銅冶煉企業(yè)單位產(chǎn)品能耗變化趨勢與標(biāo)準(zhǔn)修訂

林若虛｜文

本文分析了銅冶煉行業(yè)能耗變化的趨勢，并闡述了銅冶煉部分能耗修訂的要點及后續(xù)執(zhí)行思路，旨在以標(biāo)準(zhǔn)推動銅產(chǎn)業(yè)的綠色低碳發(fā)展。

2004 年—2023 年，隨著新裝備、新工藝的不斷應(yīng)用，我國銅冶煉行業(yè)的單位產(chǎn)品能耗整體保持穩(wěn)步下降的趨勢?！笆濉逼陂g，為使能耗限額標(biāo)準(zhǔn)切實反映現(xiàn)階段企業(yè)生產(chǎn)實際情況，對原能耗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂。本文分析了銅冶煉行業(yè)能耗變化的趨勢，并闡述了銅冶煉部分能耗修訂的要點及后續(xù)執(zhí)行思路，旨在以標(biāo)準(zhǔn)推動銅產(chǎn)業(yè)的綠色低碳發(fā)展。

銅冶煉單位產(chǎn)品能耗變化趨勢及分析

1.能耗變化趨勢

中國銅冶煉行業(yè)的發(fā)展自20 世紀(jì)80年代以來，一直在穩(wěn)步推進(jìn)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國銅冶煉行業(yè)的市場規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，到2023 年銅冶煉產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到1 300多萬噸，預(yù)計到2025年將達(dá)到1 400萬噸。

在“雙碳”目標(biāo)的背景下，我國各項環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，促使銅冶煉技術(shù)和裝備不斷升級，銅冶煉相關(guān)技術(shù)水平不斷提升。但是，近年來我國銅資源的持續(xù)高強度的需求，不僅加重了國內(nèi)銅精礦資源的日益短缺問題，另一方面，可供冶煉原料的品質(zhì)也參差不齊，品位波動較大，而品質(zhì)的降低將直接導(dǎo)致冶煉能耗的增加。對國內(nèi)銅冶煉企業(yè)入爐原料的調(diào)研結(jié)果顯示，絕大多數(shù)銅冶煉企業(yè)所使用的銅精礦平均入爐品位在逐年下降。與此同時，隨著國家對高能耗企業(yè)環(huán)保措施的重視程度日漸加劇，規(guī)模以上企業(yè)往往都配備了相對完備的廢物處置處理設(shè)備設(shè)施，這些環(huán)保設(shè)施的能耗一般會占到產(chǎn)品總能耗的3%～5%，甚至?xí)霈F(xiàn)更高的占比。此外，智能裝備的應(yīng)用雖然提高了有色行業(yè)整體的數(shù)字化水平，但也在一定程度上帶來了耗能的問題。

理論上，隨著原料品位的下降及配套設(shè)施的增加，單位產(chǎn)品的能耗也隨之增加，數(shù)據(jù)顯示，2012 年，我國的銅冶煉綜合能耗為424.29千克標(biāo)煤/噸；2023年，銅冶煉綜合能耗為213.6千克標(biāo)煤/噸。十年來，銅冶煉綜合能耗總體保持下降趨勢，且在2012年之后，銅冶煉行業(yè)的整體能耗呈現(xiàn)較為平穩(wěn)的波動態(tài)勢。

2.原因分析

目前，我國銅冶煉產(chǎn)業(yè)無論從規(guī)模、技術(shù)裝備、節(jié)能環(huán)保和資源利用等方面，都已位居世界前列，節(jié)能降碳技術(shù)的廣泛應(yīng)用抵消了上述導(dǎo)致能耗上升的不利影響，主要有以下幾方面原因：

