8 - Chapiter 5

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1 第 5 章 有 色 金 属 行 业 重 点 能 效 技 术 与 应 用 案 例 5.1 行 业 发 展 概 况 有 色 金 属 工 业 是 发 展 国 民 经 济 提 高 人 民 生 活 水 平 和 维 护 国 家 安 全 的 基 础 性 原 材 料 工 业, 是 以 开 发 利 用 矿 产 资 源 为 主 的 传 统 产 业 有 色 金 属 的 发 展 与 消 费 水 平 已 成 为 衡 量 一 个 国 家 社 会 进 步 的 重 要 标 志 中 国 有 色 金 属 工 业 经 过 五 十 多 年 的 建 设, 特 别 是 近 二 十 年 的 快 速 发 展, 十 种 常 用 有 色 金 属 的 产 量 已 于 2002 年 超 过 美 国 当 年 的 产 量, 跃 居 世 界 第 一 2007 年 中 国 十 种 有 色 金 属 产 量 达 到 2370 万 吨, 已 连 续 6 年 总 产 量 居 世 界 第 一 十 种 有 色 金 属 产 量 中, 铜 万 吨, 铝 万 吨, 铅 万 吨, 锌 万 吨, 镍 万 吨, 锡 万 吨, 锑 万 吨, 汞 798 吨, 镁 万 吨, 海 绵 钛 4.52 万 吨 科 技 进 步 是 中 国 有 色 金 属 工 业 快 速 发 展 的 主 要 支 撑 力 量 改 革 开 放 以 来, 在 国 家 的 支 持 下, 经 过 持 续 科 技 攻 关 与 开 发 创 新, 有 色 金 属 工 业 主 要 生 产 领 域 采 矿 选 矿 冶 炼 和 加 工 方 面 的 技 术 和 装 备 已 经 大 大 缩 短 了 与 国 外 的 差 距, 特 别 是 大 型 骨 干 企 业 主 要 生 产 工 序 的 技 术 装 备 己 经 达 到 或 接 近 国 际 先 进 水 平 十 一 五 以 来, 国 务 院 发 布 了 加 强 节 能 工 作 的 决 定, 制 定 了 促 进 节 能 减 排 的 一 系 列 政 策 措 施 有 色 金 属 工 业 是 资 源 和 能 源 消 耗 行 业, 加 强 节 能 减 排 和 资 源 综 合 利 用 对 有 色 金 属 工 业 提 高 效 益 和 可 持 续 发 展 具 有 重 要 意 义 近 年 来, 国 家 通 过 政 策 引 导 技 术 改 造 结 构 调 整, 有 色 金 属 行 业 主 要 产 品 单 位 能 耗 大 幅 下 降, 一 些 主 要 的 技 术 经 济 指 标 接 近 或 达 到 世 界 先 进 水 平, 大 大 提 高 了 中 国 有 色 金 属 工 业 的 国 际 竞 争 力 5.2 能 源 消 耗 现 状 2005 年 中 国 有 色 金 属 工 业 年 消 费 标 准 煤 超 过 8000 万 吨, 约 占 国 内 能 源 消 费 总 量 的 3.8%, 占 国 内 企 业 能 源 消 费 总 量 的 6% 按 照 2005 年 综 合 能 耗 指 标 和 技 术 经 济 指 标 进 行 推 算, 冶 炼 产 品 总 能 耗 为 万 吨 标 煤, 占 能 源 总 消 费 量 的 67.37%, 其 中 铜 冶 炼 总 能 耗 万 吨 标 煤, 铝 冶 炼 总 能 耗 万 吨 标 煤, 铅 冶 炼 总 能 耗 万 吨 标 煤, 精 锌 冶 炼 总 能 耗 万 吨 标 煤, 电 锌 总 能 耗 万 吨 标 煤, 分 别 占 能 源 总 消 费 量 的 1.55% 53.24% 1.39% 1.66% 和 3.83%; 氧 化 铝 总 能 耗 为 万 吨 标 煤, 占 能 源 总 消 费 量 的 9.78%; 加 工 材 总 能 耗 为 万 吨, 占 能 源 总 消 费 量 的 9.7%, 其 中 铜 加 工 材 总 能 耗 万 吨 标 煤, 铝 加 工 材

2 总 能 耗 万 吨 标 煤, 分 别 占 能 源 总 消 费 量 的 4.15% 和 5.55%; 矿 山 产 品 总 能 耗 为 万 吨 标 煤, 占 能 源 总 消 费 量 的 4.68% 2007 年 中 国 有 色 金 属 工 业 综 合 能 源 消 费 量 7411 万 吨 标 准 煤 ( 由 于 折 标 系 数 变 化 与 2005 年 无 可 比 性, 折 标 系 数 由 老 系 数 千 克 标 煤 /kwh 调 为 新 系 数 千 克 标 煤 /kwh) 十 五 时 期, 经 过 大 规 模 的 技 术 改 造 和 淘 汰 落 后 生 产 能 力, 有 色 金 属 工 业 节 能 降 耗 成 效 显 著 2007 年 有 色 金 属 工 业 主 要 产 品 单 位 能 耗 继 续 下 降, 一 些 主 要 技 术 经 济 指 标 接 近 或 达 到 世 界 先 进 水 平 2000~2007 年 主 要 有 色 金 属 能 耗 指 标 见 表 5.1 表 ~2007 年 主 要 有 色 金 属 能 耗 指 标 主 要 有 色 金 属 能 耗 指 标 品 种 单 位 2000 年 2001 年 2004 年 2005 年 2006 年 2007 年 铜 冶 炼 综 合 能 耗 千 克 / 吨 氧 化 铝 综 合 能 耗 千 克 / 吨 铝 锭 综 合 交 流 电 耗 kwh/ 吨 铅 冶 炼 综 合 能 耗 千 克 / 吨 锌 冶 炼 电 解 锌 千 克 / 吨 综 合 能 耗 精 锌 千 克 / 吨 锡 冶 炼 综 合 能 耗 千 克 / 吨 锑 冶 炼 综 合 能 耗 千 克 / 吨 铜 加 工 材 综 合 能 耗 千 克 / 吨 铝 加 工 材 综 合 能 耗 千 克 / 吨 铝 锭 综 合 交 流 电 耗 已 达 到 国 际 原 铝 协 会 制 定 的 2010 年 节 能 目 标 2003 年 3 月, 中 国 有 色 金 属 工 业 协 会 在 国 家 发 展 改 革 委 国 家 环 保 总 局 的 支 持 下, 在 电 解 铝 行 业 内 率 先 发 起 有 影 响 的 8 家 骨 干 企 业 带 头 淘 汰 落 后 自 焙 槽 生 产 工 艺, 并 提 出 了 到 2005 年 末 淘 汰 落 后 自 焙 槽 生 产 工 艺 的 目 标 到 2005 年 底, 全 国 基 本 淘 汰 了 落 后 自 焙 槽 生 产 工 艺, 共 淘 汰 自 焙 槽 产 能 154 万 吨, 仅 此 按 产 能 替 代 计 算, 年 节 电 18.9 亿 度, 取 得 了 明 显 的 效 果 2005 年 中 国 铝 锭 综 合 交 流 电 耗 下 降 到 14575kWh/ 吨, 比 2000 年 下 降 905kWh/ 吨 2006 年 中 国 铝 锭 综 合 交 流 电 耗 14697kWh/ 吨, 比 2000 年 下 降 783kWh/ 吨 2007 年 中 国 铝 锭 综 合 交 流 电 耗 14441kWh/ 吨, 实 现 了 国 际 原 铝 协 会 制 定 的 铝 锭 综 合 交 流 电 耗 到 2010 年 降 低 到

3 14600kWh/ 吨 的 节 能 目 标, 见 图 5.1 千 瓦 时 / 吨 年 份 图 年 铝 锭 综 合 交 流 电 耗 变 化 趋 势 氧 化 铝 综 合 能 耗 降 到 1000 千 克 标 煤 / 以 下 十 五 时 期, 新 建 项 目 均 采 用 低 能 耗 的 拜 耳 法 生 产 工 艺, 单 位 产 品 能 耗 比 烧 结 法 降 低 一 半 以 上 2005 年 氧 化 铝 综 合 能 耗 首 次 降 到 1000 千 克 标 煤 / 吨 以 下, 为 千 克 标 煤 / 吨, 比 2000 年 下 降 214 千 克 标 煤 / 吨, 下 降 17.7% 2007 年 中 国 氧 化 铝 平 均 综 合 能 耗 为 千 克 标 煤 / 吨 趋 势 见 图 5.2 千 克 / 吨 年 份 图 年 氧 化 铝 综 合 能 耗 变 化 趋 势 铜 冶 炼 骨 干 企 业 综 合 能 耗 已 接 近 或 达 到 国 际 先 进 水 平 随 着 铜 冶 炼 骨 干 企 业 不 断 进 行 技 术 改 造, 先 进 工 艺 生 产 所 占 份 额 不 断 扩 大, 能 耗 不 断 降 低 2005 年 铜 冶 炼 综 合 能 耗 降 到 千 克 标 煤 / 吨, 比 2000 年 下 降 千 克 标 煤 / 吨, 下 降 42.6% 2007 年 中 国 铜 冶 炼 综 合 能 耗 大 幅 度 下 降 到 485.8

4 千 克 标 煤 / 吨, 见 图 5.3 千 克 / 吨 图 5.3 年 份 年 铜 冶 炼 综 合 能 耗 变 化 趋 势 铅 锌 冶 炼 综 合 能 耗 均 呈 下 降 趋 势 2005 年 铅 冶 炼 综 合 能 耗 降 到 千 克 标 煤 / 吨, 比 2000 年 下 降 66.4 千 克 标 煤 / 吨, 下 降 幅 度 为 9.2% 2005 年 电 解 锌 综 合 能 耗 降 到 千 克 标 煤 / 吨, 比 2000 年 下 降 千 克 标 煤 / 吨, 下 降 幅 度 为 15.3% 2007 年 中 国 铅 锌 行 业 技 术 进 步 继 续 取 得 重 要 进 展, 铅 锌 冶 炼 综 合 能 耗 均 呈 下 降 态 势 几 个 具 有 世 界 先 进 水 平 的 铅 锌 冶 炼 技 术 得 到 工 业 化 应 用, 行 业 平 均 技 术 和 装 备 水 平 相 应 提 高 云 南 冶 金 集 团 引 进 的 艾 萨 炉 炼 铅 技 术 获 得 成 功, 具 有 中 国 自 主 知 识 产 权 的 SKS 氧 气 底 吹 鼓 风 炉 炼 铅 技 术 继 续 在 国 内 迅 速 普 及 ; 氧 压 浸 出 炼 锌 工 艺 研 究 和 工 业 化 应 用 取 得 突 破 2007 年 铅 冶 炼 综 合 能 耗 降 到 千 克 标 煤 / 吨, 比 2005 年 下 降 15.8%, 详 见 图 5.4 千 克 / 吨 年 份 图 年 铅 冶 炼 综 合 能 耗 变 化 趋 势

