109 m2沸騰焙燒系統綠色戰略規劃與實踐

周開敏，蔡掛才，王軍會

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司，云南曲靖 655000)

109m2沸騰焙燒系統綠色戰略規劃與實踐

周開敏，蔡掛才，王軍會

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司，云南曲靖 655000)

介紹以綠色理念對109 m2沸騰焙燒系統流程設備、設施進行節能減排，其中包括優化原料制備過程、優化余熱回收和供風及煙氣收塵以及全面實施班組精細化管理，強化節能減排管理。探索了109 m2沸騰焙燒系統綠色戰略規劃方案實施措施和方法，構建低碳經濟模式，實現系統可持續發展。

沸騰焙燒 綠色要素 節能減排 精細化管理

1 109 m2沸騰焙燒系統綠色戰略規劃背景

低碳經濟是以低能耗、低排放、低污染為基礎的經濟模式，是人類社會繼原始文明、農業文明、工業文明之后的又一大進步。低碳經濟實質是能源高效利用、清潔能源開發、追求綠色GDP的問題，核心是能源技術和減排技術創新和制度創新以及人類生存發展觀念的根本性轉變。從我國能源結構看，低碳意味節能，低碳經濟就是以低能耗低污染為基礎的經濟。而能源與經濟以至價值觀是實行大變革的結果，可能將為逐步邁向生態文明走出一條新路，即摒棄20世紀的傳統增長模式，直接應用新世紀的創新技術與創新機制，通過低碳經濟模式，實現企業可持續發展。

鋅精礦沸騰焙燒系統要完成對鋅精礦脫硫滿足濕法煉鋅對物料的要求，同時對產生的余熱有效回收，以及確保煙氣在收塵系統中不外溢,通暢輸送至制酸系統。因此，鋅精礦沸騰焙燒系統是常規濕法煉鋅過程中的重要環節，同時也是環保、節能、清潔生產要求的關鍵環節。2005年8月云南馳宏鋅鍺股份有限公司(以下簡稱馳宏鋅鍺)曲靖分公司鋅廠引進109 m2沸騰焙燒系統投產運行[1]。在成功引進和消化吸收的基礎上，按建設資源節約型、環境友好型企業和節能減排要求，以建設具有“設備大型化、生產連續化、控制自動化和作業機械化”的“四化”特色，實現生產流程連續化作業、DCS系統操作及控制，使整個裝備、技術水平處于國內領先地位、管理先進的109 m2沸騰焙燒系統為目標。明確109 m2沸騰焙燒系統低碳經濟發展思路，發揮“園林單位”建設的主力軍作用。在整個工藝生產中，通過流程設備設施的節能減排技術集成創新，增加系統性的綠色要素[2]，同時把它作為約束鋅焙砂生產過程的綠色原則。形成和確立可持續發展觀，維持一個非減的包括資源環境自然資本在內的社會總資本存量，營造公司生產經營與自然“和諧共處”的關系。

2 109 m2沸騰焙燒系統綠色戰略規劃實施

在對系統能耗分布和污染隱患防治縝密計算和認真分析的基礎上，提出以維護環境利益和節能減排為首要前提和原則，以規范和消除那些非綠色的干擾因素。針對焙燒生產過程中，可能溢出痕量二氧化硫氣體和原料輸送過程中的揚塵，以規劃維護區域的功能植物群落為綠化管理的重點；針對節能減排工作，以優化工藝技術裝備提升產能，降低能耗，加強污染隱患治理，提高余熱利用為技術路線，按班組精細化管理要求制定具體實施方案，并進行了全面系統的實施。

