金冠铜业蒸汽平衡研究分析

刘严

（铜陵有色金属集团股份有限公司金冠铜业分公司,安徽 铜陵 244000）

引言

金冠铜业分公司分期建设了“双闪”和“奥炉”项目。两厂区是以铜冶炼方式不同而区分，“双闪”工程是以闪速熔炼、闪速吹炼工艺为代表的冶炼技术。“奥炉”工程是以顶吹浸没式熔炼工艺为代表的冶炼技术。前期，两厂区蒸汽管道独立运行，导致两厂区用汽不平衡，利用效率低，造成了极大浪费，通过采取措施，大大提高蒸汽利用，降低了成本。

一、双闪和奥炉厂区蒸汽使用状况分析

（一）奥炉厂区蒸汽来源

奥炉厂区蒸汽主要来源四个地点，分别是：奥炉余热锅炉、转炉余热锅炉、硫酸热管锅炉、热电厂过热蒸汽。奥炉余热锅炉平均产汽为5.0MPa，50t/h，转炉余热锅炉平均产汽为5.0MPa，15t/h，硫酸热管锅炉产气量为1.35MPa，15t/h，热电厂过热蒸汽平均补充量为1.27MPa，10t/h。

奥炉蒸汽管网共有三种压力蒸汽管道组成，高压蒸汽管道实际运行压力4.6MPa。中压蒸汽管道实际运行压力1.35MPa。低压蒸汽管道实际运行压力为0.5MPa，低压蒸汽来源于高压和中压减压蒸汽。

（二）奥炉厂区蒸汽用户

高压蒸汽用户为奥炉余热发电机组，中压蒸汽用户为秦风制氧，低压蒸汽用户为硫酸车间、电解车间、熔炼车间、多金属回收车间及生产准备中心区域等。

奥炉余热发电机组平均用汽为43t/h，秦风制氧用汽量为2t/h，硫酸脱硫用低压蒸汽13t/h，硫酸热管锅炉除氧器用汽量为3t/h，硫酸废酸废水用汽量为2t/h，熔炼锅炉除氧器用汽量为15t/h，电解和净液用汽为4t/h，生产准备中心用汽为1t/h，多金属回收车间用汽2t/h。

（三）双闪厂区蒸汽来源

双闪厂区蒸汽主要来源五个地点，分别是：FSFB 余热锅炉、FCFB 余热锅炉、硫酸中压热管锅炉、硫酸低压热管锅炉。其中闪速熔炼余热锅炉及闪速吹炼余热锅炉实际运行压力均6.0MPa。硫酸中压热管锅炉实际运行压力为2.5MPa。硫酸低压热管锅炉实际运行压力为0.7MPa。

FSFB 余热锅炉平均产汽为6.0MPa 55t/h，FCFB 余热锅炉平均产汽为6.0MPa，25t/h，硫酸中压热管锅炉共两台，两台产汽合计为2.5MPa 18t/h，硫酸低压热管锅炉有两台，每台产汽为0.7MPa 10t/h。

双闪蒸汽管网由高压、中压、低压三路蒸汽管道组成，高压蒸汽管道实际运行压力5.5MPa。中压蒸汽管道实际运行压力2.1MPa。低压蒸汽管道实际运行压力为0.6MPa。

（四）双闪厂区蒸汽用户

高压蒸汽用户为双闪1#余热发电机组，中压蒸汽用户分别为闪速熔炼动力机、1#蒸汽干燥、2#蒸汽干燥、2 万制氧蒸汽加热器和3.5 万制氧蒸汽加热器。低压蒸汽用户为2#余热发电机组、电解车间、锅炉除氧器、生产准备中心等。

双闪1#余热发电机组平均进汽量为78t/h，中压减压阀组进汽量为34t/h，闪速熔炼动力机用中压蒸汽18t/h，1#蒸汽干燥用汽量为22t/h，2#蒸汽干燥用汽量为16t/h，2 万制氧蒸汽加热器用汽量为1/h，3.5 万制氧蒸汽加热器用汽量为1.5/h，2#余热发电用汽为50t/h，电解车间用汽为9t/h，锅炉除氧器用汽为4t/h，生产准备中心用气为1.5t/h，富余的10t/h 蒸汽进入卸载冷凝器回收利用。