5 2007 年 电 解 锌 综 合 能 耗 为 千 克 标 煤 / 吨, 与 2006 年 相 比 下 降 14.8% 下 降 趋 势 见 图 5.5 千 克 / 吨 年 份 图 年 电 解 锌 综 合 能 耗 变 化 趋 势 锡 冶 炼 综 合 能 耗 稳 定 下 降, 锑 基 本 稳 定 2007 年 锡 冶 炼 综 合 能 耗 为 千 克 标 煤 / 吨, 下 降 趋 势 见 图 5.6 千 克 / 吨 年 份 图 年 锡 冶 炼 综 合 能 耗 变 化 趋 势 锑 冶 炼 综 合 能 耗 与 2000 年 相 比 也 有 大 幅 下 降 2007 年 锑 冶 炼 综 合 能 耗 降 到 千 克 标 煤 / 吨, 趋 势 见 图 5.7

6 千 克 / 吨 年 份 图 年 锑 冶 炼 综 合 能 耗 变 化 趋 势 5.3 有 色 金 属 行 业 重 点 节 能 技 术 概 述 有 色 金 属 行 业 主 要 产 品 的 能 耗 状 况 及 其 适 用 节 能 技 术 的 节 能 量 和 技 术 经 济 分 析 等 如 表 5.2 所 示

7 表 5.2 有 色 金 属 行 业 主 要 产 品 能 耗 及 其 适 用 节 能 技 术 产 品 产 品 能 耗 节 能 技 术 技 术 内 容 简 述 适 用 条 件 典 型 节 能 量 典 型 投 资 额 投 资 回 收 期 市 场 潜 力 电 解 铝 到 2005 年 底, 全 国 基 本 淘 汰 了 落 后 自 焙 槽 生 产 工 艺 2005 年 中 国 铝 锭 综 合 交 流 电 耗 下 降 到 14575kWh/t, 比 2000 年 下 降 905kWh/t 2007 年 中 国 铝 锭 综 合 交 流 电 耗 14441kWh/t, 实 现 了 国 际 原 铝 协 会 制 定 的 铝 锭 综 合 交 流 电 耗 到 2010 年 降 低 到 14600kWh/t 的 节 能 目 标 新 型 阴 极 结 构 高 效 节 能 铝 电 解 技 术 与 装 备 工 程 该 技 术 集 中 了 铝 液 和 火 焰 焙 烧 的 优 点, 不 仅 提 高 了 电 解 槽 的 焙 烧 质 量, 而 且 大 大 缩 短 了 焙 烧 时 间, 降 低 了 能 耗 和 焙 烧 费 用 160kA 以 上 大 中 型 预 焙 槽 改 造 可 使 槽 电 压 降 低 0.3 伏 ; 电 流 效 率 平 均 提 高 1.36%; 直 流 电 耗 达 到 12281kWh/t 铝, 吨 铝 平 均 电 耗 下 降 1112kWh 对 于 一 个 30 万 吨 铝 厂, 每 年 可 节 电 3.3 亿 kwh 一 个 30 万 吨 电 解 铝 厂 技 改 投 资 为 1.8 亿 元, 平 均 单 台 电 解 槽 投 资 约 200 万 元 左 右 1.5 年 该 技 术 已 在 3 台 电 解 槽 上 进 行 试 验, 近 期 将 在 5 个 系 列 共 150 台 电 解 槽 上 应 用 假 定 未 来 3 年 推 广 到 30 家 企 业, 总 的 投 资 需 求 为 50 亿 元, 可 形 成 年 节 电 能 力 50 亿 kwh 铝 电 解 系 列 不 停 电 停 ( 开 ) 槽 技 术 及 装 备 通 过 对 铝 电 解 槽 大 电 流 动 态 转 换 过 程 分 析 与 研 究, 采 用 大 电 流 分 流 及 大 电 流 通 断 技 术 控 制 电 解 槽 大 电 流 转 移 动 态 过 程, 从 而 完 成 电 解 槽 在 全 电 流 状 态 下, 电 流 回 路 的 切 换, 实 现 不 停 电 大 修 适 用 于 所 有 的 电 解 铝 企 业, 小 容 量 单 台 设 备 也 适 合 电 解 铜 企 业 降 低 吨 铝 直 流 电 耗 40kWh 以 上, 增 产 1.2% 左 右 一 个 25 万 吨 电 解 铝 厂 每 年 可 节 电 1000 万 kwh, 增 加 铝 产 量 3000 多 吨 一 个 25 万 吨 电 解 铝 厂 节 能 技 改 投 资 额 万 元 0.5 年 左 右 目 前, 已 有 二 十 多 家 电 解 铝 厂 进 行 了 工 业 应 用 若 全 部 推 广, 总 的 资 金 需 求 为 5 亿 元, 可 形 成 年 节 电 能

8 力 8 亿 kwh, 节 约 重 油 5 万 吨 铝 电 解 用 铝 钢 复 合 结 构 阳 极 钢 爪 等 节 能 装 置 通 过 降 低 铝 电 解 槽 阳 极 导 电 装 置 结 构 的 传 导 电 阻, 达 到 降 低 电 解 铝 的 生 产 电 耗 的 目 的 同 时, 通 过 消 除 现 通 用 的 弧 板 压 接 式 小 盒 卡 具 对 铝 导 杆 压 接 沟 痕, 减 少 铝 导 杆 与 阳 极 大 母 线 的 接 触 压 降, 以 实 现 降 低 电 解 铝 的 生 产 电 耗 大 型 电 解 铝 企 业 可 使 传 导 电 压 降 平 均 降 低 20 mv, 吨 铝 可 节 电 约 320kWh 一 个 20 万 吨 规 模 的 电 解 铝 厂 每 年 可 降 低 电 耗 6400 万 kwh 一 个 20 万 吨 规 模 的 电 解 铝 厂 技 改 投 资 为 1500 万 元 0.5 年 未 来 3~ 5 年 内 在 全 国 30 家 大 型 企 业 进 行 推 广, 总 的 投 资 需 求 4.5 亿 元, 可 形 成 年 节 电 能 力 19.2 亿 kwh 氧 化 铝 十 五 时 期, 新 建 项 目 均 采 用 低 能 耗 的 拜 耳 法 生 产 工 艺 2005 年 氧 化 铝 综 合 能 耗 首 次 降 到 1000kgce/t 以 下, 比 2000 年 下 降 214kgce/t, 下 降 17.7% 2007 年 中 国 氧 化 铝 平 均 综 合 能 耗 为 868.1kgce/t 铜 冶 炼 2005 年 铜 冶 炼 综 合 能 耗 降 到 kgce/t, 比 2000 年 下 降 有 色 冶 金 烟 气 余 热 利 用 项 目 利 用 强 制 循 环 余 热 锅 炉 回 收 冶 炼 烟 气 余 热, 生 产 中 压 饱 和 蒸 汽, 配 套 饱 和 蒸 汽 汽 轮 机 各 大 中 型 冶 炼 厂 降 低 吨 铜 能 耗 310kgce, 每 吨 粗 铜 生 产 可 回 收 蒸 每 千 瓦 装 机 投 资 6500 元 左 右 规 模 3~4 年 十 一 五 期 间, 该 技 术 推 广 率 达

9 kgce/t, 下 降 42.6% 2007 年 中 国 铜 冶 炼 综 合 能 耗 大 幅 度 下 降 到 kgce/t 组, 发 电 机 组 抽 汽 供 热, 实 现 供 热 电 联 产, 最 大 限 度 提 高 余 热 蒸 汽 利 用 效 率 汽 2~3t 为 10 万 吨 左 右 的 铜 冶 炼 厂 需 投 资 6000~7000 万 元 85%, 总 投 资 需 求 约 为 2-3 亿 元, 可 形 成 年 节 能 能 力 44 万 tce 铅 冶 炼 2005 年 铅 冶 炼 综 合 能 耗 降 到 kgce/t, 比 2000 年 下 降 66.4 kgce/t, 下 降 幅 度 为 9.2% 2007 年 铅 冶 炼 综 合 能 耗 降 到 kgce/t 氧 气 底 吹 熔 炼 技 术 采 用 氧 气 底 吹 熔 炼 技 术 取 代 铅 烧 结 工 艺, 实 现 了 自 热 熔 炼, 硫 化 矿 物 的 反 应 热 通 过 余 热 锅 炉 回 收 余 热 得 以 充 分 利 用, 冶 炼 强 度 大 大 提 高, 从 而 大 大 降 低 能 耗 大 中 型 铅 冶 炼 企 业 吨 铅 生 产 能 耗 降 低 150kgce, 一 个 年 产 8 万 吨 粗 铅 的 企 业 每 年 可 节 能 1.2 万 t 标 煤 一 个 年 产 8 万 吨 粗 铅 的 企 业 技 改 投 资 1.8 亿 元 4 年 已 有 10 家 企 业 采 用 并 投 产 若 将 该 技 术 继 续 推 广 至 10~15 家 企 业, 则 总 的 投 资 需 求 为 30 亿 元, 可 形 成 年 节 能 能 力 19.5 万 tce 电 解 锌 2005 年 电 解 锌 综 合 能 耗 降 到 kgce/t, 比 2000 年 下 降 kgce/t, 下 降 幅 度 为 15.3% 2007 年 电 解 锌 综 合 能 耗 为 kgce/t 镁 冶 炼 高 效 节 能 与 深 度 环 其 主 要 流 程 : 白 云 石 连 续 竖 窑 煅 烧 煅 白 造 球 蓄 热 式 还 适 用 于 整 个 金 属 镁 生 产 可 使 吨 镁 生 产 煤 耗 降 低 5.6 吨, 一 一 个 8 万 吨 规 模 的 镁 生 1.2 年 十 一 五 期 间 推 广 到

10 保 的 金 属 镁 生 产 技 术 原 连 续 高 温 空 气 燃 烧 的 高 效 精 炼 流 程 主 要 特 点 包 括 : 煅 烧 工 序, 采 用 了 高 效 连 续 竖 窑 技 术 和 骤 冷 余 热 回 收 及 提 高 煅 白 活 性 技 术 ; 还 原 工 序, 采 用 了 蓄 热 燃 烧 技 术 和 还 原 炉 大 型 化 技 术 ; 精 炼 工 序, 采 用 了 连 续 高 温 空 气 燃 烧 技 术 和 直 接 合 金 化 技 术 行 业 个 8 万 吨 镁 生 产 企 业 每 年 可 节 约 煤 炭 消 耗 45 万 t 产 企 业 技 改 投 资 约 3 亿 元 5 家 企 业, 总 投 资 需 求 10 亿 元, 可 形 成 年 节 能 能 力 93 万 tce

