玻璃窑炉烟气余热发电之欧阳史创编

欧阳史创编 2021..02.10玻璃窑炉烟气余热回收发

电时间：2021.02.10创作：欧阳史一、公司介绍海蕲黄节能环保设备有限公司成立于2009年，是在上海蕲黄节能设备有限公司（2004年）无法满足市场需求的基础上成立的，是国内较早开展余热回收的厂家之一，2010年被选为上海市节能协会服务产业委员会委员，并于2011年获批国家第三批节能服务公司。通过近几年的发展，经我公司成功改造的锅炉、工业窑炉已有1000多台，公司在锅炉及工业窑炉的余热回收利用及节能改造、纺织印染定型机的余热回收利用及节能改造、废气净化处理等领域处于国内先进水平。公司坐落在璀璨的东方明珠一上海浦东新区，公司现有锅炉节能高级专家10名，产品研发工程师人员30多名，公司拥有国内先进生产、检测设备，拥有专业的运输、安装、售后服务队伍。公司是集锅炉余热回收、环保设备研发、设计、制造、配套、安装、调试及售后服务于一体的多元化高科技环保企业。多年来，公司自主研发的波形给煤节能装置（国家专利号：2021..02.10欧阳史创编2021..02.102021..02.10欧阳史创编2021..02.10ZL3120.9）、热管余热蒸汽发生器（国家专利号：ZL7839.9）在纺织印染、石油化工、金属冶炼等行业广泛运用，尤其在锅炉、玻璃窑炉、陶瓷窑炉、焦化炉、矿热炉、石灰窑炉、水泥窑炉、烧结炉、退火炉、定型机等高能耗领域，为用户创造了巨大的经济效益。由我公司承担的上海重型机械厂、上海华峰集团、上海五四助剂厂的锅炉余热回收节能改造项目被列入《2009年上海市重点节能技术改造项目汇编》。另外公司在流化床锅炉改造、冷凝水回收、余热发电、锅炉富氧燃烧改造、烟气脱硫脱硝、除尘工程等方面也处于国内领先水平。公司以“服务于企业，贡献于社会”为宗旨，长期致力于“电力、冶炼化工、纺织印染、造纸食品、电子电器、农业”等行业的节能降耗、锅炉余热回收、定型机余热回收、废气净化、烘干干燥等工业、农业领域的集成化治理工作，并全面开展合同能源管理（EMC）项目的节能改造工程。蕲黄人不断加大技术创新投入，始终采用国内领先的生产设备、生产工艺和科学管理方法，一如既往的以优质产品服务广大客户。在发展的道路上，我们始终奉行“一切为了节能、一切为了客户”的宗旨，为客户提供节能产品、节能诊断改造、节能规划与设计服务及合同能源管理项目服务，以实现2021..02.10欧阳史创编2021..02.10欧阳史创编 2021..02.10企业节能增效、互惠互利、共获双赢的目标，与新老朋友携手共创辉煌的明天！二、玻璃烟气余热利用的现状及发电潜力我国的平板玻璃工业从自主开发成功第一条浮法玻璃生

产线至今，已有30余年的发展历史，到2006年底，我国投

产的浮法玻璃生产线160余条，产量已达到4.54亿重箱，占全球产量的40%以上。我国在浮法玻璃生产线数量快速增长的同时，其生产线的规模和技术水平也在发展，生产规模从第一条线的90t/d发展到现在最大的900t/d。目前，采用“洛阳浮法”技术的我国浮法玻璃生产线130余条。与国际先进水平相比，我国浮法玻璃生产线主要存在能耗高、熔窑能源利用率低和产品质量差等问题。