有色冶金炉窑的节能潜力与措施研究

2016-10-18彭天照中国瑞林工程技术有限公司江西南昌330000

低碳世界 2016年26期

彭天照（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌330000）

有色冶金炉窑的节能潜力与措施研究

彭天照（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌330000）

随着社会的不断进步以及经济的快速发展，人们对有色金属的冶炼也提出了越来越高的要求。而冶炼有色金属最重要的设备就是有色冶金炉窑，目前我国有色冶金炉窑的种类众多，而且是有色金属工业中能耗最高的一种设备，因此对有色冶金炉窑的节能潜力及措施进行分析研究具有极其重要的现实意义。为此笔者对有色冶金炉窑的基本情况和评价指标进行介绍，同时对有色冶金炉窑的节能潜力进行了分析，并对有色冶金炉窑的节能途径和措施进行了探讨，可供参考。

有色冶金炉窑；节能；措施

引言

当前国内有色冶金炉窑的设备相对都比较落后，技术指标偏低，管理水平较差，自控程度较低，而且能源损耗较高，有色冶金工业炉窑仅仅只有20～30%的平均热效率，热损失情况非常严重，造成了巨大的能源浪费。因此必须对有色冶金炉窑的节能潜力进行分析，并探寻相应的节能途径与措施，以确保有色金属冶金行业更快、更好的发展，进而达到推动国民经济发展的目的。

1　有色冶金炉窑的基本情况和评价指标

1.1有色冶金炉窑的基本情况

机械、建材及冶金等部门最重要的生产设备就是工业炉窑，其也是能耗最高的设备［1］。当前我国的有色冶金炉窑大多数都是设计于20世纪60、70年代的非标准设备，此类设备不仅缺乏合理的燃烧装置、炉型结构落后，而且燃料根本无法完全燃烧，且缺乏较高的热工测量、热能利用率及自控水平等，无法及时、准确地对炉窑的热状态加以把控，主要体现在单位产品燃烧的余热回收效率不高、热效率低下及损耗高等。虽然，近些年不断地对其进行改善，可依旧无法满足快速发展的生产力需求。与工业发达国家相比，我国有色冶金炉窑的热效率相对比较落后，这也正表明了我国的有色冶金炉窑还有很大的节能潜力。在当今能源供需矛盾日益显著的情形下，探寻有色冶金炉窑的节能途径及措施就显得尤为重要。近些年，我国一些有色冶金单位引入了一些国外先进的炉窑，例如氢氧自热熔炼炉、闪速熔炼炉（见图 1）、卡尔多炉及密闭鼓风炉等，热效率得到了明显的提升，极大地降低了燃料的单耗，达到了国外的先进水平，为节能减耗发挥了示范作用。

图1　闪速熔炼炉

1.2有色冶金炉窑的评价指标

有色冶金炉窑的电能或燃烧使用率会因炉窑的结构、自控程度、工艺条件、燃烧装置、管理水平及操作熟练程度等而受到极大的影响。有色冶金炉窑的技术经济评价指标主要包括回收率、原材料损耗、生产率及炉龄等。而有色冶金炉窑的能源损耗评价指标主要包括余热回收率、热效率及单位产品的燃烧损耗量［2］。

2　有色冶金炉窑的节能潜力

有色冶金炉窑的节能主要包括两个方向，即减少燃料损耗量及降低各项热损耗［3］。通过对热平衡结果的分析可知，应当从如下几方面来思考有色冶金炉窑的节能潜力。

（1）对有色冶金工业来说，应当对原材料中硫的氧化反应所产生的热量加以充分的使用，以使燃料的损耗实现有效的降低，适应生产工艺的需求。

（2）应当充分使用余热资源来对入炉物料及空气进行预热，从而使燃烧的损耗量减少。

（3）应当对燃料的完全燃烧程度加以提升，以促使燃料的化学能完全转化成热能，同时，再对燃料自身的潜力加以全面的挖掘，这样除了可以有效地减少不完全燃烧的损耗之外，还可以使燃料的损耗得到显著的降低。