11 5.3.2 新 型 阴 极 结 构 高 效 节 能 铝 电 解 技 术 与 装 备 工 程 (1) 项 目 必 要 性 铝 是 仅 次 于 钢 铁 的 第 二 大 金 属 目 前 中 国 铝 电 解 生 产 所 消 耗 的 电 能 约 占 全 国 电 能 消 耗 的 5.5% 以 上, 占 整 个 有 色 金 属 电 能 消 耗 的 85% 以 上 尽 管 近 20 年, 中 国 铝 电 解 技 术 取 得 了 重 大 进 步, 电 解 槽 的 容 量 从 60~200kA 发 展 到 现 在 的 300~ 400kA, 但 铝 电 解 生 产 的 直 流 电 耗 一 直 徘 徊 在 13000~13300kWh/T-Al 之 间, 与 世 界 先 进 水 平 仍 有 较 大 差 距 在 节 能 和 电 价 不 断 上 涨 的 压 力 下, 为 保 持 中 国 电 解 铝 持 续 发 展, 努 力 降 低 电 耗 十 分 必 要 (2) 技 术 现 状 从 2008 年 初 开 始, 东 北 大 学 和 重 庆 天 泰 铝 业 有 限 公 司 合 作, 采 用 新 型 阴 极 结 构 高 效 节 能 铝 电 解 槽 试 验 与 研 制 和 与 此 相 配 套 的 铝 电 解 槽 火 焰 铝 液 二 段 焙 烧 新 技 术 在 三 台 168kA 大 型 预 焙 槽 上 进 行 试 验 结 果,5 月 1 日 至 8 月 31 日 四 个 月 稳 定 运 行 的 技 术 经 济 指 标 比 对 比 系 列 电 解 槽 的 槽 电 压 降 低 0.3 伏, 达 到 3.80 伏 ( 包 括 效 应 分 摊 电 压 ); 电 流 效 率 平 均 提 高 1.36%; 直 流 电 耗 达 到 12281kWh/T-Al, 比 其 他 127 台 电 解 槽 的 平 均 直 流 电 耗 降 低 了 1112kWh/T-Al, 节 能 效 果 显 著 该 项 目 属 国 内 外 首 创, 整 体 技 术 达 到 国 际 领 先 水 平 2008 年 9 月 通 过 了 中 国 有 色 金 属 工 业 协 会 组 织 的 专 家 鉴 定, 并 已 申 请 国 家 专 利 火 焰 - 铝 液 二 段 焙 烧 技 术 集 中 了 铝 液 和 火 焰 焙 烧 的 优 点, 不 仅 提 高 了 电 解 槽 的 焙 烧 质 量, 而 且 大 大 缩 短 了 焙 烧 时 间, 降 低 了 能 耗 和 焙 烧 费 用 (3) 项 目 内 容 目 前 160kA 240kA 300kA 350kA 和 400kA 系 列 电 解 槽, 代 表 了 中 国 电 解 铝 厂 的 整 体 技 术 与 装 备 水 平 为 了 节 约 投 资, 本 项 目 从 上 述 系 列 中 选 择 使 用 时 间 较 长, 已 超 过 服 务 期 的 电 解 槽 中 各 30 台 改 造, 全 部 采 用 东 北 大 学 冯 乃 祥 教 授 发 明 的, 并 已 在 重 庆 天 泰 铝 厂 168kA 电 解 槽 上 试 验 成 功 的 新 型 阴 极 结 构 铝 电 解 技 术 与 装 备 专 利 技 术 (4) 项 目 目 标 本 技 术 在 重 庆 天 泰 铝 业 公 司 160kA 电 解 槽 系 列 湖 南 晟 通 集 团 创 元 铝 业 的 240kA 电 解 槽 系 列 东 方 希 望 包 头 稀 土 铝 业 的 300kA 电 解 槽 系 列 宁 夏 青 铜 峡 铝 业 公 司 350kA 系 列 和 霍 林 河 鸿 骏 铝 电 集 团 400kA 系 列 上 各 选 30 台 电 解 槽 推 广 应 用 基 础 上, 力 争 再 用 3 年 左 右 的 时 间, 使 应 用 本 项 目 的 国 内 企 业 达 家, 年 节 电 亿 kwh

12 5.3.3 铝 电 解 系 列 不 停 电 停 ( 开 ) 槽 技 术 及 装 备 (1) 项 目 必 要 性 由 于 电 解 铝 系 列 设 计 和 生 产 具 有 多 台 电 解 槽 串 联 电 路 和 周 期 性 停 槽 大 修 两 个 特 点, 传 统 生 产 中 不 得 不 经 常 系 列 停 电 进 行 停 槽 和 开 槽 操 作, 从 而 带 来 以 下 影 响 ( 以 年 产 25 万 吨 电 解 铝 系 列 为 例 ): 1 对 电 网 冲 击 大 全 系 列 停 电 对 电 网 负 荷 影 响 超 过 50 万 千 瓦, 达 到 一 个 中 型 城 市 的 用 电 负 荷, 对 电 网 系 统 的 运 行 非 常 不 利 2 增 加 能 耗 系 列 停 电 后, 多 数 电 解 槽 会 发 生 阳 极 效 应, 产 生 效 应 无 功 电 耗, 另 外, 电 解 槽 系 列 停 电 或 恢 复 供 电 过 程 中, 当 电 解 槽 几 何 平 均 电 流 密 度 约 0.47A/mm2 以 下 时, 电 解 槽 系 列 产 生 的 无 功 电 耗, 年 多 耗 电 2000 余 万 kwh 3 影 响 产 量 一 般 情 况 下, 开 停 槽 时, 系 列 零 电 流 时 间 约 15min; 开 槽 时, 系 列 零 电 流 时 间 约 20min, 此 时 整 个 电 解 槽 系 列 完 全 不 产 铝 ; 另 外, 在 电 解 槽 系 列 降 电 流 和 升 电 流 过 程 中, 当 电 解 槽 几 何 平 均 电 流 密 度 约 0.47A/mm2 以 下 时, 电 流 效 率 几 乎 为 零, 整 个 系 列 电 也 不 产 铝, 年 影 响 产 铝 2300 余 吨 4 对 环 境 不 利 由 于 停 开 槽 时 全 系 列 停 电 破 坏 电 解 槽 的 能 量 平 衡, 造 成 阳 极 效 应 增 加, 会 产 生 大 量 全 氟 化 碳 (PFC) 温 室 效 应 气 体 CF 4 和 C 2 F 6 ( 与 CO 2 比 较,CF 4 的 温 室 效 应 是 CO 2 的 6500 倍,C 2 F 4 是 CO 2 的 9200 倍 ), 相 当 于 5 万 多 吨 当 量 二 氧 化 碳 排 放 量 随 着 国 家 产 业 政 策 对 节 能 和 环 保 要 求 的 日 益 苛 刻, 电 解 铝 生 产 的 节 能 与 环 保 形 势 日 趋 严 峻, 对 电 解 铝 传 统 的 系 列 频 繁 停 电 造 成 的 巨 大 能 源 浪 费 及 废 物 废 气 排 放 增 加 进 行 技 术 改 造 已 刻 不 容 缓, 同 时, 技 术 改 造 对 企 业 带 来 的 经 济 效 益, 也 将 对 企 业 进 行 改 造 带 来 巨 大 的 动 力 (2) 项 目 技 术 现 状 解 决 这 一 问 题, 目 前 由 两 个 团 队 分 别 完 成 了 两 种 技 术 与 装 置 河 南 中 孚 实 业 股 份 有 限 公 司 郑 州 中 实 赛 尔 科 技 有 限 公 司 等 单 位 完 成 的 铝 电 解 不 停 电 停 ( 开 ) 槽 技 术 及 装 备 ( 赛 尔 开 关 ) 获 得 了 国 家 发 明 专 利, 并 于 2006 年 11 月 通 过 科 技 成 果 鉴 定, 解 决 了 长 期 困 扰 电 解 铝 生 产 的 世 界 性 难 题, 已 被 列 为 国 家 重 点 推 广 的 节 能 技 术 目 录 ( 第 一 批 ), 在 此 后 的 二 年 时 间 里, 该 技 术 及 装 备 迅 速 在 国 内 外 二 十 多 家 电 解 铝 厂 进 行 了 工 业 应 用, 取 得 了 良 好 的 经 济 效 益 和 巨 大 的 节 能 效 果, 技 术 及 装 备 成 熟 可 靠 由 中 铝 国 际 贵 阳 分 公 司 中 铝 遵 义 铝 业 公 司 等 单 位 研 制 的 铝 电 解 不 停 电 开 停 槽 开 关 装 置 获 得 了 国 家 专 利, 并 于 2008 年 7 月 通 过 科 技 成 果 鉴 定, 鉴 定 专 家 一 致 认 为 : 装 置 使 用 安 全 可 靠, 性 能 稳 定, 可 有 效 降 低 能 耗, 并 建 议 加 强 推 广 应 用 该 装 置 具 有 体 积 小 重 量 轻 造 价 低 操 作 安 全 易 安 装 不 受 磁 场 影 响 等 特 点,

