提要：利用奧斯麥特銅冶煉廢氣余熱進行發(fā)電，發(fā)電后產生的尾氣用于銅電解等生產及生活所需。冷凝水也達到循環(huán)利用，最大程度地提高余熱綜合利用率。

關鍵詞：余熱發(fā)電 飽和蒸汽發(fā)電機組 應用

北方銅業(yè)股份有限公司侯馬冶煉廠著眼環(huán)保與產能提升，采用了奧斯麥特銅冶煉工藝。奧斯麥特熔煉和吹煉余熱鍋爐每小時生產的飽和蒸汽約34t，其壓力為4.0MPa，除冬季采暖及職工生活洗澡用蒸汽占蒸汽總量的不足10%外，其余全部排空，不僅造成巨大的能源浪費，而且形成較嚴重的熱污染。侯馬冶煉廠為降低生產成本，節(jié)約能耗，改善環(huán)境，引進了德國Tuthill公司C5DS+II十G飽和蒸汽發(fā)電機組，實施余熱發(fā)電改造。發(fā)電機組排放的尾氣，全部用于50kt/A電解銅的生產及生活用汽，使熱能利用率達到95%以上，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經濟效益和社會效益。

一、奧斯麥特銅冶煉余熱發(fā)電工藝

奧斯麥特熔煉余熱鍋爐與奧斯麥特吹煉余熱鍋爐產生的飽和蒸汽在現(xiàn)有節(jié)流孔板后就近并聯(lián)，首先流經汽水分離器和蒸汽過濾器，再通過緊急切斷閥和由調節(jié)器自動調節(jié)噴嘴組，直接進入透平機，通過熱膨脹，飽和蒸汽的熱能通過透平機轉化為動能輸出，透平機動能輸出經齒輪箱變速后轉化為滿足同步發(fā)電機需求動能輸入，從而驅動同步發(fā)電機發(fā)電，發(fā)電過程中形成冷凝水并產生尾汽，冷凝水回收后進入余熱鍋爐給水系統(tǒng)冷卻后循環(huán)利用，尾汽用于全廠生活及電解銅等生產所需。

奧斯麥特熔煉余熱鍋爐蒸發(fā)量16.0t/h(4.0MPa飽和蒸汽)，吹煉余熱鍋爐蒸發(fā)量18.01/h(4.0MPa飽和蒸汽)，飽和蒸汽流量26～34t/h(波動)，汽輪機入口蒸汽壓力4.0MPa(最高4.4Mpa)，汽輪機出口蒸汽壓力0.5MPa(最低0.4MPa)，汽輪機入口蒸汽溫度250.3℃(最高254.7℃)，汽輪機出口蒸汽溫度152℃(最低148℃)。

二、發(fā)電機組成及特點

C5DS+II+G型飽和蒸汽發(fā)電機組(德國TUTHILL公司生產)包括透平機和內置式齒輪箱，同步發(fā)電機，潤滑油站，速度調節(jié)器，緊急停車裝置，就地儀表顯示盤，溫度、壓力、振動監(jiān)測系統(tǒng)，透平機、同步發(fā)電機自動控制柜，汽水分離器，進口蒸汽過濾器，自動式排水器。透平機主軸葉輪懸臂式設計，同步發(fā)電機具有自勵磁、自調節(jié)、無刷結構的特點。

同步交流發(fā)電機參數(shù)：額定輸出2750kV•A，功率因數(shù)0.8，電壓(±5%)6300V，頻率50Hz，軸轉速1500r/min。

機組主要特點：

1.C5DS+II+G型飽和蒸汽發(fā)電機組適用于快速啟動，在蒸汽入口和出口蒸汽排放后，透平機可以啟動，因其熱彈性結構，在30s內就可以從冷狀態(tài)達到全速運行狀態(tài)，并能適應頻繁的啟婷操作，無須預熱。

2.機組自動并網(wǎng)、自動解裂，可實現(xiàn)無人值守。

3.機組振動監(jiān)測采用本特律一納瓦達3500系列振動監(jiān)測系統(tǒng)，包括16個近位通道，4個軸向推力通道，通信門路聯(lián)接器模塊，繼電卡，功率提供，振動數(shù)據(jù)顯示在PLC接口屏幕上。

4.軸承和發(fā)電機定子熱電阻(RTD)監(jiān)測，帶讀數(shù)顯示。

5.發(fā)電機保護采用Beckwith M-304數(shù)字多功能發(fā)電機和交叉拉桿保護繼電器，可以實現(xiàn)過流、過欠壓、過欠頻、過勵磁保護，255個事件系列紀錄，帶時間標記精度到毫秒，過失前后示波捕獲。

6.透平和發(fā)電機控制采用西門子PLC為基礎的透平控制器和WOODWARD505電子調速器，控制能夠從自動速度到同步速度，同步功能隨著功用總線和自動轉換器操作控制參數(shù)。

7.透平機葉輪采用Curtis型一級，主軸選用完全雙自動可傾金斯百瑞式軸承。

三、余熱發(fā)電尾氣利用及效益

飽和蒸汽發(fā)電機組所產生的尾氣出口正常壓力為0.5MPa(152℃)，最低壓力為0.4MPa(148℃)，尾氣量為34～28t/h，尾氣壓力能夠滿足現(xiàn)生產、生活及采暖用蒸汽壓力要求。原生產、廠區(qū)生活、采暖用汽量約為9t/h，同步上馬的電解銅技改工程生產用蒸汽為11.0t/h，還剩余蒸汽量為最大時14t/h，正常時88A。多余蒸汽可作為以后新產品開發(fā)用蒸汽，或作為生活區(qū)熱源。

項目成本(消耗的原材料主要是奧斯麥特熔煉和吹煉余熱產生的飽和蒸汽，因此原材料費用為零;機組無故障運行兩年，檢修備件運行費用為零;由于無需運行人員，不計人員工資;機組使用年限為40年)合計17.6萬元/a。

年度總收益=發(fā)電收益-成本=460-17.6=442.4萬元。

投資回收期=項目總投資/年度總收益=919萬元/442.4萬元=2.07年，預計該機組投入運行，2008年即可完全收回投資。

四、結論

1.利用奧斯麥特銅冶煉廢氣余熱進行發(fā)電，發(fā)電后產生的尾氣用于銅電解等生產及生活所需。冷凝水也達到循環(huán)利用，最大程度地提高余熱綜合利用率。

2.整個發(fā)電工藝過程不需要任何燃料，對大氣環(huán)境不增加任何污染物的排放，而且還可以降低排汽溫度，減輕溫室效應和降低熱污染，是節(jié)約能源、資源、降低企業(yè)成本極為有效的途徑，對保護生態(tài)環(huán)境有促進作用，環(huán)保效益與節(jié)能效益顯著。

3.利用廢氣余熱進行發(fā)電，在廠區(qū)直接并網(wǎng)利用，不僅可減緩電力供應緊張的局面，而且較低成本電力的補充，可為企業(yè)創(chuàng)造顯著的經濟效益。