（4）应当对国内外最先进的生产设备及技术加以推广及使用，同时还应当不断地改善已有的炉窑，以使自动化控制水平实现有效的提升，使各类热损耗实现最大化的降低。

3　有色冶金炉窑的节能途径和措施

3.1大力推行烟气余热资源的综合使用

应当依据各个单位的实际状况来构建相应的恰当的余热使用体系，以便最大程度地使用有色冶金炉窑产生的热能，进而使有色冶金炉窑的生产综合能耗实现有效的减少。譬如，我国某冶炼厂的转炉和闪速炉所产生的烟气，利用各自的余热锅炉可以形成饱和蒸汽，通过过热之后，一些蒸汽可用于发电机发电，而另外一部分蒸汽可用于对沉淀池、反应塔及上升烟道所需的燃烧空气进行预热。经过蒸汽再热器及过热器排出的烟气在和精炼炉的保温烟气汇合之后，便流入热风炉用作干燥热源，此种热电联产的形式可以使热能充分利用，进而使单位的节能效益实现最佳。

3.2改进落后的冶炼技术，推行先进的技术

如鼓风炉炼铜流程及反射炉的炼铜流程，因为存在较大的鼓风量，且只有较低的烟气二氧化硫浓度，制酸比较困难，甚至根本无法制酸，将其排放至大气中又会对环境造成严重的污染，因此必须对此项冶炼技术加以改进。而富氧熔炼是最容易实现的冶炼技术，其除了可以大幅度的提升烟气中二氧化硫的浓度、方便制酸、改进环境条件之外，同时，其还只会产生较低的能耗，且拥有较高的生产能力。通常只需利用23～35%的富氧空气，就可减少10～35%的能耗，并提升10～30%的生产能力［4］。所以，应当将富氧熔炼技术当作有色冶金炉窑的一项重要的节能措施。

另外我国某些铜冶炼厂只生产粗铜，例如铜陵、中条山及大治等，这些铜冶炼厂在把粗铜冷却铸成块状之后便输送至相关厂进行电解，那些电解厂再把粗铜重新熔化并精炼成阳极板。倘若铜冶炼厂将液态粗铜直接精炼浇铸成阳极板，根据当前的生产规模，那么每年节省下来的标准煤应不低于10000t。

此外，当前我国电解铜阳极板的15%都是残极，倘若将其全部放入阳极炉重新熔化，那么，根据我国阳极炉较高的热效率测算，需要4000～5000t标准煤来熔化掉那些残极，而国外通常都是把残极当作冷料放入转炉，这样除了不会损耗燃料，还有利于把控转炉的炉温、提升转炉粗铜的质量、增加转炉的使用年限。

3.3设置余热回收装置

当下余热资源回收利用的主要办法包括：设置空气预热器来生产热风；设置冷却水套来生产热水；将余热锅炉设置于烟道内来产生蒸汽；设置汽化水套来产生低压蒸汽；使用余热发电等。高温熔融炉渣可达到1300℃以上的温度，利用风淬法产生的热风可超过300℃，此热风可用作助燃空气或干燥物料等；而利用水淬法产生的热水可超过80℃，此热水可用作取暖。因此，设置余热回收装置是一项行之有效的节约有色冶金炉窑能源的途径。

3.4采用先进的燃烧装置

燃烧装置的技术性能直接决定着燃料的燃烧情况，按照生产的具体情况来选择恰当的燃烧装置，可以将空气和燃料充分地融合在一起，使雾化效果更加匀称，并有效的降低因不完全燃烧而造成的损耗，是一个重要的节省有色冶金炉窑能源的途径。

首先，应当将人工烧煤的炉窑更换成机械化燃烧装置，或者使用风扇磨粉机，这样除了可以操作人员的劳动强度实现有效的降低之外，还可以使燃料的燃烧更加完全，通常可以节约10～15%的能量。另外应当将先进的烧嘴应用于燃油炉窑中，例如自预热烧嘴、平焰烧嘴以及高速烧嘴等，其可以将燃油和空气均匀地融合在一起，达到更好的雾化效果。