13 目 前 已 在 国 内 3 家 电 解 铝 厂 投 入 实 际 使 用 近 半 年 时 间, 对 200kA 级 320kA 级, 甚 至 400kA 级 电 解 系 列 进 行 了 数 百 次 开 停 槽 操 作, 使 用 安 全 方 便 节 能 增 产, 企 业 反 映 良 好 以 上 两 成 果 均 具 备 了 在 国 内 外 全 面 推 广 的 条 件 (3) 项 目 主 要 内 容 1 按 照 不 停 电 停 ( 开 ) 槽 技 术 要 求, 对 现 有 电 解 铝 系 列 的 槽 母 线 和 短 路 系 统 进 行 全 面 测 试 和 设 计, 并 进 行 相 应 的 改 造 2 设 计, 制 造 满 足 要 求 的 开 关 装 置 短 路 口 机 械 开 闭 装 置 和 控 制 系 统 3 完 成 开 关 装 置 在 生 产 现 场 的 安 装 调 试 和 应 用 试 验 (4) 项 目 目 标 河 南 中 孚 实 业 股 份 有 限 公 司 郑 州 中 实 赛 尔 科 技 有 限 公 司 等 单 位 完 成 的 铝 电 解 不 停 电 停 ( 开 ) 槽 技 术 及 装 备 主 要 在 中 铝 公 司 以 外 的 企 业 进 行 推 广 拟 通 过 三 年 左 右 时 间, 在 目 前 国 内 20 多 家 铝 电 解 企 业 采 用 本 项 技 术 装 备 的 基 础 上, 使 国 内 市 场 推 广 率 达 到 60%, 年 节 电 3 亿 kwh, 增 产 电 解 铝 4 万 吨 实 现 成 套 技 术 和 装 备 向 西 方 市 场 出 口 中 铝 公 司 电 解 铝 企 业 ( 共 有 各 种 容 量 电 解 槽 约 7000 多 台 产 量 约 3800kt 左 右, 每 年 需 大 修 槽 约 1450 台 ), 拟 全 部 采 用 由 中 铝 国 际 贵 阳 分 公 司 中 铝 遵 义 铝 业 公 司 等 单 位 研 制 的 铝 电 解 不 停 电 开 停 槽 开 关 装 置 中 国 铝 业 公 司 每 年 可 多 产 铝 吨, 节 电 1 亿 kwh/ 年, 则 可 新 增 产 值 约 亿 元 / 年 ( 吨 铝 售 价 按 元 / 吨 计 ), 实 现 总 利 润 增 加 约 9000 万 元 / 年, 同 时, 减 少 当 量 二 氧 化 碳 排 放 约 96 万 吨 / 年 实 现 成 套 技 术 和 装 备 向 国 际 市 场 出 口 高 效 节 能 与 深 度 环 保 的 金 属 镁 生 产 技 术 (1) 必 要 性 中 国 是 世 界 上 第 一 产 镁 大 国 ( 已 占 世 界 原 镁 产 量 的 80% 左 右 ), 在 中 国 的 原 镁 生 产 中,99% 以 上 是 采 用 硅 热 法 ( 皮 江 法 ) 生 产 传 统 的 硅 热 法 具 有 能 耗 大, 环 境 污 染 严 重 产 量 低 等 问 题, 限 制 了 硅 热 法 的 发 展 高 效 节 能 与 深 度 环 保 的 金 属 镁 生 产 成 套 示 范 工 程 针 对 这 些 问 题 对 传 统 硅 热 法 炼 镁 工 艺 进 行 了 改 进 和 优 化, 取 得 明 显 进 展 (2) 技 术 概 述 在 热 法 炼 镁 方 面, 国 内 技 术 已 明 显 优 于 国 外 的 镁 生 产 企 业, 因 此 无 需 与 国 外 热 法 炼 镁 企 业 进 行 对 比 高 效 节 能 与 深 度 环 保 的 金 属 镁 冶 炼 成 套 示 范 工 程 由 北 京 科 技 大 学 和 北 京 沃 克 能 源 科 技 有 限 公 司 完 成, 已 在 国 内 多 家 企 业 投 产 使 用 主 要 流 程 : 白 云 石 连 续

14 竖 窑 煅 烧 煅 白 造 球 蓄 热 式 还 原 连 续 高 温 空 气 燃 烧 的 高 效 精 炼 流 程 主 要 特 点 包 括 : 煅 烧 工 序, 采 用 了 高 效 连 续 竖 窑 技 术 和 骤 冷 余 热 回 收 及 提 高 煅 白 活 性 技 术 ; 还 原 工 序, 采 用 了 蓄 热 燃 烧 技 术 和 还 原 炉 大 型 化 技 术 ; 精 炼 工 序, 采 用 了 连 续 高 温 空 气 燃 烧 技 术 和 直 接 合 金 化 技 术 最 后, 该 工 程 使 用 多 种 节 材 技 术, 如 还 原 罐 体 的 保 护 降 低 硅 铁 消 耗 技 术 等 达 到 了 节 约 原 料 降 低 成 本 的 目 的 大 量 燃 煤 排 放 的 SO 2,NO X 以 及 悬 浮 颗 粒 物 已 经 在 中 国 形 成 了 极 大 的 危 害 由 于 改 造 实 现 的 节 约 燃 料, 每 年 可 以 减 少 CO 2 的 生 成 约 万 吨, 减 少 SO 2 ( 中 国 煤 平 均 硫 分 含 量 为 1.1%) 的 生 成 约 0.9 万 吨 (3) 经 济 效 益 作 为 国 内 大 型 金 属 镁 生 产 企 业, 山 西 银 光 镁 业 年 产 镁 约 8 万 吨, 改 造 前 需 要 燃 料 85 万 吨, 改 造 后 需 要 燃 料 煤 40 万 吨, 每 年 节 约 燃 料 煤 45 万 吨, 按 吨 煤 价 格 800 元 计, 每 年 仅 燃 料 就 可 以 节 约 3.6 亿 元 吨 镁 成 本 可 比 传 统 热 法 生 产 线 下 降 5300 元, 如 果 按 全 国 镁 产 能 一 百 万 吨 计 算, 则 可 取 得 额 外 的 经 济 效 益 53 亿 元 (4) 应 用 前 景 该 技 术 具 有 广 泛 的 应 用 前 景, 适 用 于 整 个 金 属 镁 生 产 行 业, 其 潜 在 客 户 约 100 多 家 企 业 单 位 近 期 目 标 : 今 后 3~5 年 分 年 度 推 广 计 划 如 下 : 表 5.3 年 度 推 广 计 划 企 业 名 单 投 资 ( 亿 元 ) 完 成 时 间 山 西 闻 喜 八 达 镁 业 有 限 公 司 年 临 江 镁 业 集 团 有 限 公 司 年 维 恩 克 ( 鹤 壁 ) 镁 基 材 料 年 山 西 金 星 镁 业 年 山 西 广 灵 精 华 镁 业 年 预 期 目 标 单 炉 产 量 提 高 100% 以 上 亿 元 投 资 产 能 提 高 100% 以 上 全 系 统 的 能 源 利 用 率 提 高 100% 以 上 还 原 罐 和 精 炼 坩 埚 寿 命 提 高 100% 以 上 废 渣 利 用 率 达 到 100% 硅 铁 消 耗 降 低 10% 以 上 生 产 周 期 缩 短 20% 以 上 污 染 物 排 放 减 少 50% 以 上 氧 气 底 吹 熔 炼 鼓 风 炉 还 原 炼 铅 新 工 艺 及 成 套 装 置 (1) 必 要 性 中 国 2002 年 以 前 100% 世 界 至 今 80% 以 上 的 铅 冶 炼 采 用 传 统 的 烧 结 鼓 风 炉 工 艺 根 据 统 计, 氧 气 底 吹 新 工 艺 单 位 能 耗 只 有 传 统 工 艺 的 62.5%, 单 位 硫 酸 产 量 接 近 传 统 工 艺 的 2 倍, 烟 气 排 放 量 接 近 减 半, 烟 尘 及 SO 2 排 放 量 减 少 6-60 倍 由 此 可 知, 开 发 与 采 用 新 工 艺 替 代 传 统 落 后 工 艺, 是 实 现 节 能 减 排 最 重 要 和 最 有 效 的 手 段 中 国 吨 铅 能 耗 2005 年 为 908 公 斤 标 煤,2006 年 为 651 公 斤 标 煤,

15 2007 年 降 低 至 520 公 斤 标 煤, 随 着 氧 气 底 吹 熔 炼 鼓 风 炉 还 原 炼 铅 新 工 艺 的 开 发 及 不 断 推 广 应 用, 中 国 铅 冶 炼 技 术 装 备 水 平 有 了 很 大 提 高 全 面 推 广 本 技 术, 可 以 实 现 年 节 能 42 万 吨 标 煤, 意 义 重 大 (2) 技 术 概 述 氧 气 底 吹 熔 炼 鼓 风 炉 还 原 炼 铅 法 是 中 国 有 色 工 程 设 计 研 究 总 院 和 水 口 山 有 色 金 属 公 司 联 合 开 发 的 具 有 国 际 先 进 水 平 的 炼 铅 技 术, 该 工 艺 获 得 了 国 家 科 技 进 步 二 等 奖 和 中 国 有 色 金 属 工 业 科 技 进 步 一 等 奖 主 要 建 设 内 容 : 1 氧 气 底 吹 熔 炼 炉 替 代 烧 结, 包 括 氧 气 底 吹 熔 炼 炉 等 主 体 设 备 及 与 配 套 的 附 属 工 艺 设 备 改 造 ; 2 在 现 有 传 统 工 艺 鼓 风 炉 工 艺 设 备 的 基 础 上, 增 设 高 铅 渣 铸 锭 机 ; 3 增 设 制 氧 系 统 制 酸 系 统 等 主 体 设 备 及 附 属 设 备 ; 4 增 设 过 程 监 测 与 控 制 (3) 应 用 状 况 : 氧 气 底 吹 熔 炼 鼓 风 炉 还 原 炼 铅 新 工 艺 及 成 套 装 置 开 发 成 功 后, 市 场 推 广 迅 速 目 前 已 有 10 个 铅 冶 炼 厂 采 用 该 技 术 建 成 投 产 6 个 冶 炼 厂 处 在 施 工 建 设 阶 段 8 个 厂 家 在 设 计 中 市 场 普 及 率 达 50% 左 右 (4) 典 型 技 术 经 济 分 析 : 将 现 有 3 万 吨 传 统 的 烧 结 机 ( 锅 )- 鼓 风 炉 工 艺 改 造 成 该 工 艺 10 万 吨 规 模, 投 资 3-4 亿 元, 粗 铅 综 合 单 位 能 耗 可 由 630 公 斤 标 煤 / 吨 降 低 为 380 公 斤 标 煤 / 吨, 年 节 能 2.5 万 吨 标 煤 从 生 产 运 行 的 情 况 看, 该 工 艺 具 有 许 多 优 点 : 投 资 省, 综 合 能 耗 低, 环 保 好, 金 属 回 收 率 高, 生 产 成 本 比 传 统 工 艺 低 (5) 市 场 前 景 三 年 时 间 内 继 续 推 广 到 10~15 家 企 业, 总 的 资 金 需 求 为 30 亿 元, 可 取 得 总 节 能 量 19.5 万 吨 标 煤 有 色 冶 金 烟 气 余 热 利 用 项 目 (1) 项 目 必 要 性 中 国 有 色 冶 金 企 业 各 种 炉 窑 设 备 在 其 冶 炼 生 产 过 程 中 会 产 生 大 量 的 高 温 烟 气, 这 些 高 温 烟 气 必 须 进 行 冷 却 后 才 能 满 足 后 续 工 艺 的 要 求 对 于 烟 气 的 冷 却, 过 去 往 往 采 用 水 冷 或 风 冷, 配 套 余 热 锅 炉 和 余 热 发 电 站 等 烟 气 余 热 利 用 设 施 的 企 业 较 少, 全 国 采 用 余 热 发 电 的 有 色 企 业 不 足 15 家, 余 热 利 用 水 平 低 烟 气 的 热 量 不 但 没 有 回 收, 反 倒 消 耗 大 量 的 水 和 电 能, 同 时 由 于 结 渣 和 腐 蚀 的 问 题, 致 使 设 备 利 用 率 低, 维 修 频 繁, 给 生 产 造 成 诸 多 不 利 的 影 响 余 热 回 收 利 用, 不 仅 节

