金冠銅業(yè)蒸汽平衡研究分析

劉嚴(yán)

（銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司金冠銅業(yè)分公司,安徽 銅陵 244000）

引言

金冠銅業(yè)分公司分期建設(shè)了“雙閃”和“奧爐”項(xiàng)目。兩廠區(qū)是以銅冶煉方式不同而區(qū)分，“雙閃”工程是以閃速熔煉、閃速吹煉工藝為代表的冶煉技術(shù)。“奧爐”工程是以頂吹浸沒式熔煉工藝為代表的冶煉技術(shù)。前期，兩廠區(qū)蒸汽管道獨(dú)立運(yùn)行，導(dǎo)致兩廠區(qū)用汽不平衡，利用效率低，造成了極大浪費(fèi)，通過采取措施，大大提高蒸汽利用，降低了成本。

一、雙閃和奧爐廠區(qū)蒸汽使用狀況分析

（一）奧爐廠區(qū)蒸汽來源

奧爐廠區(qū)蒸汽主要來源四個(gè)地點(diǎn)，分別是：奧爐余熱鍋爐、轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐、硫酸熱管鍋爐、熱電廠過熱蒸汽。奧爐余熱鍋爐平均產(chǎn)汽為5.0MPa，50t/h，轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐平均產(chǎn)汽為5.0MPa，15t/h，硫酸熱管鍋爐產(chǎn)氣量為1.35MPa，15t/h，熱電廠過熱蒸汽平均補(bǔ)充量為1.27MPa，10t/h。

奧爐蒸汽管網(wǎng)共有三種壓力蒸汽管道組成，高壓蒸汽管道實(shí)際運(yùn)行壓力4.6MPa。中壓蒸汽管道實(shí)際運(yùn)行壓力1.35MPa。低壓蒸汽管道實(shí)際運(yùn)行壓力為0.5MPa，低壓蒸汽來源于高壓和中壓減壓蒸汽。

（二）奧爐廠區(qū)蒸汽用戶

高壓蒸汽用戶為奧爐余熱發(fā)電機(jī)組，中壓蒸汽用戶為秦風(fēng)制氧，低壓蒸汽用戶為硫酸車間、電解車間、熔煉車間、多金屬回收車間及生產(chǎn)準(zhǔn)備中心區(qū)域等。

奧爐余熱發(fā)電機(jī)組平均用汽為43t/h，秦風(fēng)制氧用汽量為2t/h，硫酸脫硫用低壓蒸汽13t/h，硫酸熱管鍋爐除氧器用汽量為3t/h，硫酸廢酸廢水用汽量為2t/h，熔煉鍋爐除氧器用汽量為15t/h，電解和凈液用汽為4t/h，生產(chǎn)準(zhǔn)備中心用汽為1t/h，多金屬回收車間用汽2t/h。

（三）雙閃廠區(qū)蒸汽來源

雙閃廠區(qū)蒸汽主要來源五個(gè)地點(diǎn)，分別是：FSFB 余熱鍋爐、FCFB 余熱鍋爐、硫酸中壓熱管鍋爐、硫酸低壓熱管鍋爐。其中閃速熔煉余熱鍋爐及閃速吹煉余熱鍋爐實(shí)際運(yùn)行壓力均6.0MPa。硫酸中壓熱管鍋爐實(shí)際運(yùn)行壓力為2.5MPa。硫酸低壓熱管鍋爐實(shí)際運(yùn)行壓力為0.7MPa。

FSFB 余熱鍋爐平均產(chǎn)汽為6.0MPa 55t/h，F(xiàn)CFB 余熱鍋爐平均產(chǎn)汽為6.0MPa，25t/h，硫酸中壓熱管鍋爐共兩臺，兩臺產(chǎn)汽合計(jì)為2.5MPa 18t/h，硫酸低壓熱管鍋爐有兩臺，每臺產(chǎn)汽為0.7MPa 10t/h。