二、金冠铜业两厂区蒸汽平衡问题

金冠铜业两厂区合并以来，高、中、低压蒸汽管道均独立运行，造成部分蒸汽放空或设备因缺汽而停运，造成经济损失。现对两厂区蒸汽使用情况进行全面研究，平衡两厂区蒸汽使用，优化管道设计，提出优化解决方案。

（一）奥炉厂区蒸汽问题

1.高压蒸汽供汽不稳定。转炉冶炼工艺流程分为S1、S2、B1、B2共四期，在转炉期交换期间进入转炉余热锅炉烟气量大大减少，造成转炉余热锅炉所产高压蒸汽流量快速下降至零。高压蒸汽流量减少，不仅影响余热发电运行还间接导致低压蒸汽量减少，影响硫酸车间脱硫效果，易造成环保事件。

2.热电厂过热蒸汽供应不稳定。热电厂因热用户多，需平衡各用汽点用汽量，经常限制奥炉厂区用汽或停供，严重影响奥炉生产，奥炉缺少蒸汽不得不将汽轮机停机，保证厂区正常用汽。

3.硫酸脱硫蒸汽压力要求高。奥炉硫酸脱硫要求低压蒸汽压力较高，最低要求0.45MPa，这就要求低压管网压力需保持在0.45MPa 以上，由于奥炉蒸汽不稳定，给奥炉蒸汽管网调控带来很大压力，转炉锅炉蒸汽受工艺影响，无法稳定低压蒸汽压力。

（二）双闪厂区蒸汽问题

夏季双闪蒸汽富余放空。夏季双闪厂区正常生产时低压蒸汽充足或少量富余，经常出现低压蒸汽放空的情况，放空量约10t/h,造成蒸汽浪费。

三、蒸汽不平衡解决对策

结合双闪、奥炉两厂区蒸汽使用特点，优化岗位操作，改进部分工艺管道，使奥炉双闪两厂区蒸汽平衡问题取得了良好效果！

（一）利用双闪厂区蒸汽对奥炉蒸汽使用进行补充

因为双闪厂区蒸汽较充足，有10t/h 蒸汽无法利用，放空或进入卸载冷凝器会造成蒸汽浪费，而奥炉厂区蒸汽不足，需从热电厂购买一次蒸汽进行补充，奥炉余热发电也无法高负荷运转。因此在双闪、奥炉两厂区交界处设置型号为DC420-01-150-250-1T 的减压阀组将双闪中压蒸汽引至奥炉，设计参数为：进口蒸汽压力P1(MPa)2.45（g），出口蒸汽压力P2(MPa)1.6（g），进口蒸汽温度（℃）225，出口蒸汽温度（℃）208，出口蒸汽流量Q（t/h）30。奥炉厂区采用双闪蒸汽，减少热电厂一次蒸汽使用，满足奥炉生产及发电需要。

（二）将硫酸脱硫用汽改为中压管路供汽

脱硫用汽量平均约为13t/h，与奥炉热管锅炉产汽量相差不多，基本满足脱硫用汽需求。硫酸脱硫用汽单独由中压蒸汽管路提供，中压蒸汽减压后供脱硫使用。双闪蒸汽和动力中心高压减压蒸汽作为中压蒸汽管路备用汽源，当热管锅炉蒸汽量不能满足脱硫用汽时，由双闪中压蒸汽进行补充，仍不满足时，由动力中心高压蒸汽减压成中压蒸汽进行补充。低压蒸汽不再提供蒸汽至脱硫，只保证奥炉厂区电解车间、熔炼车间、多金属回收车间等其他低压蒸汽用户需求。

四、两厂区蒸汽平衡实施效果

（一）外购热电厂一次蒸汽量明显减少，降低生产成本

金冠铜业机动能源部统计，2020年1-4月外购一次蒸汽量为21559吨，2021年1-4月外购蒸汽量为11926 吨，2021 年相较于2020 年减少了9633 吨。

（二）优化双闪及奥炉厂区发电能力，保持发电平稳增加

金冠铜业机动能源部统计，奥炉和双闪厂区2021 年1-4 月发电量为2978.87 万KWH，2020 年1-4 月发电量为2849.29 万KWH，增加约129.58 万KWH，均完成了2021年月度计划指标。

结语

本项目通过探索两种铜冶炼工艺下的蒸汽平衡利用研究，合理调配使用各压力等级蒸汽，实现两厂区蒸汽平衡利用，保证蒸汽管道压力稳定，满足脱硫用汽需求，取得良好经济效益。