第一，先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用和推廣。針對關(guān)鍵環(huán)節(jié)，國內(nèi)銅冶煉企業(yè)開展了高質(zhì)量陽極技術(shù)、電解槽綜合能源優(yōu)化、數(shù)字化智能電解槽、銅冶煉多金屬回收及能源高效利用、熔煉爐渣熱量高效回收等一批共性關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用。如重點推動短流程冶煉、旋浮煉銅、銅陽極純氧燃燒等節(jié)能低碳技術(shù)改造，在電解工藝段采用雙層覆蓋技術(shù)保溫，以及圍繞尾礦、大修渣、白煙塵、砷濾餅、酸泥等固體廢物，積極開展無害化處置利用技術(shù)開發(fā)和推廣等。

第二，裝備設(shè)施的改造和淘汰。如通過熔煉、精煉環(huán)集煙氣管路進(jìn)行優(yōu)化，可減少無組織煙氣外溢量，從而降低環(huán)保風(fēng)機負(fù)荷，達(dá)到減少用電量的目的。淘汰能耗高的風(fēng)機、水泵、電機等用能設(shè)備，推進(jìn)通用設(shè)備升級換代等。

第三，嚴(yán)格政策約束，淘汰落后低效產(chǎn)能。企業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)能、環(huán)保、質(zhì)量、安全技術(shù)等相關(guān)法律法規(guī)和《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》等政策，堅決淘汰落后低效的過剩產(chǎn)能。

除以上幾點外，產(chǎn)品能耗還受企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)率及管理水平影響，各企業(yè)實際生產(chǎn)水平不一，因此對其影響程度也是各不相同?？傮w而言，在以上措施的影響下，我國銅冶煉行業(yè)整體能耗水平在不斷下降，工藝水平在不斷進(jìn)步。

能耗標(biāo)準(zhǔn)修訂背景

“十三五”期間，為有效推進(jìn)銅、鉛、鋅等有色重金屬行業(yè)，尤其是冶煉行業(yè)的供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，推動行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，同時，為確保行業(yè)節(jié)能降碳工作的開展，引導(dǎo)全行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，工業(yè)和信息化部先后發(fā)布了《銅冶煉行業(yè)規(guī)范條件》（工業(yè)和信息化部公告2019年第35號）、《鉛鋅行業(yè)規(guī)范條件》（工業(yè)和信息化部公告2020年第7號）等有色金屬重點領(lǐng)域行業(yè)規(guī)范，對銅、鉛、鋅冶煉企業(yè)的能耗水平進(jìn)行嚴(yán)格管控。與此同時，國家發(fā)展改革委也發(fā)布了《關(guān)于發(fā)布<高耗能行業(yè)重點領(lǐng)域能效標(biāo)桿水平和基準(zhǔn)水平（2021年版）>的通知》（發(fā)改產(chǎn)業(yè)〔2021〕1609號）等文件，其中，對銅、鉛、鋅等重金屬冶煉能耗的標(biāo)桿值和基準(zhǔn)值進(jìn)行了限制和規(guī)定。以上文件的發(fā)布，均為順利開展工業(yè)企業(yè)節(jié)能監(jiān)察、加快推動能效“領(lǐng)跑者”企業(yè)的遴選工作奠定了基礎(chǔ)，旨在引導(dǎo)企業(yè)嚴(yán)格控制碳排放強度，減少碳排放量，為提升企業(yè)能效水平提供支持。