16 水 节 能, 还 可 减 少 烟 气 泄 露, 从 而 减 少 SO 2 等 有 毒 气 体 和 重 金 属 烟 尘 的 排 放 因 此 推 广 有 色 冶 金 烟 气 余 热 利 用 技 术 对 于 降 低 能 耗, 实 现 国 家 节 能 减 排 目 标 是 十 分 必 要 的 (2) 技 术 装 备 现 状 通 过 技 术 引 进 吸 收 和 自 主 创 新, 已 设 计 开 发 了 数 十 台 与 各 类 有 色 冶 金 炉 窑 相 匹 配 的 余 热 锅 炉, 这 些 余 热 锅 炉 有 如 下 技 术 特 点 : - 合 理 组 织 烟 气 流 动 控 制 烟 气 流 速, 减 少 烟 尘 的 粘 结 和 受 热 面 的 磨 损 ; - 合 理 控 制 余 热 锅 炉 的 运 行 压 力, 使 锅 炉 壁 温 始 终 处 于 烟 气 露 点 温 度 以 上, 防 止 受 热 面 的 低 温 腐 蚀 ; - 余 热 锅 炉 炉 墙 采 用 膜 式 水 冷 壁, 既 可 以 使 余 热 锅 炉 炉 体 的 密 封 性 得 到 根 本 改 善, 又 便 于 采 用 振 打 清 灰 ; - 可 靠 的 清 灰 装 置 是 有 色 冶 金 炉 窑 余 热 锅 炉 的 关 键 设 备, 可 以 及 时 有 效 地 在 线 清 除 余 热 锅 炉 受 热 面 上 的 积 灰 和 结 渣 (3) 主 要 建 设 内 容 1 冶 金 炉 窑 余 热 锅 炉, 这 是 本 技 术 改 造 的 核 心 2 余 热 发 电 站, 使 蒸 汽 热 量 得 到 充 分 利 用 3 化 学 水 处 理 站, 为 余 热 锅 炉 提 供 合 格 给 水 (4) 应 用 情 况 本 技 术 可 用 于 有 色 行 业 的 各 个 大 中 型 冶 炼 厂, 要 求 余 热 锅 炉 蒸 汽 量 大 于 5t/h, 压 力 大 于 1.0MPa 十 一 五 期 间, 该 技 术 在 大 中 型 企 业 推 广 率 可 达 85% 以 上, 需 要 总 投 入 约 为 2-3 亿 元, 可 取 得 总 节 能 量 44.4 万 吨 标 煤 / 年 ( 按 中 等 容 量 估 算 ) 铜 材 料 短 流 程 生 产 技 术 (1) 必 要 性 当 前 国 内 外 铜 材 料 生 产 的 传 统 工 艺 是 : 合 金 熔 炼 铸 锭 - 热 加 工 - 冷 加 工 三 段 式, 其 中 热 加 工 主 要 有 热 轧 热 挤 压 等, 热 加 工 工 序 中 铸 锭 加 热 是 重 要 耗 能 工 序, 能 源 类 型 有 煤 气 天 燃 汽 电 能 等, 其 能 耗 约 占 铜 材 生 产 能 耗 1/3 传 统 工 艺 吨 铜 材 平 均 耗 电 为 1200kWh 在 确 保 产 品 质 量 的 条 件 下, 如 改 用 短 流 程 工 艺, 取 消 热 加 工 工 序, 吨 铜 材 耗 电 仅 为 800kWh, 节 能 显 著 (2) 技 术 现 状 近 三 年 来, 中 国 铜 加 工 技 术 创 新 活 跃, 其 中 铜 材 料 短 流 程 生 产 技 术 取 得 显 著 成 续, 在 节 能 中 发 挥 重 要 作 用, 主 要 产 业 化 应 用 项 目 有 : 1 上 引 铜 盘 条 连 续 挤 压 管 棒 型 线 ( 大 连 交 通 大 学 );

17 2 水 平 连 铸 纯 铜 管 坯 行 星 轧 制 盘 拉 ( 国 内 精 密 铜 管 企 业 ); 3 潜 流 多 面 铸 造 合 金 管 棒 型 拉 伸 ( 金 田 铜 业 集 ); 4 无 氧 铜 带 材 水 平 连 铸 高 精 冷 轧 ( 江 苏 万 宝 铜 业 集 团 ) 上 述 项 目 技 术 成 熟 可 靠, 通 过 部 科 技 成 果 鉴 定, 并 获 部 科 技 进 步 二 等 以 上 奖 励 ; 这 些 技 术 已 在 铜 及 合 金 管 棒 板 带 产 品 产 业 化 生 产 中 应 用, 对 全 行 业 节 能 减 排 具 有 广 泛 的 应 用 前 景 (3) 建 设 主 要 内 容 1 上 引 铜 杆 连 续 挤 压 : 基 本 取 代 现 有 热 孔 型 轧 制 生 产 方 法 2 水 平 连 铸 行 星 轧 制 盘 拉 : 压 缩 建 筑 水 道 管 空 调 管 原 热 加 工 生 产 方 法 生 产 能 力 3 潜 流 式 多 面 连 铸 黄 铜 棒 型 : 基 本 取 代 建 筑 五 金 卫 生 洁 具 制 锁 等 用 铜 合 金 产 品 原 热 加 工 方 法 4 水 平 连 铸 卷 坯 高 精 冷 轧 无 氧 铜 生 产 线 (4) 推 广 目 标 3~5 年 内 推 广 铜 加 工 短 流 程 技 术 的 目 标 是 : 使 用 该 法 生 产 铜 材 占 传 统 方 法 的 10%, 规 划 为 70 万 吨, 总 节 能 为 2.8 亿 度 ; 其 中 1 连 续 挤 压 法 生 产 纯 铜 导 电 捧 型 排 占 传 统 方 法 85%; 约 为 10 万 吨 产 能 ; 2 水 平 连 铸 行 星 轧 制 法 生 产 纯 铜 管 占 传 统 方 法 25%, 约 为 30 万 吨 ; 3 潜 流 铸 造 生 产 黄 铜 棒 型 占 传 统 方 法 20%,20 万 吨 ; 4 无 氧 铜 带 坯 水 平 连 铸 高 精 冷 轧 法 占 传 统 方 法 20%, 约 10 万 吨 铝 电 解 用 铝 钢 复 合 结 构 阳 极 钢 爪 等 节 能 装 置 (1) 必 要 性 中 国 铝 电 解 槽 的 阳 极 导 电 装 置 - 阳 极 钢 爪 为 铸 钢 结 构, 因 钢 比 铝 导 电 性 差, 增 加 了 铝 电 解 生 产 中 的 电 耗, 本 项 目 通 过 降 低 铝 电 解 槽 阳 极 导 电 装 置 结 构 的 传 导 电 阻, 达 到 降 低 电 解 铝 的 生 产 电 耗 的 目 的 同 时, 通 过 消 除 现 通 用 的 弧 板 压 接 式 小 盒 卡 具 对 铝 导 杆 压 接 沟 痕, 减 少 铝 导 杆 与 阳 极 大 母 线 的 接 触 压 降, 以 实 现 降 低 电 解 铝 的 生 产 电 耗 利 用 铝 电 解 槽 大 电 流 测 试 导 电 材 料 和 部 件 电 压 降, 达 到 节 电 目 的 采 用 新 型 绝 缘 结 构 和 材 料 替 代 现 通 用 铝 电 解 树 脂 绝 缘 材 料 结 构, 减 少 电 解 槽 的 无 功 电 耗, 提 高 电 流 效 率, 达 到 降 低 电 解 铝 生 产 电 耗 的 目 的 (2) 技 术 主 要 内 容 1 铝 钢 复 合 结 构 阳 极 钢 爪 替 代 现 通 用 的 铸 钢 阳 极 钢 爪 将 原 铸 钢 阳 极 钢 爪 横 梁 变 为 钢 包 铝 铝 包 钢 的 铝 钢 复 合 结 构 阳 极 钢 爪 横 梁, 利 用 铝 的 导 电 性 能 优 于 钢 的

