有色金属行业借IT求解绿色难题
1992年,一部名为《毒吻》的影片向大家讲述了在母体中受到有色金属工厂工业废品毒害的婴儿,浑身携带剧毒的成长过程。导演用虚构的情节试图唤起大家对有色行业“三废”的重视。十几年后,中国有色金属产量激增,随之而来的高能耗、高污染不只是呈现在剧本上,而是成为有色行业亟待解决的一个现实方程式。
在2007年召开的中国有色金属工业节能减排会议上,有资料表明,2007年1月至7月,中国主要有色金属产品总产量达到1309万吨,比2006 年同期增加258万吨,增长24.58%。其中生产铜189万吨,同比增长10.92%; 生产原铝694万吨,同比增长36.28%,比2006年同期增加185万吨; 生产铅159万吨,同比增长7.21%; 生产锌208万吨,同比增长20.56%。
有色金属工业工作流程长,开采、冶炼、加工都需要消耗能源,同时还会产生大量的热污染、粉尘污染、气体污染,节能减排无疑成为有色行业严峻的客观命题。
有色节能减排遭遇尴尬
有色金属行业一方面想方设法淘汰落后的生产技术,一方面产量却又在急剧膨胀,这种“翘翘板”的格局让有色金属行业能耗和污染下降困难重重。
据中国有色金属工业协会会长康义透露,按照规划到2010年,中国电解铝综合交流电耗将低于14300千瓦时/吨,电解铝废气的集气效率大于98%,净化效率大于99%; 铜冶炼综合能耗达到700千克标煤/吨以下,铜冶炼回收率达96.5%以上。2007年上半年中国单位GDP能耗同比降低2.78%,规模以上工业单位增加值能耗同比降低3.87%,然而由于产量过快增长,有色行业单位增加值能耗却不降反升了1.58%。
据了解,国内很多铜冶炼企业仍旧在使用鼓风炉、反射炉等相对落后的粗铜冶炼工艺,所达到的粗铜生产能力大约有50万吨。大约有65万吨的铝电解仍在采用小型预焙槽,另外铅锌冶炼生产中分别有50%、30%左右落后的生产工艺装备需要更新和淘汰。但在目前有色金属产品处于高价位的形势下,淘汰落后产能有一定的难度。尤其是铅锌生产企业集中度低,中小企业居多,很多企业位于经济发展相对落后的地区,淘汰任务更加艰巨。
IT助力冶炼能耗降低
一边是约束性指标与达标压力,另一边是淘汰落后产能与有色金属产品高价位诱惑下的尴尬,有色金属行业该如何突围,走向节能减排的绿色目标?
江西铜业贵溪冶炼厂(下称“贵冶”)计控车间刘建群书记表示,要增加产量,势必会加大耗能污染。但产量降下来,又会影响企业的收益。因此目前引入先进技术,实施有效的IT应用,进行项目改造,已成为业界的共识。
据了解,目前中国有色金属矿产资源综合利用率为60%,与发达国家相比低10~15个百分点; 共伴生矿产资源综合利用率仅为40%,比发达国家低20个百分点; 粗铜综合能耗平均为1000千克标准煤左右,比国外先进水平高40%; 氧化铝综合能耗平均为1154千克标准煤,比国外先进水平高50%左右。
康义坦率地表示,中国有色金属工业的资源利用效率仍有待提高,提高资源利用率是有色金属行业实行节能环保循环经济的核心。
有色金属行业的能耗与污染主要集中在开采、冶炼、加工三方面。冶炼过程中产生的烟气排放到大气中不仅造成热污染,并且浪费了烟气的余热。而废渣、废泥中黄金、白银等贵金属的含量更是可观,可以说这些“废品”周身都是宝。过去传统的冶炼方式通过人工的间歇性作业将“三废”丢掉,既污染环境,又降低资源利用率。
江西铜业贵溪冶炼厂于1979年破土奠基,是“六五计划”期间,经国务院批准成套引进的22个工业项目之一。贵冶1985年正式投产,在当时全国有色金属行业还普遍处于“用眼看火候”的传统工艺中时,贵冶率先踢开“绿色”大门。
刘建群表示,有色行业对矿石进行初级加工的工艺有闪速炉、鼓风炉、反射炉等。通常它们也被称为冶炼流程中的“龙头”,节能减排的关键也就落在“龙头”上。传统的冶炼方法通常采用烧结块鼓风炉熔炼,这种方式获得的二氧化硫密度低,不易回收。为此贵冶在建设之初便采用闪速炉,并引进日本住友集团公司提供的全套设备和控制软件。对“龙头”进行参数设定和理化分析后建立数学模型,通过计算机应用进行流程控制,开始连续作业。由于冶炼矿石依靠重油燃烧来产生热量,计算机通过对鼓风机热风风量的控制,掌握进入闪速炉氧气量,从而达到控制闪速炉温度,节约冶炼成本,减少重油消耗的目的。
早在20世纪80年代,贵冶就自行改造数学模型,提高氧的效率,使得二氧化硫燃烧充足,以此提高热量,逐步减少油的用量。“全套系统在PDP1134小型计算机上运行。”刘建群说,“该系统是在线控制闪速炉冶炼的整个生产过程,调节和监控各种影响因素,如调节风、油、氧、硅酸矿比率等。控制好了闪速炉,就可以稳定地提高产品的产量、质量,提高生产装置的效率,获得最佳效益,为以后冶炼打好基础。但是从1993年开始,闪速炉中使用了多年的、引进的信息系统开始出现问题,随时面临崩溃的危险。”
在各方面权衡后,贵冶和江西铜矿与华北计算技术研究所合作进行了系统全面改造。在最短的时间内,以最少的花费,研发出全新的闪速炉计算机在线控制系统WAX4000,替换了运行了十多年的老化系统。经过几个阶段调试之后, 2007年8月1日,新开发的闪速炉计算机优化控制系统一次投入运行,成功投入在线控制。