一直以來，節(jié)能降碳都是有色金屬行業(yè)的重點工作。此前，在重金屬領(lǐng)域，已陸續(xù)發(fā)布了GB 21248-2014《銅冶煉企業(yè)單位產(chǎn)品能源消耗限額》、GB 21249-2014《鋅冶煉企業(yè)單位產(chǎn)品能源消耗限額》等7項強制性國家標(biāo)準(zhǔn)以及YS/T 1412-2020《鈷冶煉企業(yè)單位產(chǎn)品能源消耗限額》1項推薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該批標(biāo)準(zhǔn)絕大多數(shù)標(biāo)齡已超過7年。隨著冶煉行業(yè)在“十三五”期間的快速發(fā)展，新工藝、新裝備得到全面應(yīng)用，環(huán)保等新理念也在迅速普及，因此，企業(yè)生產(chǎn)的能源消耗水平也在不斷提升。為了使能耗限額標(biāo)準(zhǔn)切實反映現(xiàn)階段企業(yè)生產(chǎn)實際情況，滿足《有色金屬工業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃》的要求，為企業(yè)未來發(fā)展提供思路，并為環(huán)保等監(jiān)管部門提供監(jiān)督和核查依據(jù)，同時，也為推動強制性能耗限額標(biāo)準(zhǔn)精簡整合進(jìn)程，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會（以下簡稱“國標(biāo)委”）整合修訂強制性國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，將以上8項重金屬領(lǐng)域單位產(chǎn)品能耗限額標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整合修訂，為確保標(biāo)準(zhǔn)的適用性，本次修訂增加了鉍單位產(chǎn)品能耗限額部分。整合后，標(biāo)準(zhǔn)GB 25323-2023《有色重金屬冶煉企業(yè)單位產(chǎn)品能源消耗限額》（以下簡稱“2023版標(biāo)準(zhǔn)”）目前已由國標(biāo)委于2023年5月23日發(fā)布，實施日期為2024年6月1日。以下部分主要對該標(biāo)準(zhǔn)中銅冶煉部分的修訂內(nèi)容進(jìn)行介紹。

修訂要點

1.能耗限額等級與限額值

2023版標(biāo)準(zhǔn)將單位產(chǎn)品能耗限額等級先進(jìn)值、準(zhǔn)入值及限定值分別更改為1級、2級及3級。在指標(biāo)的確定過程中，根據(jù)國家發(fā)展改革委及工業(yè)和信息化部對行業(yè)整體能耗水平的要求，也開展了廣泛和大量的行業(yè)數(shù)據(jù)調(diào)研工作，并基于行業(yè)實際生產(chǎn)情況對三個等級的指標(biāo)進(jìn)行了調(diào)整。

以銅冶煉企業(yè)為例，對國內(nèi)28家企業(yè)近三年的產(chǎn)量及能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行了調(diào)研，2021年，該28家銅冶煉企業(yè)產(chǎn)量總和約為763.2萬噸，占全國產(chǎn)量的72.8%，且年產(chǎn)量絕大部分超過10萬噸/年，基本可反映出我國銅冶煉行業(yè)實際水平。能耗等級的劃分按照累積5%、20%及80%原則進(jìn)行，在實際指標(biāo)修訂過程中，根據(jù)企業(yè)實際生產(chǎn)水平及行業(yè)集中度對比例進(jìn)行調(diào)整，使實際指標(biāo)體現(xiàn)當(dāng)前銅冶煉發(fā)展的真實水平，并且也可達(dá)到嚴(yán)格控制企業(yè)能源消耗水平、鼓勵先進(jìn)工藝、淘汰落后產(chǎn)能的目的。經(jīng)過調(diào)整，指標(biāo)均有明顯的降低（見表1和表2）。

表1 銅精礦冶煉工藝銅冶煉單位產(chǎn)品能耗限額等級（kgce/t)

表2 粗、雜銅冶煉工藝銅冶煉單位產(chǎn)品能耗限額等級（kgce/t)

需注意的是，本次修訂在粗雜銅冶煉部分對原料的界定進(jìn)行了明確，即當(dāng)入爐原料平均銅含量大于等于97.5%時，屬于粗銅冶煉工藝；當(dāng)入爐原料平均銅含量小于97.5%時，屬于雜銅冶煉工藝，如此可進(jìn)一步簡化原料歸類，使標(biāo)準(zhǔn)在實際使用過程中便于操作。

2.考核原則

2023版標(biāo)準(zhǔn)中明確了能耗的考核原則，即：當(dāng)企業(yè)同時具備全部工序時，應(yīng)按最終產(chǎn)出單位產(chǎn)品綜合能耗指標(biāo)考核；當(dāng)企業(yè)具備部分工序時，應(yīng)按所具備的各工序產(chǎn)出單位產(chǎn)品綜合能耗指標(biāo)單獨進(jìn)行考核；當(dāng)企業(yè)進(jìn)行多品種產(chǎn)品生產(chǎn)時，應(yīng)分別按各產(chǎn)品所對應(yīng)的單位產(chǎn)品綜合能耗指標(biāo)單獨進(jìn)行考核。

