浮法玻璃烟气余热发电

浮法玻璃烟气余热发电发布者： chiefway 发布时间： 2009-12-15 09:33 浏览次数：405浮法玻璃烟气余热发电王宗伟方强中国建材国际工程有限公司上海200063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7260～5300 kJ／kg。

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2。

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4.9×107kJ ／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。

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30℃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。

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。

(3)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。

(5)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。

以500t／d浮法玻璃生产线为例，烟气余热为4．9×107kJ／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。

上述是对一条浮法玻璃生产线，而当前与10年前相比，玻璃企业玻璃窑的规模和拥有玻璃生产线的数量在增加，因此可用两条或更多的玻璃窑的余热共同发电，以更好的体现余热发电的经济性。

随国家对环保要求的提高和执法力度的加强，目前玻璃熔窑烟气大部直排的方法将受到限制，而湿法烟气脱硫烟气的温度不宜过高，降温的方法是用余热锅炉或降温塔和换热器。

因此采用余热发电即可有发电的效益，又可减少脱硫的成本。

玻璃行业废气余热发电的现状与展望中国建材国际工程有限公司一、玻璃熔窑废气余热资源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，已有近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。

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不高等问题。

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：日耗油84t/d（14.4×107kJ/h），平均6900kJ/kg玻璃液，其中实际熔制和加热玻璃液5.8×107kJ/h，占40%，窑体散热3.7×107kJ/h，占26%，烟气余热4.9×107kJ/h，占34%。

不同吨位的玻璃熔窑，能耗的分布状况不尽相同，吨位越大的熔窑，烟气余热占的比例越小。

如不对这部分废气余热资源进行回收利用，不仅会浪费能源，而且还污染环境。

通常废气余热资源按温度分：✓高温废气余热（>650℃）✓中温废气余热（350~650℃）✓低温废气余热（<350℃）玻璃熔窑废气温度在400~550℃之间，属于中温废气余热。

二、玻璃熔窑废气余热现有利用途径1、废气余热资源的利用途径主要有：热利用和动力回收：a)热利用就是直接利用废气热能，提供生产生活需要，简单、直接。

b)动力回收是将废气热能转化成清洁的、使用方便、输送灵活的电能，可以扩大余热利用途径。

2、玻璃行业废气余热现有主要利用途径：我国玻璃工业目前利用烟气的余热，主要是设置低压余热锅炉，熔窑烟气是部分通过余热锅炉，产生低压饱和蒸汽，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，而对使用天然气和煤气为燃料的玻璃生产线，其生产中几乎可以不用蒸汽，因此烟气的余热不能被充分的利用。

生活用汽则用于采暖、食堂、淋浴等热负荷，对蒸汽的品质要求很低。

目前余热锅炉的排烟温度在230~250℃，余热利用率只有30~40%。

三、玻璃熔窑节能潜力——实施动力回收实际上，玻璃窑的排烟余热利用率可达65~80%，既对废气余热中的热能进行动力回收，建设余热发电站，发出清洁的电力，实现“变废为宝”，其经济效益、环保效益和社会效益十分显著。

举例分析如下：以一条600t/d燃用重油的浮法线为例：✓排烟温度约450℃左右，废气量约96000Nm3/h；排烟所携带的总热量约6000×104kJ/h，相当于每小时燃烧2.0吨标煤所放出的热量；✓根据发电领域的经验，余热锅炉排烟温度的选择主要考虑：1）能顺利排烟，2）防止锅炉受热面低温段腐蚀，3）锅炉受热面布置技术经济合理；✓因重油燃料含有硫份，烟气中含有酸性气体，为防止余热锅炉产生低温腐蚀，余热锅炉的排烟温度要高于酸露点温度，即大于130~150℃；换言之，上述排烟总热量中有65~70%可以被余热锅炉回收，剩余30~35%仍为排烟损失；如果锅炉的排烟温度能达到130~150℃，则余热利用率为65~70%，节标煤0.7~1.46吨/小时，可发电2000~2100kWh左右；对玻璃企业全厂而言，燃料利用率提高了20~21%。

如玻璃熔窑设计燃用天然气或清洁煤气等燃料，不受酸露点的限制，锅炉的排烟温度可为90℃，废气余热回收的比例（余热利用率）可达78~80%，节标煤0.91吨/小时，可提高玻璃企业燃料利用率23~24%。

四、玻璃熔窑余热发电系统建设原则和要求1、玻璃熔窑余热发电系统的建设原则：a)首先需充分理解和认识主工艺过程的工作特点和废气余热资源的特性，如主工艺工作特点，废气参数的变化，废气的成份，废气的换热特性等b)在充分理解和掌握理解废气特性及换热特性的前提下，正确处理好余热发电与主工艺的主辅关系，以不影响并要保证主工艺过程的正常生产为建设原则2、对玻璃熔窑余热发电系统及装备提出如下要求：c)首先，余热发电系统及装备必须可靠，即可靠性要高，因为余热发电系统是主工艺的配套工程，在任何情况下不能影响主工艺的正常运转；d)其次，余热发电系统及装备的运行要稳定，即保持一定的稳定性，对主工艺排出的废气余热要无条件接受；e)此外还必须提高余热发电系统及装备对废气参数的适应性，在主工艺排出的废气参数波动时，要求余热发电系统及设备的变工况性能要好。