2.1 功能型植物群落的培植與管理

針對焙燒爐可能除因冶煉釋放出的過量二氧化碳外，主要污染物是二氧化硫。選用抗逆性植物時，考慮吸收二氧化硫、抗硫酸類污染植物。采用魯克斯楊樹-女貞-夾竹桃-海桐-麥冬-天鵝絨草植物群落。針對從原料-焙燒-收塵，主要污染物是鋅精礦在備料或傳送過程中形成的粉塵、飄塵與煙塵。這個地區的綠化，形成一個具有多層阻滯、多層吸附等功能的綠化空間。采用女貞-珊瑚-夾竹桃-小葉女貞-棕櫚-草地早熟禾植物群落。在曲靖分公司規劃建設的功能型園林綠地系統整體格局中，焙燒系統遵循生態系統規律，加強對功能型人工植物群落區域的維護管理，劃片到班，責任到人。保證生產過程的環境質量，樹立焙燒系統與功能性植物群落協調共生的新樣板。經過多年對焙燒系統區域功能型人工植物群落的培植和維護管理，綠地功能正得到初步發揮。

2.2 優化控制，實現管控一體化

提升系統自動化裝備水平，結合公司MES系統工程，解決不同DCS、PLC系統之間的信息共享問題，利用OPC(OLE for Process Control)技術，實現不同DCS系統的數據共享，克服了DCS、PLC不能進行通信的“信息化孤島”問題。利用OPC可讀寫功能，首先將各DCS、PLC系統的數據通過OPC服務器采集到MES系統的中央實時數據庫，根據管理、控制所需共享信息在MES系統中進行編程，將指定信息寫入DCS工程師站OPC Server，經DCS系統組態后讀取，消除“信息化孤島”，實現信息共享。利用OPC技術實現各DCS、PLC系統的數據共享后，各DCS站的數據能夠相互傳遞指導生產。上道工序或下道工序對本工序生產有重大關聯的生產設備信息被引入本工序DCS系統，以便指導本工序生產，及時處理上、下道工序生產異常時可能對本工序帶來的各種不利影響。增強了其管控一體化實力，通過將MES系統、DCS系統、PLC系統的有機結合，實現了管理和生產過程控制的統一，使其生產過程控制及管理達到了國內領先水平，構建了高效的節能減排響應機制。

2.3 優化原料制備過程

2.3.1 鋅精礦新干燥技術的研究及應用

結合曲靖鋅廠鋅精礦倉場地和實際生產的實際情況，充分考慮環保、節能等因素，既起到對鋅精礦進行干燥，又可對原料進行儲備。按入爐鋅精礦含水的質量分數在6%～8%要求，通過擴建料倉和合理布局料倉及構件，對太陽能對鋅精礦干燥技術的研究，采用太陽能干燥方式和自然風干干燥方式相結合，從原鋅精礦倉向北面延伸了54 m，新增4個礦倉，共11個料倉形成雨篷自然風干干燥的料倉。從原鋅精礦倉向東面延伸25 m修建了與新舊料倉等寬的溫室型太陽能干燥系統，同時作為原料待驗區。改善料倉的通風條件和充分利用太陽光熱，新增的溫室型太陽能干燥系統原料待驗區應急物料儲備可達15 kt，充分利用當地太陽光熱，既起到對鋅精礦的儲備和干燥，又方便了配料。

2.3.2 返料系統改造，節能減排不留死角

經多次試驗和對返料系統的節能改造，把每天24 h不間斷運轉的返料系統改為每間隔2 h運行1次，并將漏料返至爐前倉。縮短了返料系統運行的時間，減少了返料對穩定煙氣二氧化硫濃度的沖擊，減少了不間斷開機的揚塵和設備空轉能耗。

2.4 優化余熱回收和供風及煙氣收塵

2.4.1 對余熱鍋爐實施爆破清灰和節能減排技術改造

對余熱鍋爐實施爆破清灰和節能減排改造優化，將不能及時調節、可能造成鍋爐超壓事故隱患的傳統的電動放空閥改為氣動放空閥，并引入遠程適時DCS界面監控。對109 m2沸騰焙燒系統余熱鍋爐本體和主蒸汽管網結構和自動化控制優化，余熱回收管束安裝爆破清灰裝置，防止管束積塵，保證余熱回收介質與高溫煙氣的良好熱交換條件，確保鍋爐運行壓力穩定。對鍋爐爐端采用敷管爐墻結構，保溫層用CAS膏體黏結，外涂CAS防水層，確保消除生產過程對環境的熱污染。

