有色冶金爐窯的節(jié)能潛力與措施研究

彭天照（中國瑞林工程技術有限公司，江西南昌330000）

有色冶金爐窯的節(jié)能潛力與措施研究

彭天照（中國瑞林工程技術有限公司，江西南昌330000）

隨著社會的不斷進步以及經濟的快速發(fā)展，人們對有色金屬的冶煉也提出了越來越高的要求。而冶煉有色金屬最重要的設備就是有色冶金爐窯，目前我國有色冶金爐窯的種類眾多，而且是有色金屬工業(yè)中能耗最高的一種設備，因此對有色冶金爐窯的節(jié)能潛力及措施進行分析研究具有極其重要的現(xiàn)實意義。為此筆者對有色冶金爐窯的基本情況和評價指標進行介紹，同時對有色冶金爐窯的節(jié)能潛力進行了分析，并對有色冶金爐窯的節(jié)能途徑和措施進行了探討，可供參考。

有色冶金爐窯；節(jié)能；措施

引言

當前國內有色冶金爐窯的設備相對都比較落后，技術指標偏低，管理水平較差，自控程度較低，而且能源損耗較高，有色冶金工業(yè)爐窯僅僅只有20～30%的平均熱效率，熱損失情況非常嚴重，造成了巨大的能源浪費。因此必須對有色冶金爐窯的節(jié)能潛力進行分析，并探尋相應的節(jié)能途徑與措施，以確保有色金屬冶金行業(yè)更快、更好的發(fā)展，進而達到推動國民經濟發(fā)展的目的。

1　有色冶金爐窯的基本情況和評價指標

1.1有色冶金爐窯的基本情況

機械、建材及冶金等部門最重要的生產設備就是工業(yè)爐窯，其也是能耗最高的設備［1］。當前我國的有色冶金爐窯大多數(shù)都是設計于20世紀60、70年代的非標準設備，此類設備不僅缺乏合理的燃燒裝置、爐型結構落后，而且燃料根本無法完全燃燒，且缺乏較高的熱工測量、熱能利用率及自控水平等，無法及時、準確地對爐窯的熱狀態(tài)加以把控，主要體現(xiàn)在單位產品燃燒的余熱回收效率不高、熱效率低下及損耗高等。雖然，近些年不斷地對其進行改善，可依舊無法滿足快速發(fā)展的生產力需求。與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國有色冶金爐窯的熱效率相對比較落后，這也正表明了我國的有色冶金爐窯還有很大的節(jié)能潛力。在當今能源供需矛盾日益顯著的情形下，探尋有色冶金爐窯的節(jié)能途徑及措施就顯得尤為重要。近些年，我國一些有色冶金單位引入了一些國外先進的爐窯，例如氫氧自熱熔煉爐、閃速熔煉爐（見圖 1）、卡爾多爐及密閉鼓風爐等，熱效率得到了明顯的提升，極大地降低了燃料的單耗，達到了國外的先進水平，為節(jié)能減耗發(fā)揮了示范作用。

圖1　閃速熔煉爐

1.2有色冶金爐窯的評價指標

有色冶金爐窯的電能或燃燒使用率會因爐窯的結構、自控程度、工藝條件、燃燒裝置、管理水平及操作熟練程度等而受到極大的影響。有色冶金爐窯的技術經濟評價指標主要包括回收率、原材料損耗、生產率及爐齡等。而有色冶金爐窯的能源損耗評價指標主要包括余熱回收率、熱效率及單位產品的燃燒損耗量［2］。

2　有色冶金爐窯的節(jié)能潛力

有色冶金爐窯的節(jié)能主要包括兩個方向，即減少燃料損耗量及降低各項熱損耗［3］。通過對熱平衡結果的分析可知，應當從如下幾方面來思考有色冶金爐窯的節(jié)能潛力。

（1）對有色冶金工業(yè)來說，應當對原材料中硫的氧化反應所產生的熱量加以充分的使用，以使燃料的損耗實現(xiàn)有效的降低，適應生產工藝的需求。

（2）應當充分使用余熱資源來對入爐物料及空氣進行預熱，從而使燃燒的損耗量減少。

（3）應當對燃料的完全燃燒程度加以提升，以促使燃料的化學能完全轉化成熱能，同時，再對燃料自身的潛力加以全面的挖掘，這樣除了可以有效地減少不完全燃燒的損耗之外，還可以使燃料的損耗得到顯著的降低。

（4）應當對國內外最先進的生產設備及技術加以推廣及使用，同時還應當不斷地改善已有的爐窯，以使自動化控制水平實現(xiàn)有效的提升，使各類熱損耗實現(xiàn)最大化的降低。