18 特 点, 取 消 过 度 连 接 用 的 爆 炸 焊 片, 减 少 阳 极 钢 爪 横 梁 作 为 导 电 结 构 的 传 导 电 阻, 降 低 阳 极 导 电 结 构 的 电 压 降, 达 到 降 低 电 解 铝 生 产 电 耗 的 目 的 2 采 用 平 板 式 小 盒 卡 具 替 代 现 通 用 铝 导 杆 弧 板 式 小 盒 卡 具 3 利 用 电 流 调 控 装 置, 对 铝 电 解 槽 所 用 材 料 部 件 在 常 温 状 态 下 和 未 投 入 电 解 槽 运 行 前 进 行 电 压 降 检 测, 进 行 质 量 和 工 艺 控 制 4 根 据 铝 电 解 槽 低 电 压 大 电 流 和 不 同 的 高 温 冲 击 荷 载 力 等 使 用 工 况 条 件, 采 用 高 性 能 耐 火 材 料 做 绝 缘 介 质, 用 有 机 或 无 机 的 黏 结 材 料 做 粘 剂, 和 钢 质 金 属 材 料 结 构 复 合 成 型 的 工 艺 制 作 出 专 用 的 绝 缘 连 接 件 (3) 技 术 现 状 铝 电 解 生 产 是 高 耗 能 产 业, 生 产 吨 铝 直 流 电 耗 平 均 在 13200kWh 左 右 1 节 能 型 铝 钢 复 合 结 构 阳 极 钢 爪 的 电 压 降 铸 钢 的 为 45mV, 铝 钢 复 合 结 构 的 为 25mV, 传 导 电 压 降 平 均 降 低 了 20 mv, 吨 铝 可 节 电 约 70kWh 该 产 品 的 机 械 强 度 指 标 可 以 满 足 铝 电 解 生 产 的 要 求 该 项 目 于 2004 年 4 月 通 过 中 国 有 色 金 属 工 业 协 会 组 织 的 科 技 成 果 鉴 定, 专 家 鉴 定 认 为 : 节 能 型 铝 钢 复 合 结 构 阳 极 钢 爪 为 国 内 外 首 创, 达 到 国 际 先 进 水 平 已 获 发 明 专 利 1 项 实 用 新 型 专 利 2 项, 申 请 发 明 专 利 1 项 现 已 在 中 铝 广 西 分 公 司 青 海 分 公 司 山 东 分 公 司 中 铝 包 头 股 份 有 限 公 司 河 南 中 孚 铝 业 公 司 进 行 了 试 验 性 工 业 应 用 并 已 出 口 国 外, 应 用 到 伊 朗 电 解 铝 的 工 程 其 节 能 效 果 被 认 可 2 用 平 板 式 小 盒 卡 具 替 代 现 通 用 的 弧 板 式 小 盒 卡 具, 其 主 要 技 术 指 标 铝 导 杆 与 大 母 线 的 接 触 电 压 降 平 均 降 低 了 7mV, 吨 铝 节 电 20kWh 以 上 3 由 于 国 内 外 现 无 技 术 手 段, 有 效 控 制 铝 电 解 槽 导 电 结 构 在 构 造 过 程 中 的 质 量, 在 投 入 电 解 槽 生 产 前, 无 法 测 量 评 价 阳 极 碳 块 阴 极 碳 块 阴 极 钢 棒 和 钢 爪 等 材 料 以 及 部 件 的 阴 极 钢 棒 组 和 阳 极 碳 块 钢 爪 组 的 电 阻 值 或 电 压 降 值, 造 成 电 解 槽 结 构 电 压 较 高, 平 均 吨 铝 因 电 解 槽 导 电 结 构 的 质 量 控 制 偏 差 造 成 的 电 耗 吨 铝 约 500kWh 4 铝 电 解 现 通 用 的 绝 缘 技 术 与 材 料 在 高 温 和 冲 击 力 的 作 用 下 易 产 生 损 坏, 造 成 阴 阳 极 电 流 短 路 致 使 电 解 槽 电 流 效 率 降 低 1%, 平 均 每 吨 铝 因 绝 缘 不 良 造 成 的 无 功 损 耗 电 在 130kWh 本 项 目 新 型 绝 缘 材 料 及 结 构 已 进 行 了 工 业 应 用 试 验, 其 机 械 强 度 和 绝 缘 性 能 完 全 符 合 铝 电 解 槽 工 况 要 求, 并 在 山 西 太 原 新 东 方 铝 业 电 解 槽 上 进 行 生 产 应 用, 节 能 效 果 得 到 实 际 验 证 (4) 预 期 技 术 目 标 1 该 项 目 以 生 产 10 万 吨 的 规 模 电 解 铝 为 例 : 按 吨 铝 节 电 70kWh 计, 每 年 可 降 低 电 耗 700 万 kwh, 经 济 效 益 280 万 元 2 用 平 板 式 小 盒 卡 具 替 代 现 通 用 的 弧 板 式 小 盒 卡 具, 年 产 能 10 万 吨 的 电 解

19 铝 厂, 按 吨 铝 节 电 20kWh 计, 年 节 电 200 万 kwh, 经 济 效 益 80 万 元 3 采 用 大 电 流 检 测 设 备 装 置 对 电 解 槽 导 电 结 构 的 导 电 性 能 进 行 质 量 评 定 与 控 制, 按 吨 铝 节 电 200kWh 计, 可 为 10 万 吨 产 能 的 电 解 铝 厂 节 电 2000 万 kwh, 经 济 效 益 800 万 元 4 在 电 解 槽 上 用 新 型 绝 缘 结 构 与 材 料 替 代 现 通 用 绝 缘 结 构 与 材 料, 其 主 要 技 术 指 标 以 生 产 10 万 吨 规 模 电 解 铝 厂 为 例 : 提 高 电 流 效 率 0.6, 按 吨 铝 节 电 30kWh 计, 年 节 电 300 万 kwh, 经 济 效 益 120 万 元 以 上 4 项 铝 电 解 节 能 技 术 及 装 置, 以 合 计 吨 铝 节 电 320kWh 计, 以 规 模 化 生 产 20 万 吨 规 模 电 解 铝 厂 为 例, 年 节 电 6400 万 kwh, 经 济 效 益 2560 万 元 若 在 30 家 20 万 吨 / 年 的 大 型 电 解 铝 企 业 进 行 推 广, 则 可 形 成 年 节 电 能 力 19.2 亿 kwh 5.4 案 例 氧 气 底 吹 炼 铅 技 术 成 功 案 例 概 述 (1) 技 术 简 介 氧 气 底 吹 熔 炼 - 鼓 风 炉 还 原 炼 铅 法 是 中 国 有 色 工 程 设 计 研 究 总 院 和 水 口 山 有 色 金 属 公 司 联 合 开 发 的 具 有 国 际 先 进 水 平 的 炼 铅 新 工 艺, 该 工 艺 获 得 了 2003 年 中 国 有 色 金 属 工 业 科 学 技 术 一 等 奖 和 2004 年 国 家 科 技 进 步 二 等 奖, 有 关 专 利 技 术 已 获 国 家 授 权 氧 气 底 吹 熔 炼 - 鼓 风 炉 还 原 炼 铅 技 术 有 以 下 优 点 : 1 熔 炼 过 程 在 密 闭 的 熔 炼 炉 中 进 行, 生 产 中 能 稳 定 控 制 熔 炼 炉 微 负 压 操 作, 避 免 了 SO 2 烟 气 外 逸, 同 时 产 出 的 SO 2 浓 度 高, 烟 气 制 酸 条 件 好, 经 二 转 二 吸 制 酸 后, 尾 气 排 放 完 全 达 到 环 保 要 求 ; 2 氧 气 底 吹 炉 采 用 纯 氧 熔 炼, 当 精 矿 含 硫 >16% 时, 实 现 完 全 自 热, 不 需 配 煤 补 热 ; 3 利 用 氧 化 熔 炼 过 程 中 的 交 互 反 应 产 出 一 次 粗 铅 以 及 富 铅 渣, 鼓 风 炉 的 处 理 料 量 大 大 减 小, 相 应 焦 耗 大 幅 减 少 ; 4 鼓 风 炉 技 术 成 熟, 熔 炼 过 程 具 有 温 度 梯 度, 热 能 利 用 率 高 具 有 还 原 梯 度, 渣 含 铅 可 控 制 在 3% 以 下, 铅 回 收 率 高 ; 5 由 于 铅 是 贵 金 属 很 好 的 捕 集 剂, 氧 气 底 吹 熔 炼 - 鼓 风 炉 还 原 炼 铅 技 术 两 次 成 铅 两 次 捕 集, 贵 金 属 的 回 收 率 较 高 自 2002 年 以 来, 中 国 共 有 11 条 氧 气 底 吹 炼 铅 生 产 线 相 继 建 成 投 产, 产 能 已

20 达 到 90 万 t/a 另 外, 还 有 12 家 铅 厂 正 在 建 设 中, 其 中 包 括 在 国 外 应 用 的 第 一 个 项 目 - 印 度 德 里 巴 (Dariba)10 万 t/a 铅 冶 炼 工 程, 设 计 能 力 总 计 98 万 t/a, 同 时 9 家 处 在 设 计 咨 询 阶 段 (2) 项 目 简 介 河 南 豫 光 金 铅 集 团 公 司 原 炼 铅 工 艺 有 烧 结 锅 - 鼓 风 炉, 能 力 5 万 吨 率 先 建 设 氧 气 底 吹 熔 炼 - 鼓 风 炉 还 原 炼 铅 技 术 工 业 化 示 范 工 程, 淘 汰 原 有 工 艺, 并 于 2002 年 建 成 投 产, 设 计 规 模 5 万 t/a, 实 际 产 能 达 到 8 万 t/a 技 术 方 案 内 容 主 要 设 备 有 Ø m 氧 气 底 吹 熔 炼 炉 以 及 6m 2 鼓 风 炉, 其 生 产 流 程 见 图 5.8 铅 精 矿 ( 二 次 铅 原 料 ) 熔 剂 碎 煤 ( 备 用 ) 铅 烟 尘 配 料 混 合 或 制 粒 氧 气 底 吹 熔 炼 一 次 粗 铅 铅 氧 化 渣 SO 2 烟 气 铸 块 回 收 余 热 鼓 风 炉 还 原 收 尘 炉 渣 粗 铅 制 酸 图 5.8 氧 气 底 吹 炼 铅 生 产 流 程 技 术 经 济 指 标 评 价 河 南 豫 光 粗 铅 熔 炼 分 两 个 系 统 : 系 统 I 为 烧 结 机 烧 结 - 鼓 风 炉 还 原 炼 铅 工 艺, 烧 结 机 配 套 非 稳 态 烟 气 制 酸 装 置 ; 系 统 Ⅱ 为 氧 气 底 吹 熔 炼 - 鼓 风 炉 还 原 炼 铅 工 艺,

21 底 吹 炉 配 套 两 转 两 吸 烟 气 制 酸 装 置 两 个 系 统 的 鼓 风 炉 还 原 熔 炼 工 艺 和 装 备 相 似, 产 量 能 耗 排 放 等 技 术 经 济 指 标 相 近, 主 要 差 别 在 于 烧 结 机 产 出 的 烧 结 块 全 部 要 通 过 鼓 风 炉 还 原 冶 炼 成 粗 铅, 而 氧 气 底 吹 炉 熔 炼 直 接 产 出 部 分 粗 铅 和 部 分 高 铅 氧 化 渣, 只 是 这 部 分 高 铅 氧 化 渣 需 要 经 鼓 风 炉 还 原 熔 炼 成 粗 铅 因 此, 系 统 Ⅱ 全 部 产 品 粗 铅 的 平 均 能 耗 较 低 氧 气 底 吹 熔 炼 - 鼓 风 炉 还 原 炼 铅 工 艺 生 产 的 单 位 粗 铅 综 合 能 耗 为 328kgce/t, 优 于 现 行 标 准 铅 冶 炼 企 业 产 品 能 耗 YS/T 中 规 定 的 粗 铅 工 序 能 源 单 耗 等 级 指 标 一 级 标 准 365kgce/t, 为 铅 锌 行 业 准 入 条 件 规 定 值 的 72.9%; 而 烧 结 机 烧 结 - 鼓 风 炉 还 原 炼 铅 工 艺 生 产 的 单 位 粗 铅 综 合 能 耗 为 524kgce/t, 略 低 于 标 准 中 规 定 的 粗 铅 工 序 能 源 单 耗 等 级 指 标 四 级 标 准 530kgce/t, 超 出 准 入 条 件 规 定 值 的 16.4% 氧 气 底 吹 炼 铅 工 艺 的 单 位 粗 铅 综 合 能 耗 仅 为 传 统 工 艺 的 62.7% 焦 炭 平 均 单 耗 更 低, 仅 有 120kg/t, 为 准 入 条 件 规 定 值 的 34.3% 河 南 豫 光 氧 气 底 吹 熔 炼 - 鼓 风 炉 还 原 炼 铅 工 艺 主 要 经 济 技 术 指 标 见 表 5.4 表 5.4 河 南 豫 光 主 要 经 济 技 术 指 标 项 目 单 位 指 标 备 注 铅 精 矿 量 t/h 17~21 粗 铅 产 量 t/a 80000~90000 硫 酸 产 量 t/a 70000~75000 铅 精 矿 Pb % 50~54 烟 尘 率 % 10~15 一 次 粗 铅 Pb 品 位 % 98 一 次 粗 铅 产 出 率 % 45~55 铅 氧 化 渣 含 Pb % 40~45 氧 耗 m 3 /t 250~270 每 吨 粗 铅 计 焦 耗 kg/t 170~180 每 吨 粗 铅 计 电 耗 kwh/t 80~90 每 吨 粗 铅 计 油 耗 kg/t 0.15~0.2 每 吨 粗 铅 计 新 水 消 耗 t/t 1.2~1.5 每 吨 粗 铅 计 余 热 蒸 汽 量 t/t 0.3~0.35 每 吨 粗 铅 计 综 合 能 耗 kgce/t 328 每 吨 粗 铅 计 劳 动 生 产 率 320~340t 粗 铅 / 人 / 年 Pb 回 收 率 % 96.5 Cu 回 收 率 % 80

