减少天然气在反射阳极炉消耗量的研究及应用
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龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 减少天然气在反射阳极炉消耗量的研究及应用 作者：金泽志等 来源：《价值工程》2014年第32期 摘要： 本文介绍了天然气在铜冶炼反射阳极炉使用中的情况，全面分析了影响冶炼过程中天然气耗量的各种因素，并提出了实施技术改进的几种方法。 Abstract： This paper introduces the case of the usage of gas in the smelting and reflecting anode furnace for copper， comprehensively analyzes the factors influencing gas consumption in the process of smelting， and proposes several methods of the implementation of technical improvement. 关键词： 天然气；反射阳极炉；消耗量；技术改进 Key words： gas；reflecting anode furnace；consumption；technical improvement 中图分类号：TF811 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）32-0076-02 0 引言 天然气指标为金昌冶炼厂重点能耗指标之一，其指标控制与否直接影响该厂经济效益。抑制天然气单耗指标的上升，解决生产工艺平衡、热冷料搭配、管理操作与技术革新是当前面临的重要课题，同时也是本次攻关的主要方向。 1 天然气用量及理论分析（以2012年为例） 综合分析： ①理论测算：依据其他冶炼厂天然气消耗的标杆值，粗铜热料消耗天然气在20Nm3/tCu，冷料消耗在110Nm3/tCu，理论消耗总量为Q总=Q热+Q冷=3406740+4023140=7429880 Nm3，天然气理论消耗指标V=Q总/T阳极铜=7429880/206911=35.9 Nm3/tCu。厂部计划考核单耗指标比理论测算要低5.9 Nm3/tCu。 ②实际消耗：2012年天然气实际消耗7223077 Nm3，实际单耗指标34.909 Nm3/tCu，比考核指标超4.909 Nm3/tCu。厂部考核依据主要是在精砂品位不变，粗铜热料稳定的状况下予以实现的。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn ③原因分析：目前阳极炉生产过程中，有三个作业需要使用天然气，1）烘烤溜槽、浇铸煲及圆盘钢模；2）冷铜、杂铜熔化及阳极炉氧化阶段；3）新炉烘炉，及日常炉子升温。表2是对天然气各因素月消耗量的测算。 由消耗比重可以看出，阳极炉天然气消耗主要集中在阳极铜生产氧化阶段，占天然气总消耗量的89.55%。然而导致天然气热利用率低，冰铜热料不稳定的人为因素主要是氧化时间过长、天然气使用量过大。 3 实施技术改进 3.1 对供气量的控制系统改进 在现有天然气燃烧系统进行改造（先对3#、0#炉进行改造），增设流量计、变频器、调节阀门等设备，利用PLC程序自动控制燃烧过程，根据理论计算固定风气比为10？誜1。 对整改后的生产数据统计分析，找到最适合生产实际的控制参数。因现场环境、设备、人员技能水平等因素影响，理论数据往往与实际要求有一定偏差，经过对整改后的统计的数据进行分析核算，得出最佳控制参数。 改造后的0#、3#炉天然气和燃烧风流量数据进行了抽样，数据如表4所示。 从表4可以看出整改后实际烧嘴风气比基本维持在10：1，能很好满足生产要求。 通过以上现场调查和理论分析，车间认为天然气单耗标杆值控制在29Nm3/tCu是可实现的，比厂部考核降低1 Nm3/tCu。 3.2 提高烧嘴热效率 更换新型烧嘴，提高其热效率，更换烧嘴后，火焰长度、火焰刚度均能满足生产要求，并对整改后的数据进行统计。如表5所示。 可见，新型烧嘴在热量利用率方面较之前有了很大提高。 4 现场操作的改进 ①规范性操作：标准为氧化时间不超过3.5个小时；炉门火焰不超过1m，扒渣氧化过程中，炉门及时放下。 在不加冷铜的情况下，氧化时间均能控制在3.5个小时以内，在处理粗铜超过5t，热料小于4煲的时候，氧化时间加长；从炉门火焰长度来看，操作工倾向使用大燃料进行燃烧，造成天然气浪费；生产操作过程中，由于要调整风管和扒渣，炉门及渣门未及时放下的情况时有发生。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn ②改进及技术性要求：依据经验和对比性，控制天然气充分燃烧，烧嘴方向的正确安装。对阳极炉作业进行观察，在氧化阶段，天然气流量往往开的很大，火苗长，颜色为绿色（燃烧不充分）。根据天然气燃烧化学方程式（天然气含CH496%以上）：CH4+2O2=CO2+2H2O，可推算出天然气和空气的比值约为1：10，现场未配置相应的测量仪表及控制设备，操作过程中很难达到风气比1：10的要求。 炉子四周温度温差不超过100℃。烧嘴方向安装要正确，反射炉应均匀受热，不影响氧化时间和天然气的消耗。 ③冷料合理平衡加入：单炉冷铜处理过多。 正常生产情况下要求一炉对一炉操作，炉料尽量进满；热料不足时，均衡处理冷料，每炉处理冷料在5t左右。由于反射炉热量传递方式以热辐射为主，热传导、热对流方式为辅。在加入冷料时需将冷料加热到1200度左右，冷料加入过多，熔化时间长。控制每炉冷料加入量在5t左右，因65t热料以热传导的方式将热量大量传递给5t冷料，缩短了冷料熔化的时间，节约了天然气用量。 5 预计效果 通过采取以上措施，若天然气单耗比考核值降1Nm3/tCu如达到目标值，即节约成本（30 Nm3/tCu-29 Nm3/tCu）×21.23万吨×2.27元=48.19万元。 参考文献： [1]彭容秋.铜冶金[M].长沙：中南大学出版社，2004. [2][美]W.G.达文波特，[美]M.金，[美]M.施莱辛格，A.K.比斯瓦斯.铜冶炼技术[M].北京：化学工业出版社，2006. [3]朱祖泽，贺家齐.现代铜冶金学[M].北京科学出版社，2003. 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/a15c7327b91aa8114431b90d6c85ec3a87c28be4.html