3　有色冶金爐窯的節(jié)能途徑和措施

3.1大力推行煙氣余熱資源的綜合使用

應當依據(jù)各個單位的實際狀況來構建相應的恰當?shù)挠酂崾褂皿w系，以便最大程度地使用有色冶金爐窯產生的熱能，進而使有色冶金爐窯的生產綜合能耗實現(xiàn)有效的減少。譬如，我國某冶煉廠的轉爐和閃速爐所產生的煙氣，利用各自的余熱鍋爐可以形成飽和蒸汽，通過過熱之后，一些蒸汽可用于發(fā)電機發(fā)電，而另外一部分蒸汽可用于對沉淀池、反應塔及上升煙道所需的燃燒空氣進行預熱。經過蒸汽再熱器及過熱器排出的煙氣在和精煉爐的保溫煙氣匯合之后，便流入熱風爐用作干燥熱源，此種熱電聯(lián)產的形式可以使熱能充分利用，進而使單位的節(jié)能效益實現(xiàn)最佳。

3.2改進落后的冶煉技術，推行先進的技術

如鼓風爐煉銅流程及反射爐的煉銅流程，因為存在較大的鼓風量，且只有較低的煙氣二氧化硫濃度，制酸比較困難，甚至根本無法制酸，將其排放至大氣中又會對環(huán)境造成嚴重的污染，因此必須對此項冶煉技術加以改進。而富氧熔煉是最容易實現(xiàn)的冶煉技術，其除了可以大幅度的提升煙氣中二氧化硫的濃度、方便制酸、改進環(huán)境條件之外，同時，其還只會產生較低的能耗，且擁有較高的生產能力。通常只需利用23～35%的富氧空氣，就可減少10～35%的能耗，并提升10～30%的生產能力［4］。所以，應當將富氧熔煉技術當作有色冶金爐窯的一項重要的節(jié)能措施。

另外我國某些銅冶煉廠只生產粗銅，例如銅陵、中條山及大治等，這些銅冶煉廠在把粗銅冷卻鑄成塊狀之后便輸送至相關廠進行電解，那些電解廠再把粗銅重新熔化并精煉成陽極板。倘若銅冶煉廠將液態(tài)粗銅直接精煉澆鑄成陽極板，根據(jù)當前的生產規(guī)模，那么每年節(jié)省下來的標準煤應不低于10000t。

此外，當前我國電解銅陽極板的15%都是殘極，倘若將其全部放入陽極爐重新熔化，那么，根據(jù)我國陽極爐較高的熱效率測算，需要4000～5000t標準煤來熔化掉那些殘極，而國外通常都是把殘極當作冷料放入轉爐，這樣除了不會損耗燃料，還有利于把控轉爐的爐溫、提升轉爐粗銅的質量、增加轉爐的使用年限。

3.3設置余熱回收裝置

當下余熱資源回收利用的主要辦法包括：設置空氣預熱器來生產熱風；設置冷卻水套來生產熱水；將余熱鍋爐設置于煙道內來產生蒸汽；設置汽化水套來產生低壓蒸汽；使用余熱發(fā)電等。高溫熔融爐渣可達到1300℃以上的溫度，利用風淬法產生的熱風可超過300℃，此熱風可用作助燃空氣或干燥物料等；而利用水淬法產生的熱水可超過80℃，此熱水可用作取暖。因此，設置余熱回收裝置是一項行之有效的節(jié)約有色冶金爐窯能源的途徑。

3.4采用先進的燃燒裝置

燃燒裝置的技術性能直接決定著燃料的燃燒情況，按照生產的具體情況來選擇恰當?shù)娜紵b置，可以將空氣和燃料充分地融合在一起，使霧化效果更加勻稱，并有效的降低因不完全燃燒而造成的損耗，是一個重要的節(jié)省有色冶金爐窯能源的途徑。

首先，應當將人工燒煤的爐窯更換成機械化燃燒裝置，或者使用風扇磨粉機，這樣除了可以操作人員的勞動強度實現(xiàn)有效的降低之外，還可以使燃料的燃燒更加完全，通常可以節(jié)約10～15%的能量。另外應當將先進的燒嘴應用于燃油爐窯中，例如自預熱燒嘴、平焰燒嘴以及高速燒嘴等，其可以將燃油和空氣均勻地融合在一起，達到更好的霧化效果。

4　結語

綜上所述，有色冶金爐窯是冶煉金屬一個最重要的設備，也是一個能耗最大的設備。通過大力推行煙氣余熱資源的綜合使用、采用先進的燃燒裝置、設置余熱回收裝置以及改進落后的冶煉技術，推行先進的技術等措施，必定可以達到節(jié)約我國有色冶金爐窯能源的目的。

［1］李煥枝.安鋼高爐沖渣水余熱利用現(xiàn)狀與節(jié)能減排展望［J］.資源節(jié)約與環(huán)保，2016（06）.

［2］朱斌帥，陳飛飛.高爐沖渣水余熱利用技術分析與思考［J］.發(fā)電與空調，2014（02）.

［3］鄧沙寧.隔板式沉降室在冶金爐窯收塵系統(tǒng)的應用［J］.湖南有色金屬，2011（06）.

［4］錢 清.試論隔板式沉降室在冶金爐窯收塵系統(tǒng)的應用［J］.價值工程，2015（12）.

TF806

A

2095-2066（2016）26-0265-02

2016-9-2

彭天照（1983-），江西萍鄉(xiāng)人，2008年畢業(yè)于昆明理工大學有色金屬冶金碩士研究生，主要從事冶金事業(yè)工作。