2.4.2 煙氣收塵部分增加環保開爐裝置

對煙氣系統的工藝流程，設置環保開爐裝置，即在旋風收塵器出口及高溫風機的進口，增加一條管道即環保開爐裝置，在旋風收塵器出口、高溫風機的旁通煙道上各安裝一個閥門，同時在電收塵器的進出口也各安裝一個閥門，控制煙氣走向。焙燒爐烘爐、開爐及油槍保溫等產生油煙的過程中，關閉電收塵器的進出口閥門，打開旁通煙道上的閥門，使油煙經過余熱鍋爐、旋風收塵器、環保開爐裝置，最后通過高溫風機進行排空。進行投料生產時打開電收塵器的進出口閥門，關閉環保開爐裝置上的閥門，使煙氣經過余熱鍋爐、旋風收塵器、電收塵器，最后從高溫風機送至制酸工序進行制酸，杜絕油煙對電收塵器造成影響。旁通煙道一端選在旋風收塵器(煙氣走向)出口，使煙氣是經過余熱鍋爐本體沉降室捕集50～150 μm以上的粗粒粉塵，收塵效率30%。旋風收塵器2級收塵除塵效率50%～90%，放空柴油燃燒產物中塵質量濃度小于100 mg/m3。

2.4.3 “一拖二”高壓變頻在109 m2沸騰爐鼓風機、排煙機中的節能應用

根據沸騰爐生產過程中，風料比參數控制對風量動態變量控制及焙燒系統負壓控制要求，將HARSVERT-A10/045型變頻器應用于鋅焙燒系統供風和排煙系統中[3]，采用先進的功率單元串聯疊波技術、空間矢量控制的正弦波PWM調制方法、內置PID調節器，實現開環啟動、閉環運行，達到將沸騰爐鼓風量設定和出口負壓信號引入變頻控制系統，變頻器頻率隨風量和負壓變化對風機轉速調節滿足鼓風量和沸騰爐出口負壓要求。

2.4.4 對焙燒礦輸送路線進行改造

對焙砂輸送系統進行改道，減少7個直角彎頭及縮短40 m輸送距離，減小輸送過程中焙砂對管道的磨損，消除焙砂輸送管道由于其路線長、直角彎道多，造成焙砂輸送過程中需要的風壓高，輸送管道易產生堵塞現象。

2.5 全面實施班組精細化管理，強化節能減排管理

2008—2009年，在沸騰爐焙燒系統所有班組有計劃的組織實施精細化管理。在公司精細化管理的格局中，立足冶煉企業班組特點，以系統科學的管理理論為指導，突出企業的文化特色，依托建成的管控一體化系統和MES系統，創造性建立了冶煉企業特色的著眼班組建設，面向全面崗位的精細化管理系統。該系統體現精細化管理在節能減排工作中的作用，以實現人本管理為中心，最大限度調動員工的主動性和潛能挖掘，以實施班組管理為動力，構建班組管理PDCA循環改善機制，創建學習型班組，加強生產過程控制，提高產品的質量和實現節能減排對標管理為目標，合理全面整合人財物的優化配置。按“流程標準化，職責具體化，管理精細化，考核實效化”的要求，對系統中的班組和崗位的職能、職責進行界定和流程梳理，明確流程目標，配套管理制度、規定、辦法；對車間—工序—班組—崗位主要節能減排職責進行分解，并對車間、崗位定位，通過對業務接口關系、日常工作聯系進行梳理，明確車間、崗位節能減排職責和權限；對影響班組節能減排指標達成和組織目標實現過程的因素，利用PDCA循環，遵循二八原則，持續改進，消除制約班組指標達成和組織目標實現的短板；把指標層層分解，落實到崗位，并進行量化，考核及時，定量準確，完成有標準，獎懲兌現，并實行績效輔導改進。

