铜冶炼厂粗铜能耗计算中存在的问题及建议

王 平

(北京华盛金峰技术发展有限公司， 北京 100070)

能源统计

铜冶炼厂粗铜能耗计算中存在的问题及建议

王 平

(北京华盛金峰技术发展有限公司， 北京 100070)

结合铜冶炼企业实际，讨论了粗铜能耗计算中存在的问题，提出铜冶炼厂粗铜能耗计算电力折标采用等价值折标计算更为合理。

铜； 冶炼； 能耗； 计算

能耗指标是反映企业能源消费水平和利用水平的主要技术经济指标。正确计算工业生产工艺中的能源消耗是企业技术管理、计划管理的基础。掌握生产中的能耗水平、能耗演变和节约趋势对于企业能耗管理非常重要。

铜冶炼行业是高耗能产业之一，据2011年统计，粗铜冶炼综合能耗(以下简称“吨粗铜能耗”)平均为253.64 kgce/t，国内铜冶炼企业的吨粗铜能耗为150～520 kgce/t，且各厂之间差距悬殊。其原因除各企业采用的冶炼工艺类型、系统规模、设备性能以及管理水平外，也与能耗统计方法及处理原料种类有很大关系。本文结合铜冶炼企业实际，讨论吨粗铜能耗计算中存在的几个问题。

1 统计范围不统一

吨粗铜能耗工艺的能耗计算范围是从精矿仓开始到产出粗铜为止，包括备料、制氧、熔炼炉、贫化炉、包子吊、转炉(或其它吹炼炉)及相关配套系统等消耗的各种能源量[1]，如图1所示。

图1 粗铜冶炼工艺流程和能耗统计范围

部分铜冶炼企业在工艺能耗计算过程中存在对能耗指标含义、统计范围理解不透彻，导致能源漏计以及错误的将统计范围之外的能源计入能耗的情况。下文通过几个例子对上述内容进行说明。

(1)GB 21248指出，吨粗铜能耗包括制氧所需的电耗。有的铜冶炼企业自己未建制氧站，生产用氧由外部企业供给。工厂将购买氧气的费用统计到了生产经营成本中，却没有将氧气电耗统计入本厂的吨粗铜能耗。仅此一项，一个10万t产能的炼铜厂的吨粗铜能耗就少计算了几十千克标煤。

(2)GB 21248指出，在企业实际消耗的能源中，用作原料的能源也必需包括在内。比如有的铜冶炼企业采用贫化电炉贫化熔炼渣。贫化炉自焙电极所消耗的电极糊主要是由无烟煤、焦炭混合制成，因此，电极糊也应当折算成标煤统计入能耗计算。有的工厂错误地认为电极糊不属于能源，从而未将其统计入能耗，造成了能源漏计。

(3)采用转炉吹炼的炼铜厂不仅用转炉处理熔炼炉产出的铜锍，往往还同时处理一部分外购的废杂铜和残极。有的工厂在计算吨粗铜能耗时，将熔炼炉产出的铜锍经转炉吹炼后产出的粗铜加上外购的废杂铜及残极经转炉吹炼后产出的粗铜合并在一起，作为吨粗铜能耗计算公式的分母，用从铜精矿入料到产出粗铜(矿产粗铜)过程中消耗的能源量作分子，相除后得到的商作为吨粗铜能耗。该计算方法使得矿产粗铜的产量被错误的高估，从而造成统计出的吨粗铜能耗数值偏低。

正确计算吨粗铜能耗的方法是用从铜精矿入料到产出粗铜(矿产粗铜)过程中消耗的能源量作分子，本厂熔炼炉产出的铜锍经转炉吹炼后产出的粗铜作分母(不包括废杂铜和残极经转炉吹炼后产出的粗铜)，分子除以分母的商为吨粗铜能耗，即能耗计算的原则是子项和母项所对应的口径要统一。

(4)有的铜冶炼企业将熔炼渣和吹炼渣混合后(或者单独吹炼渣)采用缓冷浮选法回收其中所含的铜，需要消耗40～60 kW·h/t-渣的电能。工厂应将这部分能耗统计到吨粗铜能耗中；有的工厂将缓冷浮选工序外包给其它单位实施，也就没有将渣选电耗统计入本厂吨粗铜能耗。

