王 磊

(大冶有色金属股份有限公司 冶炼厂， 湖北 黄石 435000)

30万t铜电解脱镍净化系统节能改造综述

王 磊

(大冶有色金属股份有限公司 冶炼厂， 湖北 黄石 435000)

针对脱镍净化系统大功率制冷设备运行电耗成本居高不下等问题，介绍了利用本地区自然空冷条件的节能改造案例，用以降低生产运行成本，取得了良好的经济、环保效益。

脱镍净化系统； 自然冷却； 节能改造； 应用

1 工程简介

大冶有色公司30万t铜加工清洁生产项目于2012年11月建成投产，采用了目前全世界最先进的铜电解湿法提纯工艺，项目主生产线所配置的生产设备全部从法国、芬兰及澳大利亚等国外专业厂家引进，该项目建成投产后可实现产品全流程自动化生产，技术经济指标及工装水平居国内领先地位，达到世界一流水平，未来5年大冶有色公司预计电铜年生产能力可提升至65万t，年产值将突破230亿元，该项目定位于无公害绿色循环生产，其末端配备有电解液脱镍净化工序用于清洁生产，本文针对脱镍净化系统配置制冷设备功率大，及优化生产工艺、节能降耗等问题提出探讨，旨在确保能源高效利用，达到经济、环保的目的。

2 工程节能改造的具体做法

大冶有色金属股份有限公司冶炼厂硫酸镍生产工艺的主要流程为接收脱铜后液，采用间接加温方式(温度>100 ℃)加快水份蒸发，当溶液比重达到1.35 g/l～1.45 g/l就可以将浓缩液泵入结晶槽冷却结晶(温度-16～-20 ℃)，最后进行固液分离，镍以无水硫酸镍形态沉淀析出，同时含有较高的铁、铜、锌等杂质，起到净化铜电解液的作用，整个工艺流程中从高温浓缩到冷冻结晶需要配置大功率制冷设备满足生产，我厂08年老系统制冷机总功率500 kW，制冷量1 104 kW，全年运行耗电量大，一度成为制约节能生产的瓶颈环节。

2.1 系统预冷功能

在30万t铜电解脱镍净化系统筹建设计阶段，基于节能降耗等问题的要求，我们优化了生产工艺的配置，在高温浓缩液进入冷冻结晶前增加了预冷工序(如图1)，充分利用了环境温度在自然通风条件下的热交换，为保证冷凝效果的裕量，预冷槽体还设计成了“夹套”壁层，可根据生产需要适时通入常温生活水强制降温，生活水泵入一台200 mm3/h干式冷却塔形成闭路循环使用，这套预冷系统在冬季室外气温焓值低于14 kJ/kg时完全可以满足要求，在过渡季节，将自然冷却管路上的阀门和循环水泵打开，通过干式冷却塔中的低温冷却水给预冷槽回水降温，冷却塔选用设计进(出)水温度42 ℃/33 ℃，温差9 ℃，干(湿)球温度31.5 ℃/28 ℃，设计压力0.6 MPa，工作压力0.2～0.5 MPa，冷却塔在运行散热过程中喷淋水会有少量蒸发，水槽内容易沉积结垢，操作使用时最多2个月排水一次即可，运行非常经济可靠。

图1 硫酸镍预冷系统工艺配置详图

2.2 冬季气候背景

由于厂房内预冷槽释放出大量的热量，为了充分利用自然对流的冷量资源，厂房在构造时必须考虑空气迎面风速、流动阻力和传热系数等特性，本地区10年气温均值保持在7 ℃左右，空气相对湿度55RH%，具备自然空冷运行条件，每年进入冬季或当年11月至翌年3月季风时期，环境对流风速为最理想状态，其气候变化的统计情况如表1所示，此时期工厂排产计划也同步增高，满负荷生产，科学利用环境资源。

表1 2002年～2012年黄石地区气候状况记录

图2 硫酸镍预冷厂房通风流向条件图

2.3 合理选择设备

为确保自然冷却效果和工程质量，此工程中我们选用了国内一线品牌江苏恒德力新研发的Ⅱ代产品，槽体巧妙的采用了敞口式设计，容积：16 m3，内壁：搪瓷内衬，搅拌方式：二叶推进dj/D=0.33，dj=400 mm，功率：15 kW，转速：970 r/min，共计16台，排列呈东西向布置，浓缩罐和预冷槽分别安装在厂房5楼、4楼，预冷槽可利用约3 m空间落差自动补液，节约了配备输液泵约30 kW功率，厂房通风条件采用湍流式中空结构(如图2所示)，有利于形成均匀的温度场和热压浮升力，推动了空气的良好流通。

3 节能量对比

大冶公司30万t铜电解脱镍净化系统于2013年7月投入使用，我们将新旧模式下的节能量统计如下，3台冷水机组主要为冷冻结晶生产工艺提供冷水，工艺要求进水温度为32 ℃，冷水机组回水温度为-25 ℃。日常至少需要3台冷水机组投入运行，平均负载为80%；4台冷冻机(3用l备)，盐水循环泵4台，额定功率为660 kW，流量为250 m3/h，扬程为42 m；新模式下某日系统运行总耗电量如图3所示，昼夜温差越大，自然冷却效果越好，节能效果越明显，通过2013年7月投运以来的统计数据表明，节能改造后带来了可观的经济效益，在产能同比条件下，产品电能单耗降至12.42 kg/kWh，降副达13.2%，按用电市场价0.61元/kWh计算，可节约能源成本开支约22万元/年，为大冶公司增加了经济效益的同时达到节能减排，经济环保的目的。

图3 采取措施后制冷机组用电柱状图

4 结语

随着化工、冶金行业的快速发展，大型制冷设备的广泛应用，工序前端增加预冷系统为缓解制冷量供给不足，制冷设备配备功率大等问题提供了很好的帮助，所带来的产能提高和节能效益具有较高的推广价值和应用前景，具有运行自由冷却系统温差条件的地区都不应放弃利用这一有利的气候资源，设计出运行可靠的自然冷却系统，对企业节约运行能耗，降低产品成本具有重要的意义。

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The Review of 300 000 Tons Copper Electrolytic Nickel Free Purification System Energy Saving Transformation

WANG Lei

Due to high cost of power consumption of high power refrigeration equipment running in nickel removed purification system, the paper introduces the energy saving transformation by using natural air cooling, decreases the power consumption costs, achieves good economic and environmental benefits.

nickel removed purification system；natural air cooling；energy saving transformation

2015-02-16

王 磊(1978-)，男，湖北鄂州人，工程师，大学本科，主要从事设备管理及维护工作。

TF811

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1003-8884(2015)04-0051-03