tCu，
與國內先進消耗指標相比，每噸陽極銅的燃料消耗
費用低63．77元，也比國際先進指標低。
2012年8月第4期 代紅坤：銅冶煉企業技術節能效果、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
化、濾餅脫水、重金屬和氯離子脫除、廢水深度處理
等方面開展技術創新工作，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 技術改造方面
1．2．2．1 熱電聯產，提高余熱綜合利用效率
利用富裕蒸汽，建設1座9 470 kW、6 300 kV的
余熱發電站。主要設備為1臺抽凝式飽和蒸汽汽輪
發電機組，該機組不需蒸汽過熱爐及其燃料供給、燃
燒等系統，機械化、自動化程度高，可做到自動解列
和上網，運行管理簡單方便。設計最大進汽量為85
汕，最大抽汽量為30 t／h，各冶煉爐中壓余熱鍋爐所
產蒸汽經發電后供生產生活用。在滿負荷作業狀態
下，每年可發電7000萬kwh以上。由于產量限制、
部分余熱鍋爐中壓改造工作暫停和抽j 的原因，現
該機組實際小時發電量在2 000 3 000 kwh。
1．2．2．2 供電系統改造
新建從普吉220 kV區域電站到企業110 kV變
電站的2個110 kV回路；新建1座廠區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。按達到1 15 MW負荷時的情況計算，
每年外部供電線路損失部分節電可達400萬kwh以上。
1．2．3 淘汰高耗能設備方面
1．2．3．1 轉爐風機
引進兩臺轉爐風機，代替能耗高、使用年限長的
1臺進口風機和1臺國產風機，提高供風的安全性，
降低能耗。引進風機電機功率僅為2 700 kW，而原
來的為1臺3 200 kW和一1臺3 500 kW。操作上采
用一臺風機對兩臺轉爐、爐交換和期交換相結合的
特殊組織模式，提高送風時率。
1．2．3．2 3臺10 t，ll燃煤鏈條鍋爐
企業原有3臺1O t／h燃煤鏈條鍋爐，建于上世紀
70年代，設備老化嚴重，技術裝備落后，熱效率低，
環保指標差，鍋爐房最大供汽量僅為l5 t／h，不能滿
足企業用汽要求。新建的1臺75 t／h循環流化床鍋
爐代替了3×10 t／h燃煤鏈條爐鍋爐，滿足了生產需
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、)進行改造而實現的，仍
保留礦熱電爐功能。改造投運后，滿足了生產要
求。但由于爐變已使用了很長時間，結構、材料落
后，單臺額定空載損耗(試驗值)達到52．08 kw，供
電系統不合理導致功率因數低于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行模式
改為爐變直降供電運行模式，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；功率因數提高到0．95以上，減少
了線路的功率損失，節電降本。改造后每年節電
137萬kwh以上。
“十一五”期間，企業累計投入節能減排項目資
金6．48億元(包括引進艾薩： 后相關系統的節能技
術改造)，其中獲國家資助貼息9 413萬元；企業獲各
級政府科技資助26項，資助資金4 670萬元，節能減
排與循環經濟建設工作年可創直接經濟效益2．5億元。
1．2．4 “十一五”節能效果
企業”十一五”節能目標完成情況見表1。
表l 企業“十一五” 能目標完成情況
忙 綜合能源消費節能量萬元產值能耗實 節能量目標
～ 量(當量值)bee目標hoe際完成節能量／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“十一五”能耗情 見表2。
2 “十二五”節能工作
2．1 “十二五”節能工作面臨的困難
“十二五”確定的節能仨務為10 000 tee，工業增
加值能耗在2010年的基礎上下降15％。要完成這
個節能任務，面臨許多困難：
(1)綜合能耗水平下降空間有限。目前企業銅
冶煉綜合能耗穩定于300～330 kgee／t，接近國際國內
最先進企業的指標，國標中銅冶煉綜合能耗先進值
· 14· 中固有色冶金 A卷生產實踐篇·重金屬
注：①2007年礦銅產量和陰極銅產量最高，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年礦銅產量相近，陰極銅
產量高出70218t，其中冷粗雜銅產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
63580t；③2010年由于停產檢修6個月，礦銅產量最低，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，按同等產量考慮應增加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，Fe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。企業的異地規劃搬遷技
