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)電機組；應用

　　北方銅業(yè)股份有限公司侯馬冶煉廠(chǎng)著(zhù)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，而且形成較嚴重的熱污染。侯馬冶煉廠(chǎng)為降低生產(chǎn)成本，節約能耗，改善環(huán)境，引進(jìn)了德國Tuthill公司C5DS+II十G飽和蒸汽發(fā)電機組，實(shí)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(chǎn)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(jīng)濟效益和社會(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)生的飽和蒸汽在現有節流孔板后就近并聯(lián)，首先流經(jīng)汽水分離器和蒸汽過(guò)濾器，再通過(guò)緊急切斷閥和由調節器自動(dòng)調節噴嘴組，直接進(jìn)入透平機，通過(guò)熱膨脹，飽和蒸汽的熱能通過(guò)透平機轉化為動(dòng)能輸出，透平機動(dòng)能輸出經(jīng)齒輪箱變速后轉化為滿(mǎn)足同步發(fā)電機需求動(dòng)能輸入，從而驅動(dòng)同步發(fā)電機發(fā)電，發(fā)電過(guò)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冷卻后循環(huán)利用，尾汽用于全廠(chǎng)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(diǎn)

　　C5DS+II+G型飽和蒸汽發(fā)電機組（德國TUTHILL公司生產(chǎn)）包括透平機和內置式齒輪箱，同步發(fā)電機，潤滑油站，速度調節器，緊急停車(chē)裝置，就地儀表顯示盤(pán)，溫度、壓力、振動(dòng)監測系統，透平機、同步發(fā)電機自動(dòng)控制柜，汽水分離器，進(jìn)口蒸汽過(guò)濾器，自動(dòng)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、無(wú)刷結構的特點(diǎn)。

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

　　機組主要特點(diǎn)：

　　1.C5DS+II+G型飽和蒸汽發(fā)電機組適用于快速啟動(dòng)，在蒸汽入口和出口蒸汽排放后，透平機可以啟動(dòng)，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(wú)須預熱。

　　2.機組自動(dòng)并網(wǎng)、自動(dòng)解裂，可實(shí)現無(wú)人值守。

　　3.機組振動(dòng)監測采用本特律一納瓦達3500系列振動(dòng)監測系統，包括16個(gè)近位通道，4個(gè)軸向推力通道，通信門(mén)路聯(lián)接器模塊，繼電卡，功率提供，振動(dòng)數據顯示在PLC接口屏幕上。

　　4.軸承和發(fā)電機定子熱電阻（RTD）監測，帶讀數顯示。

　　5.發(fā)電機保護采用Beckwith M-304數字多功能發(fā)電機和交叉拉桿保護繼電器，可以實(shí)現過(guò)流、過(guò)欠壓、過(guò)欠頻、過(guò)勵磁保護，255個(gè)事件系列紀錄，帶時(shí)間標記精度到毫秒，過(guò)失前后示波捕獲。

　　6.透平和發(fā)電機控制采用西門(mén)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(dòng)速度到同步速度，同步功能隨著(zhù)功用總線(xiàn)和自動(dòng)轉換器操作控制參數。

　　7.透平機葉輪采用Curtis型一級，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(mǎn)足現生產(chǎn)、生活及采暖用蒸汽壓力要求。原生產(chǎn)、廠(chǎng)區生活、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(kāi)發(fā)用蒸汽，或作為生活區熱源。

　　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(chǎn)生的飽和蒸汽，因此原材料費用為零；機組無(wú)故障運行兩年，檢修備件運行費用為零；由于無(wú)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(wàn)元／a。

　　年度總收益＝發(fā)電收益－成本=460-17.6=442.4萬(wàn)元。

　　投資回收期＝項目總投資／年度總收益＝919萬(wàn)元／442.4萬(wàn)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(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(guò)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(jìn)作用，環(huán)保效益與節能效益顯著(zhù)。

　　3.利用廢氣余熱進(jìn)行發(fā)電，在廠(chǎng)區直接并網(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(zhù)的經(jīng)濟效益。