浮法玻璃熔爐余熱發(fā)電工藝研究

河南思可達(dá)光伏材料股份有限公司 林春平 陳二林 楊海洲

浮法玻璃熔爐余熱發(fā)電工藝研究

河南思可達(dá)光伏材料股份有限公司 林春平 陳二林 楊海洲

目前，我國(guó)有160余條浮法玻璃熔爐大量排放的400～600℃高溫?zé)煔?，所攜帶的熱能相當(dāng)于總輸入熱量的35%～50%，因此多數(shù)玻璃企業(yè)都會(huì)安裝熱管式余熱鍋爐來(lái)回收部分煙氣熱能，產(chǎn)生蒸汽用于重油燃料加熱和北方地區(qū)冬季供暖。即便如此，煙氣余熱的利用率也只有20%左右，仍有大量的高溫?zé)煔庵迸艧焽瑁瑹煔馑鶐ё叩臒釗p失非常驚人，尤其是在南方地區(qū)或以天然氣為燃料的玻璃生產(chǎn)企業(yè)這種現(xiàn)象就更為突出。

玻璃窯余熱發(fā)電技術(shù)就是利用玻璃窯行業(yè)排放的中低溫（600℃以下）余熱資源，通過(guò)設(shè)置余熱鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等熱能利用設(shè)備，回收其低溫余熱資源用于發(fā)電。

一、中信重工純低溫余熱發(fā)電技術(shù)介紹

1991年，中信重工機(jī)械股份有限公司與國(guó)家建材局、西安交通大學(xué)、南京熱管技術(shù)開(kāi)發(fā)中心、天津大學(xué)等共同承擔(dān)國(guó)家“八五”攻關(guān)項(xiàng)目“中、低溫余熱發(fā)電工藝及裝備的研究開(kāi)發(fā)”，并不斷完善優(yōu)化汽輪機(jī)設(shè)計(jì)制造工作，逐步形成了滿足不同行業(yè)需求的不同參數(shù)的小型汽輪機(jī)系列產(chǎn)品，主要有抽汽、背壓、冷凝、背抽等各種型號(hào)，2004年，又率先推出雙壓技術(shù)。同年，國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)在洛陽(yáng)中信重工機(jī)械股份有限公司召開(kāi)全國(guó)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)研討會(huì)，全國(guó)純低溫余熱發(fā)電正式拉開(kāi)帷幕。中信重工機(jī)械股份有限公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的純低溫余熱發(fā)電雙壓技術(shù)、補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)。

二、基本條件

1.余熱條件。河南思可達(dá)光伏材料股份有限公司擁有4條玻璃生產(chǎn)線，生產(chǎn)線情況見(jiàn)表1。

表1 玻璃生產(chǎn)線情況

其中3#和4#兩條生產(chǎn)線配套一臺(tái)余熱鍋爐，代替原有的燃料鍋爐生產(chǎn)飽和蒸汽用于重油燃料加熱，1#已經(jīng)停產(chǎn)，余熱發(fā)電工程只利用2#生產(chǎn)線產(chǎn)生的廢氣余熱。

2.主要技術(shù)設(shè)計(jì)原則。工程設(shè)計(jì)本著合理、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、可靠的原則，優(yōu)化工藝流程和布置方案，采用先進(jìn)可靠的工藝技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)，滿足國(guó)家有關(guān)法律、法規(guī)以及行業(yè)規(guī)范。主要遵循以下原則及要求。

（1）在不影響玻璃生產(chǎn)的前提下最大限度地利用余熱。

（2）余熱電站的運(yùn)行方式為以熱定電，有多少余熱發(fā)多少電，發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇按年發(fā)電量最大化考慮。

（3）余熱鍋爐采用旁路煙道系統(tǒng)，隨時(shí)可以切換，以此保證余熱發(fā)電不影響玻璃窯正常生產(chǎn)和檢修。

（4）采用先進(jìn)的工藝技術(shù)方案，選用成熟可靠的設(shè)備，自動(dòng)化程度高。

三、技術(shù)方案

1.裝機(jī)容量。根據(jù)河南思可達(dá)光伏材料股份有限公司余熱條件，共設(shè)置兩臺(tái)余熱鍋爐，其中一臺(tái)余熱鍋爐生產(chǎn)飽和蒸汽用于重油燃料加熱（1#余熱鍋爐），另外一臺(tái)余熱鍋爐生產(chǎn)過(guò)熱蒸汽通過(guò)汽輪機(jī)做功發(fā)電（2#余熱鍋爐）。技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2、表3。

表2 1#余熱鍋爐技術(shù)參數(shù)

表3 2#余熱鍋爐技術(shù)參數(shù)