雙閃蒸汽管網(wǎng)由高壓、中壓、低壓三路蒸汽管道組成，高壓蒸汽管道實(shí)際運(yùn)行壓力5.5MPa。中壓蒸汽管道實(shí)際運(yùn)行壓力2.1MPa。低壓蒸汽管道實(shí)際運(yùn)行壓力為0.6MPa。

（四）雙閃廠區(qū)蒸汽用戶

高壓蒸汽用戶為雙閃1#余熱發(fā)電機(jī)組，中壓蒸汽用戶分別為閃速熔煉動(dòng)力機(jī)、1#蒸汽干燥、2#蒸汽干燥、2 萬制氧蒸汽加熱器和3.5 萬制氧蒸汽加熱器。低壓蒸汽用戶為2#余熱發(fā)電機(jī)組、電解車間、鍋爐除氧器、生產(chǎn)準(zhǔn)備中心等。

雙閃1#余熱發(fā)電機(jī)組平均進(jìn)汽量為78t/h，中壓減壓閥組進(jìn)汽量為34t/h，閃速熔煉動(dòng)力機(jī)用中壓蒸汽18t/h，1#蒸汽干燥用汽量為22t/h，2#蒸汽干燥用汽量為16t/h，2 萬制氧蒸汽加熱器用汽量為1/h，3.5 萬制氧蒸汽加熱器用汽量為1.5/h，2#余熱發(fā)電用汽為50t/h，電解車間用汽為9t/h，鍋爐除氧器用汽為4t/h，生產(chǎn)準(zhǔn)備中心用氣為1.5t/h，富余的10t/h 蒸汽進(jìn)入卸載冷凝器回收利用。

二、金冠銅業(yè)兩廠區(qū)蒸汽平衡問題

金冠銅業(yè)兩廠區(qū)合并以來，高、中、低壓蒸汽管道均獨(dú)立運(yùn)行，造成部分蒸汽放空或設(shè)備因缺汽而停運(yùn)，造成經(jīng)濟(jì)損失?，F(xiàn)對兩廠區(qū)蒸汽使用情況進(jìn)行全面研究，平衡兩廠區(qū)蒸汽使用，優(yōu)化管道設(shè)計(jì)，提出優(yōu)化解決方案。

（一）奧爐廠區(qū)蒸汽問題

1.高壓蒸汽供汽不穩(wěn)定。轉(zhuǎn)爐冶煉工藝流程分為S1、S2、B1、B2共四期，在轉(zhuǎn)爐期交換期間進(jìn)入轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐煙氣量大大減少，造成轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐所產(chǎn)高壓蒸汽流量快速下降至零。高壓蒸汽流量減少，不僅影響余熱發(fā)電運(yùn)行還間接導(dǎo)致低壓蒸汽量減少，影響硫酸車間脫硫效果，易造成環(huán)保事件。

2.熱電廠過熱蒸汽供應(yīng)不穩(wěn)定。熱電廠因熱用戶多，需平衡各用汽點(diǎn)用汽量，經(jīng)常限制奧爐廠區(qū)用汽或停供，嚴(yán)重影響奧爐生產(chǎn)，奧爐缺少蒸汽不得不將汽輪機(jī)停機(jī)，保證廠區(qū)正常用汽。

3.硫酸脫硫蒸汽壓力要求高。奧爐硫酸脫硫要求低壓蒸汽壓力較高，最低要求0.45MPa，這就要求低壓管網(wǎng)壓力需保持在0.45MPa 以上，由于奧爐蒸汽不穩(wěn)定，給奧爐蒸汽管網(wǎng)調(diào)控帶來很大壓力，轉(zhuǎn)爐鍋爐蒸汽受工藝影響，無法穩(wěn)定低壓蒸汽壓力。

（二）雙閃廠區(qū)蒸汽問題

夏季雙閃蒸汽富余放空。夏季雙閃廠區(qū)正常生產(chǎn)時(shí)低壓蒸汽充足或少量富余，經(jīng)常出現(xiàn)低壓蒸汽放空的情況，放空量約10t/h,造成蒸汽浪費(fèi)。