GB 21248中指出，吨粗铜能耗计算范围包含贫化炉，但却只字未提与贫化炉作用等同的渣选工序，所以各个铜冶炼厂对于缓冷浮选是否包含在吨粗铜能耗范围中存在不同理解。笔者认为，缓冷浮选同电炉贫化一样，都应当包括在粗铜冶炼工艺流程内，浮选电耗也应纳入吨粗铜能耗的统计范围。笔者建议GB 21248的制定单位能够针对该问题予以专门明确。

2 计算方法不统一

除了统计范围不统一，各个铜冶炼企业采用的计算方法也不尽相同。在企业基础生产数据相同的条件下，不同的计算方法会产生相差悬殊的计算结果，如下例所示。

2.1 实例

某铜冶炼企业将粗铜冶炼过程中回收的余热用于发电，生产每吨粗铜可产出4.0 MPa中压蒸汽2 800 kg。笔者见到过4种将该蒸汽折算成标煤的计算方法，具体如下：

(1)方法1(等价值法)：按照生产1 kg蒸汽消耗0.128 6 kg标煤折算[2]，则有：

2 800×0.128 6=360.08 kgce

(2)方法2(当量值法)：按照蒸汽和标煤的热值——1 kg蒸汽(压力4.0 MPa)热值2 799.4 kJ[3]和1 kg标煤热值29 307 kJ[2]来进行换算，或者直接采用热力折标系数0.034 12 kgce/MJ[2]，则有：

2 800×2 799.4/29 307=267.46 kgce或者
2 800×2 799.4×(0.034 12/1 000)=267.44 kgce

(3)方法3(等价值法)：将余热锅炉产出的蒸汽发电，采用等价值系数按当年火电发电标准煤耗计算[2]，根据中电联2012年全国电力工业统计年报，2012年火电发电标准煤耗为0.326 kgce/kW·h)折算标煤。将发电量(某厂实践数据：1 kg饱和蒸汽可发电0.13 kW·h)折算成标煤，则有：

2 800×0.13×0.326= 118.664 kgce

(4)方法4(当量值法)：将余热锅炉产出的蒸汽发电，采用当量值系数0.122 9 kgce/kW·h折算标煤[2]，则有：

2 800×0.13×0.122 9=44.736 kgce

(说明：粗铜冶炼回收的余热统计进入能耗折算时取负值。)

上述4种计算方法在不同设计院所做的粗铜冶炼可行性研究的节能篇中以及工艺技术鉴定中均有采用，那么究竟哪种方法是正确的呢？

方法1中的0.128 6 kgce/kg是指低压蒸汽折标煤系数，不适合4.0 MPa的中压余热蒸汽折标。

方法2采用的折标系数是正确的，符合GB 21248规定的企业回收的余热按热力的折算系数。但方法2将余热锅炉产出的全部蒸汽2 800 kg都统计为回收余热是错误的，因为该蒸汽的热量并没有全部被回收利用—仅有部分热量被有效地回收利用。余热利用出口往往会剩余一部分无法回收的热量，另外还有部分热量会以散热的形式损失掉，即有效回收利用的余热蒸汽热量=余热利用进口总热量(2 800 kg)-余热利用出口热量-余热利用系统的散热损失量。企业应当按照编制的热平衡表中统计出的有效回收利用的余热热量进行折标计算，这也解释了方法2的折标计算结果比方法3、4高出许多的原因。另外，蒸汽热能转换成电能过程中存在能源转换效率，按照热值当量计算得到的电能所对应的热值会少于发电前蒸汽所含热值。

对于方法3和方法4，GB 21248虽然规定了余热发电统一按电力的折算系数，却没有明确采用当量值系数还是等价值系数进行折算。GB 21248附录A中仅收录了当量值系数0.122 9。GB 21248还规定企业综合能耗的计算按GB/T2589的规定进行，而GB/T2589—2008的附录A中收录了当量值0.122 9和等价值(按当年火电发电标准煤耗计算)2种方法的系数。

我国在2005年之前，企业能耗统计一直使用等价值计算电力折标。2005年国家统计局出台规定：“从2006 年开始，企业能源统计中电力折标煤系数取消原用的等价系数0.404，统一采用当量系数0.1229”。2008年实施的《GB/T2589—2008综合能耗计算通则》中提出“能源的折标系数按能源的当量值或能源等价值折算”(该标准的老版本规定电力折标只用等价值)。再比如，2008年实施的《GB 21342—2008焦炭单位产品能源消耗限额》中电力折标也是采用当量值和等价值两种方法，且等价值系数仍为0.404。上述原因导致各个企业在电力折标计算时出现了混乱，有人认为应坚持以等价值为主，也有人认为应统一使用当量值折标[4]。笔者认为等价值法有诸多优点，具体如下。