22 Ag 回 收 率 % >97 Au 回 收 率 % > 环 保 效 益 评 价 氧 气 底 吹 熔 炼 工 艺 的 烟 气 量 铅 烟 尘 SO 2 排 放 量 均 显 著 低 于 烧 结 工 艺 其 中, 按 生 产 单 位 产 品 粗 铅 的 全 流 程 SO 2 排 放 量 计, 烧 结 机 烧 结 - 鼓 风 炉 还 原 工 艺 粗 铅 生 产 系 统 为 48kg/t-Pb; 而 氧 气 底 吹 熔 炼 - 鼓 风 炉 还 原 工 艺 粗 铅 生 产 系 统 为 1.4kg/t-Pb, 仅 为 前 者 的 2.9%; 按 制 酸 流 程 单 位 产 品 硫 酸 的 SO 2 排 放 量 计, 烧 结 机 烧 结 + 非 稳 态 制 酸 生 产 系 统 为 101kg/t- 酸 ; 而 氧 气 底 吹 炉 熔 炼 + 两 转 两 吸 制 酸 生 产 系 统 为 1.65 kg/t- 酸, 仅 为 前 者 的 1.6% 粉 尘 排 放, 尤 其 是 含 铅 粉 尘 的 排 放 是 铅 冶 炼 厂 对 环 境 和 操 作 场 所 的 又 一 严 重 污 染 形 式 氧 气 底 吹 熔 炼 工 艺 采 用 完 善 的 除 尘 密 封 负 压 操 作 等 措 施, 使 排 烟 含 尘 和 各 操 作 岗 位 粉 尘 量 大 幅 度 降 低 经 环 保 部 门 检 测, 底 吹 炉 操 作 岗 位 粉 尘 含 量 7mg/m 3 ( 其 中 铅 尘 含 量 0.3 mg/m 3 ), 收 尘 系 统 出 口 烟 气 含 尘 低 达 5mg/m 3, 实 现 了 铅 冶 炼 的 清 洁 生 产 要 求 ( 10mg/m 3 ), 改 善 了 铅 冶 炼 工 厂 的 操 作 条 件, 避 免 了 铅 厂 工 人 及 工 厂 周 围 居 民 的 铅 中 毒 现 象 烧 结 过 程 处 理 大 量 干 燥 的 粉 粒 状 原 辅 材 料 和 返 粉, 烧 结 产 物 要 破 碎 筛 分, 合 格 烧 结 块 仅 占 烧 结 产 物 总 量 的 1/3, 因 此 烧 结 流 程 中 产 生 烟 气 和 粉 尘 的 环 节 较 多, 难 以 处 理 投 资 成 本 及 经 济 效 益 评 价 河 南 豫 光 氧 气 底 吹 熔 炼 - 鼓 风 炉 还 原 示 范 工 程 基 建 投 资 总 额 为 1.9 亿 元 ( 当 时 价 格 ), 与 烧 结 机 - 鼓 风 炉 系 统 投 资 总 额 相 当 据 多 年 统 计, 氧 气 底 吹 熔 炼 - 鼓 风 炉 还 原 工 艺 比 烧 结 机 烧 结 - 鼓 风 炉 还 原 工 艺 每 吨 粗 铅 成 本 降 低 200 元 左 右, 多 产 优 质 硫 酸 多 盈 利 1300 万 元 / 年, 合 计 每 年 新 增 效 益 约 3000 万 元 高 效 节 能 与 深 度 环 保 的 先 进 镁 冶 金 技 术 主 要 技 术 内 容 技 术 来 源 : 主 要 是 在 学 习 国 外 的 同 类 型 产 品 的 先 进 技 术 的 基 础 上, 总 结 在 钢 铁 冶 金 行 业 应 用 的 成 功 经 验, 结 合 国 内 热 法 镁 生 产 企 业 实 际 生 产 的 工 艺 要 求, 自 主 研 发, 是 高 效 节 能 与 深 度 环 保 的 国 际 先 进 的 镁 冶 金 技 术 关 键 技 术 和 创 新 点 : (1)U 型 直 接 蓄 热 煅 烧 窑

23 直 接 蓄 热 煅 烧 主 要 是 指 顺 流 煅 烧, 逆 流 蓄 热 技 术 能 够 合 理 成 功 使 用 这 一 技 术 的 白 云 石 煅 烧 设 备 的 只 有 U 型 直 接 蓄 热 煅 烧 窑 它 有 两 个 窑 身, 窑 身 的 上 部 有 换 向 系 统, 用 于 交 替 轮 换 使 用 两 个 窑 身 在 窑 身 煅 烧 带 的 下 部 设 有 彼 此 连 通 的 通 道 废 气 通 过 连 接 通 道 从 燃 烧 筒 进 入 非 燃 烧 筒, 废 气 在 非 燃 烧 筒 内 将 热 传 导 至 原 料 层 图 5.9 U 型 直 接 蓄 热 煅 烧 窑 工 作 原 理 主 要 有 以 下 几 个 特 点 : 1 热 效 率 高 : 每 个 生 产 周 期 都 有 一 个 窑 膛 成 为 蓄 热 室, 窑 气 和 原 料 间 进 行 充 分 的 接 触, 直 接 快 速 预 热 原 料, 无 需 转 换, 并 大 幅 度 降 低 废 气 排 放 温 度, 实 现 极 限 节 能, 窑 顶 排 烟 温 度 只 有 75~85, 热 效 率 可 以 达 到 85% 以 上 2 炉 膛 内 料 石 相 对 稳 定, 相 互 冲 击 的 机 械 强 度 低, 白 云 石 煅 烧 过 程 中 不 易 破 碎 3 煅 白 活 性 度 高 : 独 特 的 U 型 煅 烧 曲 线, 物 料 在 预 热 带 内 外 进 行 匀 速 升 温, 在 加 热 带 进 行 低 温 透 烧, 在 冷 却 带 快 速 降 温, 产 品 活 性 度 高, 水 化 活 性 度 可 达 到 35% 以 上 4 煅 白 灼 减 低 : 窑 体 设 计 使 气 固 现 两 相 良 好 的 接 触, 窑 内 各 段 温 度 可 控, 焙 烧 质 量 好,CO 2 灼 减 只 有 0.2% (2) 大 型 蓄 热 式 金 属 镁 还 原 炉 蓄 热 式 高 温 燃 烧 技 术 是 当 今 国 际 上 先 进 的 燃 烧 技 术, 就 是 在 炉 子 两 侧 炉 墙 上 都 布 置 有 均 匀 分 配 的 喷 口, 当 一 侧 的 喷 口 在 作 为 烧 嘴 燃 烧 的 时 候, 另 一 侧 的 喷 口 则 作 为 烟 道 用 来 排 烟 经 过 一 个 换 向 周 期 后, 通 过 换 向 阀 的 切 换, 作 为 烧 嘴 燃 烧

24 的 一 侧 喷 口 变 为 烟 道 用 来 排 烟, 而 原 来 用 来 排 烟 的 另 一 侧 喷 口 则 作 为 烧 嘴 燃 烧 就 这 样 交 替 进 行, 同 时 完 成 加 热 烟 气 热 量 的 高 效 回 收 及 空 气 的 高 温 预 热 排 烟 侧 喷 口 经 高 温 气 体 通 道 进 入 蓄 热 室, 在 蓄 热 室 内 通 过 与 蓄 热 体 进 行 热 量 交 换, 其 温 度 已 降 至 150 以 下, 然 后 出 蓄 热 室, 经 过 换 向 阀 排 烟 机, 最 后 由 烟 囱 排 入 大 气 与 此 同 时, 空 气 进 入 另 一 侧 已 经 在 上 一 个 换 向 周 期 内 被 高 温 烟 气 预 热 的 高 温 蓄 热 室, 同 时 被 预 热 到 900~1050, 出 蓄 热 室 后 经 高 温 气 体 通 道 通 过 炉 子 侧 墙 喷 口 喷 出, 从 喷 口 喷 出 的 高 温 空 气 和 燃 料 在 炉 膛 内 边 混 合 边 燃 烧 图 5.10 蓄 热 式 高 温 燃 烧 技 术 工 作 原 理 示 意 图 新 型 蓄 热 式 金 属 镁 还 原 炉, 主 要 有 以 下 特 点 : 1 弥 散 燃 烧 的 蓄 热 燃 烧 形 式 可 形 成 与 传 统 火 焰 完 全 不 同 的 火 焰 类 型, 在 炉 内 形 成 特 别 均 匀 的 温 度 场, 提 高 还 原 罐 的 加 热 均 匀 性 ; 2 采 用 低 氧 燃 烧 技 术, 不 但 增 强 了 高 温 烟 气 对 还 原 罐 的 辐 射 和 对 流 交 换, 同 时 减 少 火 焰 对 还 原 罐 的 冲 刷 和 氧 化 延 长 还 原 罐 的 使 用 寿 命 ; 3 节 约 能 源, 降 低 燃 耗 采 用 蓄 热 式 燃 烧 技 术 可 以 将 烟 气 余 热 利 用 到 几 乎 接 近 极 限 的 程 度, 最 大 限 度 地 回 收 烟 气 潜 热, 可 使 空 煤 气 同 时 预 热 至 接 近 炉 气 温 度, 排 烟 温 度 可 以 低 于 150, 余 热 回 收 率 大 大 提 高, 节 能 降 耗 非 常 明 显 ; 4 改 善 还 原 罐 的 加 热 环 境, 在 还 原 罐 周 围 形 成 还 原 性 气 氛, 减 少 还 原 罐 的 氧 化, 提 高 还 原 罐 的 使 用 寿 命 ; 5 减 小 对 环 境 的 污 染 蓄 热 式 燃 烧 技 术 不 仅 节 约 了 能 源, 降 低 了 烟 气 排 放 量, 而 且 大 大 降 低 了 烟 气 中 NOx 等 有 害 气 体 的 含 量, 减 轻 了 环 境 污 染

