彭天照（中國瑞林工程技術(shù)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(shù)有限公司，江西南昌330000）

隨著社會的不斷進(jìn)步以及經(jīng)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(shè)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(shè)備，因此對有色冶金爐窯的節(jié)能潛力及措施進(jìn)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(biāo)進(jìn)行介紹，同時對有色冶金爐窯的節(jié)能潛力進(jìn)行了分析，并對有色冶金爐窯的節(jié)能途徑和措施進(jìn)行了探討，可供參考。

有色冶金爐窯；節(jié)能；措施

引言

當(dāng)前國內(nèi)有色冶金爐窯的設(shè)備相對都比較落后，技術(shù)指標(biāo)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(yán)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(jìn)行分析，并探尋相應(yīng)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(jìn)而達(dá)到推動國民經(jīng)濟發(fā)展的目的。

1　有色冶金爐窯的基本情況和評價指標(biāo)

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(chǎn)設(shè)備就是工業(yè)爐窯，其也是能耗最高的設(shè)備［1］。當(dāng)前我國的有色冶金爐窯大多數(shù)都是設(shè)計于20世紀(jì)60、70年代的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，此類設(shè)備不僅缺乏合理的燃燒裝置、爐型結(jié)構(gòu)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(zhǔn)確地對爐窯的熱狀態(tài)加以把控，主要體現(xiàn)在單位產(chǎn)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(jìn)行改善，可依舊無法滿足快速發(fā)展的生產(chǎn)力需求。與工業(yè)發(fā)達(dá)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(dāng)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(jìn)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(fēng)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(dá)到了國外的先進(jìn)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(biāo)

有色冶金爐窯的電能或燃燒使用率會因爐窯的結(jié)構(gòu)、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(shù)經(jīng)濟評價指標(biāo)主要包括回收率、原材料損耗、生產(chǎn)率及爐齡等。而有色冶金爐窯的能源損耗評價指標(biāo)主要包括余熱回收率、熱效率及單位產(chǎn)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(jié)果的分析可知，應(yīng)當(dāng)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(yīng)當(dāng)對原材料中硫的氧化反應(yīng)所產(chǎn)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(yīng)生產(chǎn)工藝的需求。

（2）應(yīng)當(dāng)充分使用余熱資源來對入爐物料及空氣進(jìn)行預(yù)熱，從而使燃燒的損耗量減少。

（3）應(yīng)當(dāng)對燃料的完全燃燒程度加以提升，以促使燃料的化學(xué)能完全轉(zhuǎn)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(yīng)當(dāng)對國內(nèi)外最先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備及技術(shù)加以推廣及使用，同時還應(yīng)當(dāng)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(yīng)當(dāng)依據(jù)各個單位的實際狀況來構(gòu)建相應(yīng)的恰當(dāng)?shù)挠酂崾褂皿w系，以便最大程度地使用有色冶金爐窯產(chǎn)生的熱能，進(jìn)而使有色冶金爐窯的生產(chǎn)綜合能耗實現(xiàn)有效的減少。譬如，我國某冶煉廠的轉(zhuǎn)爐和閃速爐所產(chǎn)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(yīng)塔及上升煙道所需的燃燒空氣進(jìn)行預(yù)熱。經(jīng)過蒸汽再熱器及過熱器排出的煙氣在和精煉爐的保溫?zé)煔鈪R合之后，便流入熱風(fēng)爐用作干燥熱源，此種熱電聯(lián)產(chǎn)的形式可以使熱能充分利用，進(jìn)而使單位的節(jié)能效益實現(xiàn)最佳。

3.2改進(jìn)落后的冶煉技術(shù)，推行先進(jìn)的技術(shù)

如鼓風(fēng)爐煉銅流程及反射爐的煉銅流程，因為存在較大的鼓風(fēng)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(yán)重的污染，因此必須對此項冶煉技術(shù)加以改進(jìn)。而富氧熔煉是最容易實現(xiàn)的冶煉技術(shù)，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(jìn)環(huán)境條件之外，同時，其還只會產(chǎn)生較低的能耗，且擁有較高的生產(chǎn)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(chǎn)能力［4］。所以，應(yīng)當(dāng)將富氧熔煉技術(shù)當(dāng)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(chǎn)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(guān)廠進(jìn)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(dāng)前的生產(chǎn)規(guī)模，那么每年節(jié)省下來的標(biāo)準(zhǔn)煤應(yīng)不低于10000t。

此外，當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)煤來熔化掉那些殘極，而國外通常都是把殘極當(dāng)作冷料放入轉(zhuǎn)爐，這樣除了不會損耗燃料，還有利于把控轉(zhuǎn)爐的爐溫、提升轉(zhuǎn)爐粗銅的質(zhì)量、增加轉(zhuǎn)爐的使用年限。

3.3設(shè)置余熱回收裝置

當(dāng)下余熱資源回收利用的主要辦法包括：設(shè)置空氣預(yù)熱器來生產(chǎn)熱風(fēng)；設(shè)置冷卻水套來生產(chǎn)熱水；將余熱鍋爐設(shè)置于煙道內(nèi)來產(chǎn)生蒸汽；設(shè)置汽化水套來產(chǎn)生低壓蒸汽；使用余熱發(fā)電等。高溫熔融爐渣可達(dá)到1300℃以上的溫度，利用風(fēng)淬法產(chǎn)生的熱風(fēng)可超過300℃，此熱風(fēng)可用作助燃空氣或干燥物料等；而利用水淬法產(chǎn)生的熱水可超過80℃，此熱水可用作取暖。因此，設(shè)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(jìn)的燃燒裝置

燃燒裝置的技術(shù)性能直接決定著燃料的燃燒情況，按照生產(chǎn)的具體情況來選擇恰當(dāng)?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(yīng)當(dāng)將人工燒煤的爐窯更換成機械化燃燒裝置，或者使用風(fēng)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?？梢怨?jié)約10～15%的能量。另外應(yīng)當(dāng)將先進(jìn)的燒嘴應(yīng)用于燃油爐窯中，例如自預(yù)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(dá)到更好的霧化效果。

4　結(jié)語

綜上所述，有色冶金爐窯是冶煉金屬一個最重要的設(shè)備，也是一個能耗最大的設(shè)備。通過大力推行煙氣余熱資源的綜合使用、采用先進(jìn)的燃燒裝置、設(shè)置余熱回收裝置以及改進(jìn)落后的冶煉技術(shù)，推行先進(jìn)的技術(shù)等措施，必定可以達(dá)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(shù)分析與思考［J］.發(fā)電與空調(diào)，2014（02）.

［3］鄧沙寧.隔板式沉降室在冶金爐窯收塵系統(tǒng)的應(yīng)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(yīng)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(xué)有色金屬冶金碩士研究生，主要從事冶金事業(yè)工作。