2.2 电力折标采用等价值法的优点

笔者认为，虽然当量值和等价值这两种电力折标方法都符合国家标准，但是应当区别不同情况和目的进行选用。针对铜冶炼企业实际情况，笔者建议电力折标应采用等价值折标。原因有以下3点：

(1)有利于企业优化能源结构。有甲、乙两个铜冶炼厂，甲厂粗铜耗电1 200 kW·h/t，耗煤40 kg/t；乙厂耗电900 kW·h/t，耗煤125 kg/t。采用2种电力折标系数计算结果如下：

①采用当量值系数0.122 9 kgce/kW·h：

甲厂吨粗铜能耗：1 200×0.122 9+40×0.714 3=176 kgce

乙厂吨粗铜能耗： 900×0.122 9+125×0.714 3=200 kgce

②采用等价值系数0.326 kgce/kW·h(2012年火电发电标准煤耗)：

甲厂吨粗铜能耗：1 200×0.326+40×0.714 3=420 kgce

乙厂吨粗铜能耗： 900×0.326+125×0.714 3=383 kgce

方法1的计算结果是甲厂“吨粗铜能耗”指标优于乙厂，方法2的计算结果则相反。两种方法计算出的结果不仅数值相差较大，得到的结论也截然相反。那么能源采购成本如何呢？经计算，乙厂的电和煤的合计采购成本低于甲厂。按照方法1得出的甲厂能耗优于乙厂的结论，会出现从能源采购成本上来看应当向乙厂的能源消耗结构靠拢，从能耗指标来看应当向甲厂的能源消耗结构靠拢的矛盾。而采用方法2，才会有从能源采购成本和能耗指标两方面来看都应当向乙厂的能源消耗结构靠拢的结果。由此，为了能将经营成本和能耗的管理目标统一起来，发挥企业节能降耗的积极性，铜冶炼企业采用等价值系数计算电力折标较为合理。

(2)有利于全社会范围的节能降耗。假设一个简单而理想化的例子加以分析：

有A、B两个铜冶炼厂， A厂生产每吨粗铜仅消耗电能1 627 kW·h，不消耗其它能源；B厂生产每吨粗铜中仅消耗原煤280 kg，不消耗其它能源。如果A厂消耗的电力采用当量折标，那么A、B两个铜冶炼厂的吨粗铜能耗统计结果相同，均为200 kgce。但是发电厂在给A厂供电时，由于火力发电存在37.7%的能源转换效率，发电厂实际上需要消耗743 kg原煤，才能供给A厂1 627 kW·h电力。从全社会范围的能源消耗来看，生产1 t粗铜，A厂总体上比B厂多消耗了463 kg原煤。

为了避免出现高品质电能被廉价使用、高级能源干低级活的现象，铜冶炼企业在统计综合能耗时，不宜采用当量值、而应采用等价值计算电力折标，从而真正促进全社会的节能减排。

(3)方便与同国外同行业比较。国内钢铁行业文章指出[5]：欧洲电力折标煤系数为0.320，日本电力折标煤系数为0.357。因此，采用等价值计算电力折标煤方便与国外同行业进行对比。

2.3 余热利用中能耗统计中应注意的问题

综上所述，笔者总结铜冶炼企业在余热利用的能耗统计中应当注意以下3点：

(1)余热蒸汽折标时，企业应根据热平衡表，将真正属于有效回收利用的余热蒸汽量进行折算，避免将事实上未能回收的蒸汽热量统计进入回收能源。

(2)铜冶炼企业计算外购电力折标和余热发电折标时，电力折标应采用等价值折标，即按照方法3计算(关于这一点，还需要GB 21248的制定单位予以明确)。

(3)严格统计，避免漏计。某厂熔炼余热锅炉产生的蒸汽全部进入饱和蒸汽汽轮发电机组发电。冬季时从汽轮发电机组高压缸出口抽取部分0.6 MPa蒸汽送往电解车间补充低压蒸汽(低压锅炉产出)不足部分。因此，冬季时该厂熔炼余热锅炉产生的蒸汽能源既有通过发电途径回收的，也有通过蒸汽途径回收的，这2项应分别按照电力和热力的折标系数折算成标煤后统计进入余热利用的能耗中。

