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有色冶金行业用电现状和节电技术

文章出处:中电社 人气: 发表时间:2026-04-21 04:08:49

有色冶金行业用电现状和节电技术


01
行业发展

有色冶金包括铝、铜、镍、铅、锌、稀土、金、银等金属的冶炼。经过30多年的连续高速增长,中国多数有色金属产品的产量居世界首位。十种有色金属产量从2002年的1012万吨增加到2021年的6477.1万吨。电解铝和精炼铜产量最多,产量占全国总量的75%左右。2021年中国精炼铜(电解铜)产量为1048.7万吨,同比增长4.6%,电解铝产量为3850.3万吨,同比增长3.8%。

02
用能分析

有色金属冶炼作为高能耗行业,约占全国能源消费量的3.5%以上,单位产品能耗约为4.76吨标煤,其中铜、铝、铅、锌冶炼能耗占有色金属业总能耗90%以上,而电解铝占有色金属也总能耗的75%。

有色金属冶炼业能源消费和电力消费逐年增长,2019年略有下降,能源消费量从2016年的21028万吨标准煤增长到2020年的25521万吨标准煤,占全国能源消费总量的5.12%。电力消费从5451亿千瓦时增长到6642亿千瓦时,占全国电力消费的8.8%。2018年吨铜加工材综合能耗为193.15千克标准煤/吨,铜电解单耗为313.91千瓦时/吨;电解铝综合交流电电耗为13532.7千瓦时/吨,吨铝加工材综合能耗为268.41千克标准煤/吨。中国铜冶炼工艺能效标杆水平为260千克标准煤/吨,基准水平为380千克标准煤/吨。电解铝铝液综合交流电耗标杆水平为13000千瓦时/吨,基准水平为13350千瓦时/吨。

03
用电结构

(1)现代铝工业中,电解铝生产主要采用冰晶石—氧化铝熔盐电解法。电解铝生产的基本原理是使直流电通过以氧化铝为原料、以碳素为阳极、冰晶石为溶剂组成的电解质,在950~970摄氏度下使电解质溶液中的氧化铝进行化学反应,电解为铝和氧。电解槽是生产电解铝的主要设备。

电解槽是生产流程中用电最大的环节,当电解槽通电电流低于90%时无法继续生产,电流低于70%时电解槽温度会迅速下降。冰晶石作为电解质主要成分,熔融状态下导电,凝固状态下不导电。因此一旦出现长时间停电,电解槽内冰晶石凝固影响生产。运行中如果突然断电,并且不能够在较短时间内恢复供电,将会对电解铝生产和电解设备造成重大损失,特别是电解直流生产系统,严重影响电解设备寿命,甚至造成整个电解铝生产系统的瘫痪。所以电解铝的直流系统和主要的辅助生产系统均为一级负荷,这部分负荷约占总负荷的95%。电解铝生产的修理车间、生活设施用电为三级负荷,其余为二级负荷。

(2)世界上由铜精矿生产电解铜的冶炼方法分为两大类:火法冶炼和湿法冶炼。火法炼铜是当今生产铜的主要方法,占铜产量的80%~90%。火法工艺过程主要包括四个主要步骤:造硫熔炼、铜硫(冰铜)吹炼、粗铜火法精炼和阳极铜电解精炼;

①造硫熔炼目的是使铜精矿部分铁氧化,产出含铜较高的冰铜;

②冰铜吹炼将冰铜进一步氧化、脱除冰铜中的铁和硫,生产粗铜;

③火法精炼将粗铜通过氧化造渣,进一步脱除杂质元素,生产阳极铜;

④电解精炼通过引入直流电,阳极铜溶解,在阴极析出纯铜,杂质进入阳极泥或电解液,从而实现铜和杂质的分离,产出阴极铜。

有色金属冶炼业最重要的能源是电力,且冶炼流程连续不断,若产生停止会造成较大的经济损失,对供电平稳性要求很高,同时节电潜力大。

04
节能潜力

当前中国电解铝行业能耗在世界范围处于领先地位,美国电解铝综合交流电电耗为15583千瓦时,欧洲电解铝综合交流电电耗为15499千瓦时,世界平均水平为14280千瓦时。精炼铜能耗与世界先进水平有一定差距,全国能效平均值为364千克标准煤/吨,国际先进值为280千克标准煤/吨,节能潜力约为23.07%,锌节能潜力约为7.3%。

有色金属工业是国民经济的重要基础产业之一,是实现制造强国的重要支撑。针对有色金属生产提出几点节电意见:

(1)作为冶炼过程中最大的电力消费环节,电解槽的发展至关重要,要重点推动新型稳流保温电解槽节能改造、电解槽大型化、结构优化和智能控制技术的实施;

(2)积极推进电解槽能量流优化和余热回收等节能低碳技术改造;

(3)鼓励企业通过电解槽机械性改造技术手段,增强电解槽的电力负荷变化范围,用以提升清洁能源消纳潜力;

(4)建设能源系统优化控制中心,实现能源合理调度,梯级利用,淘汰能耗高的风机、水泵、电机等用能设备,推进通用设备升级换代。

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