增加的部分進(jìn)一步使考核的目標(biāo)得到明確，企業(yè)生產(chǎn)何種產(chǎn)品，就使用所對應(yīng)產(chǎn)品的能耗指標(biāo)進(jìn)行考核，這樣可有效避免核算漏洞，如部分企業(yè)未具備所有工序卻按全流程工序進(jìn)行計算，會使計算得到的能耗水平明顯下降。同時，該部分也進(jìn)一步為2014版標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品產(chǎn)量的規(guī)定條款提供支撐，再次明確了能耗指標(biāo)的計算原則應(yīng)以生產(chǎn)得到的產(chǎn)品為準(zhǔn)。

3.冷料的處理方式

本次修訂過程中，明確了銅冶煉過程中加入冷料后的處理和計算方式。如吹煉工序能耗，具體過程為從冰銅開始到產(chǎn)出粗銅為止，包括包子吊、轉(zhuǎn)爐或其他吹煉爐及相關(guān)配套系統(tǒng)等消耗的各種能源量。修訂增加了在本工序中投入外購粗、雜銅，統(tǒng)計時需剔除外購粗、雜銅產(chǎn)出粗銅產(chǎn)量和相應(yīng)的能耗。因此，標(biāo)準(zhǔn)明確了在本工序中投入外購冷料的，統(tǒng)計時需按投入外購冷料與產(chǎn)出產(chǎn)品的比例剔除相對應(yīng)的能耗和產(chǎn)品的產(chǎn)量。具體的計算方法為：冷銅熔化需要的能耗按熱平衡方式計算，設(shè)備運行能耗按冷銅與銅精礦含銅比例分?jǐn)?，冷銅包括轉(zhuǎn)爐中加入的雜銅、粗銅、回用的殘極等銅原料。

對冷料處理方式的明確，可以正確評估現(xiàn)有銅冶煉企業(yè)在生產(chǎn)過程中的實際能耗水平，可有效避免重復(fù)計算的問題，同時，也可進(jìn)一步區(qū)分原生礦冶煉與再生料冶煉，有效引導(dǎo)銅冶煉產(chǎn)業(yè)的規(guī)范運行。

總結(jié)

鑒于能耗指標(biāo)將作為確定高耗能行業(yè)重點領(lǐng)域能效標(biāo)桿水平和基準(zhǔn)水平，以及加快重金屬重點領(lǐng)域階梯電價政策落地實施的重要依據(jù)，本次有色重金屬冶煉產(chǎn)品能耗標(biāo)準(zhǔn)的修訂，也可確保有色重金屬冶煉產(chǎn)品能耗限額指標(biāo)的科學(xué)性和客觀性，使標(biāo)準(zhǔn)符合有色重金屬冶煉企業(yè)實際生產(chǎn)情況，有效推動行業(yè)節(jié)能降耗工作的開展。通過該9種重金屬產(chǎn)品能耗標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布和實施，將使現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用能結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，特別是在銅冶煉領(lǐng)域，能源資源利用效率將大幅提升，推動形成一批新的節(jié)能、低碳型綠色冶煉工廠。本次修訂也將指導(dǎo)國內(nèi)重金屬企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)，淘汰落后產(chǎn)能和工藝裝備，推動高效節(jié)能技術(shù)水平的提高，最終加快行業(yè)“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)。同時，也需進(jìn)一步加強標(biāo)準(zhǔn)實施效果的調(diào)研和評價，作為強制性國家標(biāo)準(zhǔn)，將直接引導(dǎo)未來幾年國內(nèi)銅冶煉企業(yè)乃至重金屬冶煉企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因此，需全面和深入了解標(biāo)準(zhǔn)實施后所起到的實際作用，評估標(biāo)準(zhǔn)的實時適用性，做到及時調(diào)整和完善，使標(biāo)準(zhǔn)真正落到實處。