3 原料成分影响能耗指标可比性

铜冶炼厂在工艺条件没有发生变动的情况下，如果原料成分(铜精矿中Cu、S、Fe含量)发生改变，吨粗铜能耗也会有较大不同。

例如：2008年某铜冶炼企业的主要原料为90% 硫化矿和10% 氧化矿，吨粗铜能耗为266.3 kgce/t，2011年原料为100%硫化矿的情况下，吨粗铜能耗为213.9 kgce/t。通常处理氧化矿能耗要高于处理硫化矿，处理硫铜比低的精矿能耗要高于处理硫铜比高的精矿。

当前国内有的铜冶炼厂原料均为硫化矿，有的厂原料以硫化矿为主、配以部分氧化矿，有的厂原料中80%为氧化矿。由于铜冶炼企业的原料成分存在差异，在一定程度上会影响能耗指标的可比性。如何消除这种由于初始条件不同造成的能耗指标存在的不可比因素，还需要广大能源工作者进一步探索，比如：可否参照铜精矿价格计算办法(铜精矿价格=电解铜期货月平均结算价×铜精矿计价系数+铜品位变化差价-杂质超标扣款)，编制吨粗铜能耗折算系数K1、铜品位变化差值K2和精矿杂质超标调整值K3；铜冶炼厂在计算吨粗铜能耗时，按照下面的公式将铜冶炼厂的实际吨粗铜能耗统一折算为处理标准铜精矿(铜含量为20%)时的吨粗铜能耗。

E×K1+K2-K3=EB

(1)

式中：E——铜冶炼厂处理各种不同成分的铜精矿原料时，计算得出的实际吨粗铜能耗，kgce/t。

K1——吨粗铜能耗折算系数，硫化矿和氧化矿分别取值，精矿含铜越高K1越大。

K2——铜品位变化差值，kgce/t。精矿品位变化分别取值：精矿含铜=20%时，K2=0；精矿含铜>20%时，K2>0，且含铜越高，K2越大；精矿含铜<20%时，K2<0，且含铜越低，K2越小。

K3——精矿杂质超标调整值，kgce/t。K3恒为正值，精矿中S和杂质(Pb、Zn、MgO、As)的含量分别取值：铜精矿中S含量高且杂质少时，K3取较大值；铜精矿中S含量低且杂质多的时候，K3取较小值。

EB——处理标准铜精矿(铜含量为20%)时的吨粗铜能耗，kgce/t。

按照上述公式计算后，各个铜冶炼厂可以将“实际吨粗铜能耗”统一折算为“处理标准铜精矿(铜含量为20%)时的吨粗铜能耗之后再进行比较。该方法能够消除各炼铜企业由于原料差异造成的能耗指标的不可比性。

4 结语

为了确保能耗指标真正具有同行业间的可比性，企业应严格按照GB 21248规定的计算方法和计算能耗，标准的制定单位也需要不断细化和规范化能耗计算方法，从而使企业更好地了解自身能耗水平，发现与先进能耗水平的差距，为能源管理规划提供可靠的依据，为企业节能降耗指出方向。

[1] 铜冶炼企业产品能源消耗限额. GB 21248—2007.

[2] 综合能耗计算通则. GB/T 2589—2008.

[3] 王补宣. 动力工程手册[M]. 北京：机械工业出版社，1999.

[4] 官义高．关于电力折标问题的探讨[J].中国能源，2009(6)：34.

[5] 王维兴．科学评价中国钢铁工业能耗现状与国内外对标[J].四川冶金，2009，31(4).

Discussion on Energy Consumption Calculation of Blister Copper in Smelter

WANG Ping

According to the actual situation in copper smelter, this paper discusses the problems existed in the energy consumption calculation of blister copper, and proposes that using energy equivalent value calculation is more reasonably in converting power into coal equivalent when calculate the energy consumption of blister copper in smelter.

copper; smelting; energy consumption; calculation

2013-10-28

王平(1975—)，男，山西侯马人，大学本科，电气工程师，从事电气设计工作。

TK01+1

A

1008-5122(2014)03-0045-04