25 6 高 温 防 腐 ( 抗 氧 化 ) 耐 磨 材 料 应 用 于 还 原 罐, 有 效 提 高 还 原 罐 的 使 用 寿 命 7 采 用 集 中 管 理, 分 散 控 制, 组 成 安 全 先 进 实 用 可 靠 的 远 程 自 动 调 节 控 制 系 统 减 少 大 量 的 设 备 操 作 人 员 (3) 连 续 蓄 热 式 金 属 镁 精 炼 炉 连 续 蓄 热 式 金 属 镁 精 炼 炉 是 指 在 金 属 镁 精 炼 炉 的 余 热 利 用 上 由 间 断 蓄 热 改 为 连 续 蓄 热, 这 种 装 置 称 为 热 回 收 泵, 它 工 作 时 排 烟 和 鼓 风 同 时 进 行, 高 温 烟 气 以 对 流 及 辐 射 的 方 式 将 热 量 传 递 给 烟 气 通 道 内 的 蓄 热 体 同 时, 被 加 热 的 蓄 热 体 将 热 量 迅 速 传 递 到 低 温 侧 的 助 燃 空 气, 空 气 能 够 很 迅 速 地 被 加 热 连 续 蓄 热 式 金 属 镁 精 炼 炉 主 要 有 以 下 特 点 : 1 换 热 速 率 高 : 高 热 导 率 高 黑 度 的 材 质 具 有 极 大 的 换 热 面 积, 可 实 现 高 风 温 低 烟 温 ; 2 连 续 工 作 : 连 续 供 风 及 排 烟, 不 需 要 换 向, 炉 压 稳 定 流 场 及 温 度 场 无 频 繁 扰 动 ; 为 低 氧 燃 烧 奠 定 基 础 ; 3 寿 命 长 : 抗 氧 化 性 能 好 ; 4 超 强 的 换 热 元 件 结 构, 运 行 成 本 极 低 无 需 维 护 ; 5 采 用 比 表 面 积 很 大 的 换 热 元 件 作 为 热 交 换 器, 便 于 安 装 和 布 置 ; 6 高 温 防 腐 ( 抗 氧 化 ) 耐 磨 材 料 应 用 于 精 炼 坩 埚, 有 效 提 高 坩 埚 的 使 用 寿 命 蓄 热 体 如 下 图 所 示 : 图 5.11 连 续 蓄 热 高 效 热 回 收 示 意 图

26 技 术 能 耗 及 比 对 (1) 煅 烧 : 通 常 白 云 石 的 煅 烧 工 序 多 采 用 的 是 平 窑 传 统 竖 窑 近 年 来, 开 始 选 用 回 转 窑 作 为 白 云 石 的 煅 烧 设 备, 为 节 约 能 源, 增 设 换 热 器, 相 比 较 前 二 种 煅 烧 设 备 有 了 较 大 改 善 但 这 些 煅 烧 设 备 在 生 产 实 际 中 的 能 耗 和 污 染 物 排 放 比 较 大, 污 染 严 重 而 U 型 直 接 蓄 热 煅 烧 窑 在 能 源 的 利 用 和 污 染 物 的 排 放 上 具 有 更 为 明 显 的 优 势 各 类 技 术 比 对 见 表 5.5 表 5.5 各 类 窑 型 技 术 经 济 指 标 比 较 比 较 内 容 竖 窑 回 转 窑 ( 带 预 热 器 ) U 型 煅 烧 窑 产 品 品 质 活 性 度 16-17% 18-25% 32-35% 酌 减 量 < % < % <0.2% 吨 镁 能 耗 (kg/t) 炉 体 热 效 率 35% 50-60% 85% 以 上 经 济 性 较 好 差 好 单 位 投 资 产 能 较 大 小 大 环 保 较 好 较 差 好 设 备 可 靠 性 较 高 低 高 单 炉 产 能 扩 展 性 低 低 高 设 备 自 动 化 水 平 低 一 般 高 (2) 还 原 : 热 法 生 产 金 属 镁 的 还 原 工 装 设 备 一 般 采 用 传 统 燃 煤 炉 窑 还 原 罐 安 装 数 量 少 能 耗 高 污 染 物 排 放 高, 近 年 来, 开 始 选 用 蓄 热 式 还 原 炉 作 为 金 属 镁 的 工 装 设 备, 但 由 于 某 些 厂 家 设 计 水 平 低 烧 嘴 及 炉 子 结 构 设 计 不 合 理, 不 能 满 足 快 速 升 温 及 保 温 精 度 要 求, 还 原 罐 温 差 大, 影 响 单 罐 产 量 炉 子 自 动 化 控 制 不 能 实 现 造 成 单 位 产 量 的 能 源 消 耗 大, 一 般 为 t 煤 /t 镁, 污 染 物 的 排 放 明 显 增 多 采 用 该 项 技 术, 优 化 炉 子 结 构 烧 嘴 结 构 和 燃 料 管 路 结 构, 不 仅 控 温 精 度 高 升 温 速 度 快, 而 且 单 位 产 品 的 能 源 消 耗 大 幅 度 减 少, t 煤 /t 镁, 比 传 统 燃 煤 炉 节 约 近 65%, 比 一 般 蓄 热 式 还 原 炉 节 能 15-20% (3) 精 炼 : 热 法 生 产 金 属 镁 的 精 炼 工 装 设 备 大 多 都 采 用 传 统 燃 煤 炉 窑 或 普 通 煤 气 精 炼 炉 能 耗 高 污 染 物 排 放 高, 单 位 产 量 的 能 源 消 耗 大, 一 般 为 kg 煤 /t 镁, 年 排 放 的 污 染 物 CO 2 约 为 吨 采 用 该 项 技 术, 优 化 炉 子 结 构 烧 嘴 结 构 和 燃 料 管 路 结 构 的 连 续 蓄 热 式 金 属 镁 精 炼 炉, 不 仅 控 温 精 度 高 升 温 速 度 快, 而 且 单 位 产 品 的 能 源 消 耗 大 幅 度 减 少,

27 kg 煤 /t 镁, 比 传 统 燃 煤 精 炼 炉 节 约 65%, 比 一 般 煤 气 直 燃 式 精 炼 炉 节 能 20% 项 目 实 施 条 件 投 资 和 年 限 实 施 没 有 特 定 条 件, 完 全 可 以 依 据 现 场 的 条 件 生 产 能 力 进 行 设 计 施 工 投 资 较 回 转 窑 大 幅 度 节 约, 单 位 造 价 上 的 产 能 提 高 倍 投 资 回 收 期 也 大 幅 缩 短 节 能 效 果 与 经 济 效 益 U 型 直 接 蓄 热 煅 烧 窑 : 相 比 较 带 预 热 器 的 回 转 窑,U 型 煅 烧 窑 的 单 位 产 品 能 耗 小 于 142kg/t, 节 约 能 源 36%,CO 2 排 放 量 减 少 36% 按 年 产 1 万 吨 金 属 镁 计 算, 一 年 可 节 约 燃 煤 6240 吨,CO 2 排 放 量 减 少 吨 新 型 蓄 热 式 金 属 镁 还 原 炉 : 相 比 较 一 般 蓄 热 式 金 属 镁 还 原 炉, 单 位 产 品 热 耗 为 t/t, 节 约 能 源 15-20%,CO 2 排 放 量 减 少 15-20% 按 年 产 1 万 吨 金 属 镁 计 算, 一 年 可 节 约 燃 煤 5000 吨,CO 2 排 放 量 减 少 近 2 万 吨 连 续 蓄 热 式 金 属 镁 精 炼 炉 : 能 源 消 耗 kg 煤 /t 镁, 比 传 统 燃 煤 精 炼 炉 节 约 近 50%, 比 一 般 煤 气 直 燃 式 精 炼 炉 节 能 20% 按 年 产 1 万 吨 金 属 镁 计 算, 与 燃 煤 炉 比 较, 一 年 可 节 约 燃 煤 约 2000 吨,CO 2 排 放 量 减 少 7340 吨 应 用 实 例 表 5.6 应 用 实 例 应 应 用 单 位 主 要 技 术 工 艺 及 装 备 山 西 闻 喜 银 光 华 盛 镁 业 股 份 有 限 公 司 传 统 燃 煤 式 金 属 镁 还 原 炉 传 统 燃 煤 式 金 属 镁 精 炼 炉 用 前 概 况 应 用 情 况 主 要 产 品 名 称 计 量 单 位 年 产 能 年 产 量 单 位 产 品 能 耗 ( 折 标 煤 吨 ) 粗 镁 万 吨 t/t 精 镁 万 吨 t/t 单 位 产 品 废 弃 物 排 放 情 况 推 广 应 用 前 提 还 原 工 序 单 位 产 品 ( 粗 镁 )CO 2 排 放 量 为 吨 /t 精 炼 工 序 单 位 产 品 ( 镁 锭 )CO 2 排 放 量 为 1.4 吨 /t 合 计 :CO 2 排 放 量 为 吨 /t 停 产 改 造 改 造 费 用 11000( 万 元 ) 改 造 期 限 80( 天 ) 主 要 产 品 名 称 计 量 单 位 年 产 能 年 产 量 单 位 产 品 能 耗 ( 折 标 煤 吨 ) 粗 镁 万 吨 t/t

28 精 镁 万 吨 t/t 单 位 产 品 废 弃 物 排 放 情 况 应 用 效 果 推 广 应 用 建 议 还 原 工 序 单 位 产 品 ( 粗 镁 )CO 2 排 放 量 为 8.5 吨 /t 精 炼 工 序 单 位 产 品 ( 精 镁 )CO 2 排 放 量 为 0.7 吨 /t 合 计 :CO 2 排 放 量 为 9.5 吨 /t 吨 产 品 ( 镁 锭 ) 节 约 燃 煤 2.6 吨 ; 吨 产 品 ( 镁 锭 ) 减 少 CO 2 排 放 9.5 吨 ; 设 备 投 资 回 收 期 缩 短 为 24 个 月 该 项 技 术 代 表 了 当 今 热 法 金 属 镁 生 产 工 艺 装 备 的 最 高 水 平, 对 降 低 金 属 镁 的 生 产 成 本 节 能 降 耗 减 少 排 放 发 展 循 环 经 济 振 兴 镁 产 业 起 着 至 关 重 要 的 作 用

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