我国浮法玻璃的能耗为8300〜6900kJ/kg,而发达国家水平为7260〜5300kJ/kgo我国浮法玻璃的能耗差别：见表l熔化量t/d300500600700900能耗kJ/kg82006900670063005800同比能耗％10084817470以一座典型的500t/d浮法玻璃熔窑为例，其能源的消耗分别为：见表2o序号项目单位数值百分比（％）备注1日耗油t/d842021..02.10欧阳史创编2021..02.102能耗kJ/h14.4x1076900kJ/kg玻璃液1)熔制和加热玻璃液kJ/h5.8x107402)熔制的加玻璃液kJ/h3.7x107262800kJ/kg玻璃液3)烟气余热kJ/h4.9x1073476000Nm3/h,450℃欧阳史创编2021..02.10注：1)是熔化玻璃必须消耗的热量，含硅酸盐反应热和将玻璃液加热到理论熔化温度所消耗的热量。2)是窑体散热、孔口溢流、冷却水和风等的带走热量，目前窑体保温等已做的很好，此项所占能耗百分比的减少主要要通过增加生产规模来实现。3)是烟气离开蓄热室时带出的热量，此部分的热量较大，且未被很好的利用，是玻璃熔窑余热利用的主体。1浮法玻璃熔窑节能途径玻璃熔窑节能主要可做以下几方面的工作：(1)加强保温和窑体密封，减少表面散热等。(2)采用全氧燃烧或富氧燃烧的方法，通过减少对燃烧无助的氮气进入窑内，以减少离开玻璃熔窑烟气量和烟气余热量。(3)加强对离开玻璃熔窑的烟气所带热量的回收和利用。(4)采用大吨位玻璃熔窑，提高熔化率。其中烟气热量回收的潜力巨大。2浮法玻璃烟气所带热量的利用现状我国玻璃工业目前利用烟气的余热，主要是利用余热来产生2021..02.10欧阳史创编2021..02.102021..02.10欧阳史创编2021..02.10蒸汽，用于日常的生产和生活，其中生产主要用于重油的加热，但使用的蒸汽量并不大，而对使用天然气为燃料的玻璃生产线，其生产中几乎可以不用蒸汽，因此烟气的余热并不能被充分的利用。以500t/d浮法玻璃生产线为例，烟气余热4.9x107kJ/h,通常情况下余热锅炉的热交换利用率45〜50%,相当于可产蒸汽8〜9t/h(0.6MP),而一条500t/d浮法线，重油加热的用量仅需蒸汽l〜2t/h(0.6MP),余量很大，因此在我国除北方寒冷地区的玻璃线有在取暖季节烟气全通过余热锅炉外，其余烟气都是不同程度的直接排放，烟气中的热能未能被有效的利用。3浮法玻璃烟气余热发电利用玻璃熔窑废气余热发电是一项资源综合利用项目，在对废气余热进行综合利用的同时，不仅可以大大提高全厂的能源利用率，而且还降低了单位玻璃生产成本的电耗和能耗，减少大气污染物的排放，减少温室效应。余热发电系统就其本质而言与火力发电系统相同，主要工作原理为：利用余热锅炉回收废气余热中的热能，将锅炉给水加热生产出过热蒸汽，然后过热蒸汽送到汽轮机内膨胀做功，将热能转换成机械能，进而带动发电机发电。余热发电系统与火力发电系统的主要差距就是热源不同，热源不可控，热源参数受主工艺的影响较大。2021..02.10欧阳史创编2021..02.10欧阳史创编 2021..02.10目前已有的废气余热发电技术主要有，按形式分：纯余热发电技术(高温余热发电、中低温余热发电)。带补燃的余热发电技术。按热力系统分：单压余热发电系统，见图2。多压余热发电系统，如双压、三压、蒸汽/热水闪蒸复合发电系统。利用玻璃熔窑烟气余热发电，由于玻璃生产的特点和要求，余热发电系统运行时，必须要考虑下列因素：(1)保证排烟通畅，保证玻璃熔窑的安全运行；(2)保证窑内压力的平稳，操作对窑压的影响要保持在±0.5Pa范围内波动；(3)要适应玻璃窑频繁换向的工作特点；(4)需充分认识到玻璃行业中温废气余热资源属于中温余热、废气流量较少，废气余热的参数(温度、流量、压力)具有一定的波动性：(5)我国90%左右的玻璃企业燃用重油，重油平均含硫率在0.5〜3%,其燃烧产物含有大量的腐蚀性(酸性)气体和黏结性较强的油灰。