某铜冶炼厂余热利用系统简介

摘要：本文对某铜冶炼厂余热利用系统的设计方案进行了介绍和总结，简要的阐述了该厂具体的余热利用系统。

关键词：余热利用 余热锅炉 余热发电

1 工艺余热锅炉概况

某有色铜冶炼工程中设置了熔炼余热锅炉、吹炼余热锅炉、硫酸热管余热锅炉，共计六台。熔炼余热锅炉、吹炼余热锅炉生产次高压饱和蒸汽，两台硫酸热管余热锅炉生产中压饱和蒸汽，另外两台硫酸热管余热锅炉生产低压饱和蒸汽。

1.1 闪速熔炼、吹炼余热锅炉

闪速熔炼、吹炼炉在生产过程中排出大量高温含尘烟气，烟气温度高达1300℃左右，并含有较高浓度的烟尘和SO2气体，利用余热锅炉回收烟气的热量，并生产次高压饱和蒸汽。余热锅炉设计参数主要根据工艺烟气条件(SO2气体露点)和蒸汽用途来确定。熔炼、吹炼炉余热锅炉参数见表1。

1.2 硫酸热管余热锅炉

硫酸转化工段在生产过程中大量高温烟气需降温放热，利用热管余热锅炉回收烟气的热量，并生产中、低压饱和蒸汽。余热锅炉设计参数主要根据工艺烟气条件和蒸汽用途来确定。硫酸热管锅炉参数见表2。

2 余热利用系统

2.1 蒸汽消耗量统计

全厂蒸汽消耗主要有蒸汽干燥车间、电解车间、净液车间、布袋收尘器、制氧蒸汽加热器、制酸工段硫化钠设备、除氧器、浴室等，车间生产、生活用蒸汽消耗量表3。考虑管网热损失、生产热负荷同时使用系数、生活热负荷同时使用系数，冬季计算最大用汽量123.8 t/h，夏季平均用汽量86.3 t/h。

2.2 蒸汽平衡

蒸汽系统汽平衡见表4。

2.3 余热利用系统

从全厂锅炉产汽和厂区蒸汽消耗参数来看，厂区蒸汽管网分为6.0MPa、2.5MPa、0.6MPa三个压力等级，其中厂区蒸汽消耗点分布在2.5MPa、0.6MPa两个压力等级。对于每一种压力等级的多余饱和蒸汽可通过两种途径满足用户要求，一是通过减压后送入下一级蒸汽管网，另一种是利用蒸汽压差发电，排出的背压蒸汽送入下一级蒸汽管网使用。由于第一种方案能源浪费很大，与当今能源发展政策不相符。本设计采用第二种途径，设置饱和蒸汽汽轮发电机组发电。

针对6.0MPa等级的蒸汽，设置背压机组1套。余热锅炉产生的6.0MPa饱和蒸汽全部进入饱和蒸汽背压汽轮发电机组(参数:Q1=110t/h，P1=5.5MPa，P2=2.5 MPa)。背压蒸汽进入2.5MPa压力等级蒸汽管网。

针对2.5MPa、0.6MPa等级的蒸汽，设置补汽凝汽机组1套(进汽参数:Q1=4~20t/h，P1=2.5MPa，Q2=12~60 t/h，P2=0.6MPa）。2.5MPa饱和蒸汽供生产和利用汽液全流螺杆动力机拖动动力设备外，剩余蒸汽全部进汽轮机，排出0.6MPa蒸汽进0.6MPa压力等级的管网，0.6MPa管网剩余的饱和蒸汽再接至该机组补汽口，回收凝结水。考虑余热利用设备事故或检修时，工艺系统不能停产，对汽机设置了事故减压装置作为旁通，同时针对0.6MPa饱和蒸汽设置了蒸汽卸载冷凝器，回收凝结水。熔炼年修时电解车间用汽，由设置的低压锅炉房提供蒸汽。余热锅炉的补给水由纯水站提供，经除氧器除氧后由锅炉给水泵送余热锅炉汽包，全厂原则性热力系统见图1。

3 系统及设备特点

3.1 系统的特点

①余热锅炉所产蒸汽得到了充分合理的利用。

②汽轮机进汽量波动范围大，能保证蒸汽首先满足工艺用汽的要求的前提下，多余蒸汽用来发电。

③汽液全流螺杆动力机的应用，既能使多余的高品位蒸汽得到合理利用，又能使其拖动的水泵实现无极变速调解。

④年余热发电约5600万度，经济效益十分可观。

3.2　饱和蒸汽发电机组的特点

①能适应进汽量变化频繁的使用要求;蒸汽波动范围为5%~100%。

②精密设计，精细加工，应用高档材料，确保汽轮机的使用寿命。

③汽轮机及其所有附属设备的技术是先进的、成熟的。

④进口多阀门调节确保最好性能及部分负载时的操作稳定和高效率。

3.3　汽液全流螺杆动力机的特点

①进口蒸汽压力为1.6MPa～2.0MPa，压力适应范围广，利用蒸汽的压差能量拖动泵，做功后的蒸汽排入0.6 MPa管网系统。

②在全厂停电事故状态下，能利用汽包所蓄热水和蒸汽能量，短时间拖动循环泵为余热锅炉的炉水循环提供动力，保证余热锅炉水循环的可靠性。

③汽液全流螺杆动力机的应用，既能使多余的高品位蒸汽得到合理利用，又能使其拖动的水泵实现无极变速调解。