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

關(guān)鍵詞：余熱發(fā)電 飽和蒸汽發(fā)電機(jī)組 應(yīng)用

北方銅業(yè)股份有限公司侯馬冶煉廠著眼環(huán)保與產(chǎn)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(shí)生產(chǎn)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(fèi)，而且形成較嚴(yán)重的熱污染。侯馬冶煉廠為降低生產(chǎn)成本，節(jié)約能耗，改善環(huán)境，引進(jìn)了德國Tuthill公司C5DS+II十G飽和蒸汽發(fā)電機(jī)組，實(shí)施余熱發(fā)電改造。發(fā)電機(jī)組排放的尾氣，全部用于50kt/A電解銅的生產(chǎn)及生活用汽，使熱能利用率達(dá)到95%以上，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(chǎn)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(jīng)汽水分離器和蒸汽過濾器，再通過緊急切斷閥和由調(diào)節(jié)器自動(dòng)調(diào)節(jié)噴嘴組，直接進(jìn)入透平機(jī)，通過熱膨脹，飽和蒸汽的熱能通過透平機(jī)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能輸出，透平機(jī)動(dòng)能輸出經(jīng)齒輪箱變速后轉(zhuǎn)化為滿足同步發(fā)電機(jī)需求動(dòng)能輸入，從而驅(qū)動(dòng)同步發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)電過程中形成冷凝水并產(chǎn)生尾汽，冷凝水回收后進(jìn)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(chǎn)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(dòng))，汽輪機(jī)入口蒸汽壓力4.0MPa(最高4.4Mpa)，汽輪機(jī)出口蒸汽壓力0.5MPa(最低0.4MPa)，汽輪機(jī)入口蒸汽溫度250.3℃(最高254.7℃)，汽輪機(jī)出口蒸汽溫度152℃(最低148℃)。

二、發(fā)電機(jī)組成及特點(diǎn)

C5DS+II+G型飽和蒸汽發(fā)電機(jī)組(德國TUTHILL公司生產(chǎn))包括透平機(jī)和內(nèi)置式齒輪箱，同步發(fā)電機(jī)，潤滑油站，速度調(diào)節(jié)器，緊急停車裝置，就地儀表顯示盤，溫度、壓力、振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，透平機(jī)、同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制柜，汽水分離器，進(jìn)口蒸汽過濾器，自動(dòng)式排水器。透平機(jī)主軸葉輪懸臂式設(shè)計(jì)，同步發(fā)電機(jī)具有自勵(lì)磁、自調(diào)節(jié)、無刷結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。

同步交流發(fā)電機(jī)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(zhuǎn)速1500r/min。

機(jī)組主要特點(diǎn)：

1.C5DS+II+G型飽和蒸汽發(fā)電機(jī)組適用于快速啟動(dòng)，在蒸汽入口和出口蒸汽排放后，透平機(jī)可以啟動(dòng)，因其熱彈性結(jié)構(gòu)，在30s內(nèi)就可以從冷狀態(tài)達(dá)到全速運(yùn)行狀態(tài)，并能適應(yīng)頻繁的啟婷操作，無須預(yù)熱。

2.機(jī)組自動(dòng)并網(wǎng)、自動(dòng)解裂，可實(shí)現(xiàn)無人值守。

3.機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)采用本特律一納瓦達(dá)3500系列振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括16個(gè)近位通道，4個(gè)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(dòng)數(shù)據(jù)顯示在PLC接口屏幕上。

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

5.發(fā)電機(jī)保護(hù)采用Beckwith M-304數(shù)字多功能發(fā)電機(jī)和交叉拉桿保護(hù)繼電器，可以實(shí)現(xiàn)過流、過欠壓、過欠頻、過勵(lì)磁保護(hù)，255個(gè)事件系列紀(jì)錄，帶時(shí)間標(biāo)記精度到毫秒，過失前后示波捕獲。

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

7.透平機(jī)葉輪采用Curtis型一級(jí)，主軸選用完全雙自動(dòng)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(jī)組所產(chǎn)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(chǎn)、生活及采暖用蒸汽壓力要求。原生產(chǎn)、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(chǎn)用蒸汽為11.0t/h，還剩余蒸汽量為最大時(shí)14t/h，正常時(shí)88A。多余蒸汽可作為以后新產(chǎn)品開發(fā)用蒸汽，或作為生活區(qū)熱源。

項(xiàng)目成本(消耗的原材料主要是奧斯麥特熔煉和吹煉余熱產(chǎn)生的飽和蒸汽，因此原材料費(fèi)用為零;機(jī)組無故障運(yùn)行兩年，檢修備件運(yùn)行費(fèi)用為零;由于無需運(yùn)行人員，不計(jì)人員工資;機(jī)組使用年限為40年)合計(jì)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(xiàng)目總投資/年度總收益=919萬元/442.4萬元=2.07年，預(yù)計(jì)該機(jī)組投入運(yùn)行，2008年即可完全收回投資。

四、結(jié)論

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

2.整個(gè)發(fā)電工藝過程不需要任何燃料，對(duì)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(yīng)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(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境有促進(jìn)作用，環(huán)保效益與節(jié)能效益顯著。

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