4余热发电电站构成余热发电站主要由下列部分组成：(1)热力系统：余热锅炉、汽轮发电机组、凝汽器、减温减压装置、汽轮机旁路系统、回热旁路系统、给水加热装2021..02.10欧阳史创编2021..02.102021..02.10欧阳史创编2021..02.10置、给水泵、阀门、管道等。热力系统中的余热锅炉和汽轮机是发电的关键设备。发电余热锅炉不同于玻璃厂现用热管式余热锅炉，均选用电站水管锅炉，其具有热效率高、密封性好、可在线清灰以保证长期连续运行等特点。它主要由省煤器、蒸发器、过热器和水包等组成，其可以将蒸汽加热到仅比余热锅炉进烟温度低20〜30℃,排烟温度则受酸露点温度的限制，为防止锅炉中与烟气接触的部位被烟气中冷凝下来的硫酸侵蚀，排烟温度必须要高出酸露点温度300c左右。每座玻璃熔窑设一台余热锅炉，为安全可靠起见，每台锅炉配2台引风机，一用一备，采用变频控制。由于玻璃熔窑的烟气量和烟气温度再换火周期内是有变化的，特别是温度的变化，导致余热锅产蒸汽量的波动，使余热发电的汽轮机多处于非设计工况运行，需采用先进的变工况设计，实现在非设计工况下仍有较高的内效率，从而保证实际发电量。(2)烟道系统：主烟道、旁路烟道、烟道闸板等。烟道系统的设计要考虑玻璃熔窑的生产特点，一是锅炉和发电系统可以停下来检修，但必须要保证窑内烟气正常排出；二是余热锅炉和引风机运行/停止或切换期间不能对玻璃熔窑的窑压控制产生大的波动。2021..02.10欧阳史创编2021..02.102021..02.10欧阳史创编2021..02.10图3为一个余热发电和烟气脱硫在一个系统内的烟气流程图。该流程图考虑了烟气从窑内排出时的各种不利影响。⑶循环冷却水系统：循环水泵、冷却塔、循环水池等。由于蒸汽在汽轮机内做完功后，必须要使其冷凝下来，再回到锅炉，因此汽轮机的凝汽器需要配一个循环冷却水系统，该系统与浮法玻璃生产线的循环冷却水系统相似，每小时的循环水量与蒸汽量直接有关，一座3000KW的余热发电站，其循环水量要达到1000t/h。(4)化学水系统：化学水处理装置、除氧装置、补水泵等。⑸电气系统：高压系统、低压系统、直流电系统、同期装置、保护装置等。(6)控制系统：DCS系统。5玻璃熔窑余热发电的效益，见表3参数单位数值备注烟气量NmA/h76000烟气温度℃450烟气热焓kJ/h4.9x107644kJ/Nm3余热锅炉回收热量kJ/h3.2x107排烟量160℃热回收率%61锅炉效率97%产蒸汽量t/h10.81.6MPa，420℃小时发电量kwh1900年发电量kwh/a1.37x1077200h/a2021..02.10欧阳史创编2021..02.10年净发电量kwh/a1.09x107〜1.26x107自用电8%〜20%单位发电成本元/kwh<0.20年节标准煤t4200〜48500.404kg/kwh年CO2减排量t11500〜13300欧阳史创编2021..02.10以500t/d浮法玻璃生产线为例，烟气余热为4.9x107kJ/h（烟气参数为：76000Nm3/h,450℃）,可发电量约为1900kwh。可达全线生产用电的60%左右。目前我国有浮法线160余条，年消耗能源约820万吨标煤，如都采用余热发电，约相当于年可节约标准煤70万吨，减排CO2气体193万吨。上述是对一条浮