3 109 m2沸騰焙燒系統綠色戰略規劃實施效果

馳宏鋅鍺109 m2沸騰焙燒系統自投產以來，通過綠色戰略規劃的實施，園林單位建設焙燒系統植物群落長勢良好，綠地保持率100%，減少區域非生物因子暴露。節約了大量的人力資源，勞動生產人數僅為全國平均水平的一半左右，提高了企業的勞動生產率；使公司成為全國第一家成功應用MES系統的鋅冶煉企業，使公司在環境保護方面有了強有力的控制裝備和設施；采用太陽能干燥方式和自然風干干燥方式相結合方式對入爐鋅精礦進行干燥，與以干燥窯為主設備配置的鋅精礦干燥工藝干燥鋅精礦的方式相比，100 kt/a電鋅，減少612.8 kt/aCO2外排量；對高能耗鼓風機、排煙機采用“一拖二”高壓變頻，與傳統的導向葉片風量調節相比，節能40%；對余熱鍋爐實施爆破清灰和節能減排技術改造，放空控制鍋爐運行壓力的頻次降低為零，減少放空外排高壓蒸汽7.92 kt/a，消除了放空高壓蒸汽產生的熱污染和噪聲污染，同時提高余熱利用效能。

通過流程設備設施的節能減排技術集成創新，增加系統性的綠色要素，并按班組精細化管理要求對整個生產過程進行控制，使公司的環保指標達到了國內同行業的先進水平。焙燒煙氣制酸尾氣ρ(SO2)穩定控制在400 mg/m3以下，沸騰爐爐床能力由5.8 t/(m2·d-1)提高到6.4 t/(m2·d-1)，與設計能力相比，每年可減少21.582 kt外購焙砂，消除滿足產能要求所需外購焙砂造成的地區之間的環境消費而造成的代加工地區的環境損害。109 m2沸騰焙燒爐系統創下了主體流程設備無故障安全、高效連續運行了645 d的記錄。2009年，馳宏鋅鍺曲靖分公司被國家環保總局確定為國家環保標桿企業。

4 結語

109 m2沸騰焙燒系統的低碳經濟發展思路，以規劃生態園林建設為手段，以技術創新為依托，全面實施精細化管理，增加系統性的綠色要素，同時把它作為對鋅焙砂生產全過程進行約束的綠色原則，有效實現了節能減排目標,是企業邁向生態文明走出一條新路，也是發展低碳經濟的必有之路。

[1] 孫成余，周開敏，蔡掛才. 109 m2沸騰爐系統設計與生產實踐[J]. 云南冶金， 2007， 36(1)：41-44.

[2] 熊清華，程厚思.走向綠色的發展[M]. 昆明：云南人民出版社，2002，177-179.

[3] 楊大軍，金文躍.“一拖二”高壓變頻在109 m2沸騰爐排煙機中的節能應用[J]. 云南冶金，2009，38(增刊)：108-111.

Strategicenvironmentalprotectionplanningandpracticeof109m2fluidized-bedroastersystem

ZHOUKaimin，CAIGuacai，WANGJunhui

(Yunnan Chihong Zinc & Germanium Co., Ltd., Qujing, Yunnan, 655000, China)

Energy-saving and emission reduction measures are carried out to 109 m2fluidized-bed roaster system with environmental protection idea, with respects to optimizing material preparation process, optimizing waste heat recovery, air supply, dust collection of flue gas and full implementation of work team delicacy management, strengthening energy-saving and emission reduction management. Strategic environmental protection planning measures of 109 m2fluidized-bed roaster system are discussed to construct low-carbon economy, and to achieve sustainable development.

fluidized-bed roasting； environmental protection factor； energy-saving and emission reduction； delicacy management

2017-08-10。

周開敏，男，云南馳宏鋅鍺股份有限公司正高級工程師，主要從事化工環保技術工作。電話：13308745068；E-mail：1683976251@qq.com。

TQ111.16;X70

B

1002-1507(2017)10-0011-04