術升級項目已提到議事El程，從投資收益的角度考
慮，許多節能項目都不可能上，如硫酸中低溫位余熱
回收、余熱鍋爐中壓改造等。
(3)產量提升可能性小。企業經營目標從追求
產量到追求效益的轉變，TC／RC(精銅礦轉化為精銅
的總費用)持續低迷，使得生產規模控制在一個比較
低的范圍，減少了進口礦的處理，對單位產品能耗降
低帶來不利影響。
(4)原料品質下降。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)安全環保設施增加能耗。如二氧化硫減排
項目，年耗電總量855．86萬kWh，折標煤1 052 tce，
耗蒸汽折標煤700 tee。
2．2 “十二五”節能措施及效果分析
目前企業年回收余熱達80萬GJ，折合標準煤近
2．8萬t，占企業總能耗的30％左右。為更進一步節
能降耗，企業還需把節能工作深人和細化，繼續改造
落后的耗能設備；加強能(資)源的回收利用；優化能
量的分級利用；加強絕熱保溫、保冷等。同時，堅持
以技術進步為重點，從以下幾方面開展工作。
2．2．1 優化余熱鍋爐操作
據測算，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
能的一個重要途徑。
2．2．2 變頻調速節能
企業已在陽極爐排煙風機上采用了變頻調速技
術，經實測，流量下降20％ ，風機軸功率降低50％。
調速節能的原理是基于風量降低的同時風壓也大幅
降低，有別于采用閥門調整時風壓大量損耗于人為
的管道阻力。
美國能源部的一項數據顯示，如果采用最新的
高效率電機設備和一定的變頻調速裝置替代舊的電
機設備，工業用戶至少能在現有基礎上節省電能
18％ 以上。
2．2．3 建設能源管理系統
盡管企業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，主要表現在：供水管網
老化；供氣管網壓力波動大；氣體介質計量有待完
善；重點耗能設備的計量器具配置老化；多部門分時
管理，管不全、管不好；能源管理機構職能有待強化，
2012年8月第4期 代紅坤：銅冶煉企業技術節能效果、問題及措施 ·15·
管理隊伍建設有待加強；沒有實現能源在線集中監
測和管理等。希望通過能源管理系統的建設解決這
些問題，達到節能降耗的目的。
能源管理系統的基本目的就是為企業提供一個
成熟、有效、使用方便的能源系統整體管控一體化解
決方案，一套先進、可靠、安全的能源系統運行、操作
和管控平臺，提高能源系統運行、管理效率，實現能
源的經濟平衡和節約。有關企業的實踐表明，能管
系統的建設，可實現直接節能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，鐵基本穩定，鉛、鋅、砷上升，有時會出現
鎂、硅等突然升高的現象，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、
余熱鍋爐運行和后續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 將帶走相當于1．776 kWh的能量，
所以，多用1 m’的氧氣，可節約1．776～0．52=1．256
kwh的電能。因此，氧氣站產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節爐況，確保氧
氣全部用完。
2．2．6 優化環保排煙系統
以轉爐環保排煙系統為例，一般的PS轉爐環保
排煙系統都是采用環保集煙罩、旋轉煙罩等形式，有
些企業為更好地改善崗位作業環境，甚至對廠房也
進行了環保排煙處理，整個轉爐環保排煙量高達
5O～60萬m3／h，僅爐體環境集煙系統的煙氣量就達
25萬m ／h，排風機功率600 kW，平均運行功率400
kW，年耗電320萬kWh，折標煤近400 tee。要減少
轉爐環保排煙量，達到節能降耗的目的，同時保證排
煙效果，就要在排煙系統的優化和控制上做工作，針
對轉爐正常吹煉時煙氣很少外溢而搖爐時工藝煙氣
系統又不需要抽排的特點，綜合考慮，環境集煙系統
和工藝煙氣系統的排煙協詬控制，將是節能降耗，保
護環境的有效措施。
2．2．7 結構調整
產品結構：開發稀貴金屬產品，提高耗能低、附
加值高的產品比例。
原料結構：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，但對完成產值能耗節能
任務是有幫助的。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 結語
節能是國家的要求，是保護環境的要求，更是企
業自身科學發展的需要，隨著節能工作的不斷推進，
難度越來越大。只有通過更深入細致的工作，充分
發揮廣大員工的聰明才智，依靠技術進步，才能走出
一條發展、節能、減排并行的科學發展之路。
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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