由于煙氣中含有硫化物，余熱鍋爐的給水溫度不能太低，否則受熱面容易結(jié)露，使受熱面腐蝕。為了既充分利用低品位的廢氣余熱，獲得最大限度的發(fā)電功率，又保證熱力系統(tǒng)和設(shè)備的安全運(yùn)行，我們通過(guò)熱力除氧，加熱給水，提高給水溫度，避免受熱面結(jié)露腐蝕。

2#余熱鍋爐生產(chǎn)的蒸汽一路（主蒸汽）進(jìn)入汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，另一路（低壓蒸汽）到熱力除氧器，作為除氧器用汽，提高系統(tǒng)余熱利用效率。

2#余熱鍋爐產(chǎn)生400℃的過(guò)熱蒸汽7.5t/h進(jìn)入汽輪機(jī)的主汽門做功發(fā)電，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組裝機(jī)1.5MW，汽輪機(jī)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表4。

表4 汽輪機(jī)技術(shù)參數(shù)

本工程設(shè)計(jì)指標(biāo)如下：汽輪發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量：1500kW，計(jì)算發(fā)電功率：1340kW，年運(yùn)行時(shí)間：7200h，年發(fā)電量：964.8×104kWh，自用電率：7%，年供電量：897.3×104kWh。

2.余熱發(fā)電工藝流程簡(jiǎn)述。

（1）煙氣流程。出玻璃窯廢氣經(jīng)余熱鍋爐換熱后溫度降至180℃左右，經(jīng)除塵凈化達(dá)標(biāo)后由引風(fēng)機(jī)經(jīng)煙囪排入大氣。

（2）水、汽流程。原水（取自自來(lái)水管網(wǎng)）由原水泵送入化學(xué)水處理系統(tǒng)，達(dá)標(biāo)后的軟化水進(jìn)入軟化水箱作為補(bǔ)充水補(bǔ)入熱力除氧器，經(jīng)除氧后由鍋爐給水泵送至余熱鍋爐。

除氧器給水箱的水通過(guò)給水總管道，分別進(jìn)入高壓給水泵和低壓給水泵。自高壓給水泵出來(lái)的高壓水，接至2#余熱鍋爐的高壓省煤器入口，經(jīng)過(guò)加熱蒸發(fā)過(guò)熱后變?yōu)?00℃的過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功發(fā)電；自低壓給水泵出來(lái)的低壓水分成兩路，一路進(jìn)入1#鍋爐的省煤器，生產(chǎn)出165℃的微過(guò)熱蒸汽加熱重油燃料，另一路進(jìn)入2#鍋爐的低壓省煤器，生產(chǎn)出165℃的微過(guò)熱蒸汽用于熱力除氧。

（3）化學(xué)水處理。為了滿足鍋爐給水的要求，本工程采用以及反滲透＋一級(jí)混床除鹽水系統(tǒng)。

化學(xué)水處理車間的供水由原廠區(qū)生活、生產(chǎn)給水管網(wǎng)供給。處理流程為：自原廠區(qū)生活、生產(chǎn)給水管網(wǎng)供給的水依次進(jìn)入化水間機(jī)械過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器及精密過(guò)濾器，然后由高壓泵將水送至反滲透裝置，除去大部分鹽分后進(jìn)入中間水箱，再由中間水泵將水送至混合離子交換器，出水為除鹽水，進(jìn)入除鹽水箱，再通過(guò)除鹽水泵供至汽輪發(fā)電機(jī)房。

（4）污水處理系統(tǒng)。本工程凝汽器冷卻水循環(huán)使用，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響；化水系統(tǒng)設(shè)一酸堿中和池，系統(tǒng)排放的廢液經(jīng)加堿中和后外排。生活污水將排入廠區(qū)生活污水處理系統(tǒng)處理后達(dá)標(biāo)排放，不會(huì)對(duì)周圍水系造成污染。

（5）系統(tǒng)控制。本工程系統(tǒng)控制采用較先進(jìn)的DCS系統(tǒng)。

（6）循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。本工程為余熱發(fā)電，本次設(shè)計(jì)將采用閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，設(shè)循環(huán)冷卻水池一個(gè)，冷卻塔一座以及兩臺(tái)循環(huán)水泵，保證發(fā)電系統(tǒng)的冷卻水要求。

研究表明，利用玻璃廠廢氣余熱進(jìn)行發(fā)電，符合國(guó)家資源綜合利用的政策，可為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并且能夠減輕電網(wǎng)供電壓力，項(xiàng)目的投產(chǎn)將對(duì)筆者的廠的影響甚大，基本做到了電量自產(chǎn)自足。