三、蒸汽不平衡解決對策

結(jié)合雙閃、奧爐兩廠區(qū)蒸汽使用特點(diǎn)，優(yōu)化崗位操作，改進(jìn)部分工藝管道，使奧爐雙閃兩廠區(qū)蒸汽平衡問題取得了良好效果！

（一）利用雙閃廠區(qū)蒸汽對奧爐蒸汽使用進(jìn)行補(bǔ)充

因?yàn)殡p閃廠區(qū)蒸汽較充足，有10t/h 蒸汽無法利用，放空或進(jìn)入卸載冷凝器會(huì)造成蒸汽浪費(fèi)，而奧爐廠區(qū)蒸汽不足，需從熱電廠購買一次蒸汽進(jìn)行補(bǔ)充，奧爐余熱發(fā)電也無法高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。因此在雙閃、奧爐兩廠區(qū)交界處設(shè)置型號為DC420-01-150-250-1T 的減壓閥組將雙閃中壓蒸汽引至奧爐，設(shè)計(jì)參數(shù)為：進(jìn)口蒸汽壓力P1(MPa)2.45（g），出口蒸汽壓力P2(MPa)1.6（g），進(jìn)口蒸汽溫度（℃）225，出口蒸汽溫度（℃）208，出口蒸汽流量Q（t/h）30。奧爐廠區(qū)采用雙閃蒸汽，減少熱電廠一次蒸汽使用，滿足奧爐生產(chǎn)及發(fā)電需要。

（二）將硫酸脫硫用汽改為中壓管路供汽

脫硫用汽量平均約為13t/h，與奧爐熱管鍋爐產(chǎn)汽量相差不多，基本滿足脫硫用汽需求。硫酸脫硫用汽單獨(dú)由中壓蒸汽管路提供，中壓蒸汽減壓后供脫硫使用。雙閃蒸汽和動(dòng)力中心高壓減壓蒸汽作為中壓蒸汽管路備用汽源，當(dāng)熱管鍋爐蒸汽量不能滿足脫硫用汽時(shí)，由雙閃中壓蒸汽進(jìn)行補(bǔ)充，仍不滿足時(shí)，由動(dòng)力中心高壓蒸汽減壓成中壓蒸汽進(jìn)行補(bǔ)充。低壓蒸汽不再提供蒸汽至脫硫，只保證奧爐廠區(qū)電解車間、熔煉車間、多金屬回收車間等其他低壓蒸汽用戶需求。

四、兩廠區(qū)蒸汽平衡實(shí)施效果

（一）外購熱電廠一次蒸汽量明顯減少，降低生產(chǎn)成本

金冠銅業(yè)機(jī)動(dòng)能源部統(tǒng)計(jì)，2020年1-4月外購一次蒸汽量為21559噸，2021年1-4月外購蒸汽量為11926 噸，2021 年相較于2020 年減少了9633 噸。

（二）優(yōu)化雙閃及奧爐廠區(qū)發(fā)電能力，保持發(fā)電平穩(wěn)增加

金冠銅業(yè)機(jī)動(dòng)能源部統(tǒng)計(jì)，奧爐和雙閃廠區(qū)2021 年1-4 月發(fā)電量為2978.87 萬KWH，2020 年1-4 月發(fā)電量為2849.29 萬KWH，增加約129.58 萬KWH，均完成了2021年月度計(jì)劃指標(biāo)。

結(jié)語

本項(xiàng)目通過探索兩種銅冶煉工藝下的蒸汽平衡利用研究，合理調(diào)配使用各壓力等級蒸汽，實(shí)現(xiàn)兩廠區(qū)蒸汽平衡利用，保證蒸汽管道壓力穩(wěn)定，滿足脫硫用汽需求，取得良好經(jīng)濟(jì)效益。