浮法玻璃煙氣餘熱發電現狀與展望

2021-08-01 03:51:29 字數 4350 閱讀 1293

一、 玻璃熔窯廢氣餘熱資源

我國的平板玻璃工業從自主開發成功第一條浮法玻璃生產線至今,已有近30餘年的發展歷史,到2023年底,我國投產的浮法玻璃生產線400餘條,佔全球產量的40%以上。

與國際先進水平相比,我國浮法玻璃生產線主要存在能耗高、熔窯能源利用率低和產品質量不高等問題。以一座典型的500t/d浮法玻璃熔窯為例,其能源的消耗分別為:日耗油84t/d(14.

4×107kj/h),平均6900kj/kg玻璃液,其中實際熔製和加熱玻璃液5.8×107kj/h,佔40%,窯體散熱3.7×107kj/h,佔26%,煙氣餘熱4.

9×107kj/h,佔34%。

不同噸位的玻璃熔窯,能耗的分布狀況不盡相同,噸位越大的熔窯,煙氣餘熱佔的比例越小。如不對這部分廢氣餘熱資源進行**利用,不僅會浪費能源,而且還汙染環境。

通常廢氣餘熱資源按溫度分:

高溫廢氣餘熱(>650℃)

中溫廢氣餘熱(350~650℃)

低溫廢氣餘熱(<350℃)

玻璃熔窯廢氣溫度在400~550℃之間,屬於中溫廢氣餘熱。

二、 玻璃熔窯廢氣餘熱現有利用途徑

1、廢氣餘熱資源的利用途徑主要有:熱利用和動力**:

a) 熱利用就是直接利用廢氣熱能,提供生產生活需要,簡單、直接。

b) 動力**是將廢氣熱能轉化成清潔的、使用方便、輸送靈活的電能,可以擴大餘熱利用途徑。

2、玻璃行業廢氣餘熱現有主要利用途徑:

我國玻璃工業目前利用煙氣的餘熱,主要是設定低壓餘熱鍋爐,熔窯煙氣是部分通過餘熱鍋爐,產生低壓飽和蒸汽,用於日常的生產和生活。其中生產主要用於重油的加熱,但使用的蒸汽量並不大,而對使用天然氣和煤氣為燃料的玻璃生產線,其生產中幾乎可以不用蒸汽,因此煙氣的餘熱不能被充分的利用。生活用汽則用於採暖、食堂、淋浴等熱負荷,對蒸汽的品質要求很低。

目前餘熱鍋爐的排煙溫度在230~250℃,餘熱利用率只有30~40%。

三、 玻璃熔窯節能潛力——實施動力**

實際上,玻璃窯的排煙餘熱利用率可達65~80%,既對廢氣餘熱中的熱能進行動力**,建設餘熱發電站,發出清潔的電力,實現「變廢為寶」,其經濟效益、環保效益和社會效益十分顯著。舉例分析如下:

以一條600t/d燃用重油的浮法線為例:

排煙溫度約450℃左右,廢氣量約96000nm3/h;排煙所攜帶的總熱量約6000×104kj/h,相當於每小時燃燒2.0噸標煤所放出的熱量;

根據發電領域的經驗,餘熱鍋爐排煙溫度的選擇主要考慮:1)能順利排煙,2)防止鍋爐受熱面低溫段腐蝕,3)鍋爐受熱面布置技術經濟合理;

因重油燃料含有硫份,煙氣中含有酸性氣體,為防止餘熱鍋爐產生低溫腐蝕,餘熱鍋爐的排煙溫度要高於酸**溫度,即大於130~150℃;換言之,上述排煙總熱量中有65~70%可以被餘熱鍋爐**,剩餘30~35%仍為排煙損失;

如果鍋爐的排煙溫度能達到130~150℃,則餘熱利用率為65~70%,節標煤0.7~1.46噸/小時,可發電2000~2100kwh左右;對玻璃企業全廠而言,燃料利用率提高了20~21%。

如玻璃熔窯設計燃用天然氣或清潔煤氣等燃料,不受酸**的限制,鍋爐的排煙溫度可為90℃,廢氣餘熱**的比例(餘熱利用率)可達78~80%,節標煤0.91噸/小時,可提高玻璃企業燃料利用率23~24%。

四、 玻璃熔窯餘熱發電系統建設原則和要求

1、玻璃熔窯餘熱發電系統的建設原則:

a) 首先需充分理解和認識主工藝過程的工作特點和廢氣餘熱資源的特性,如主工藝工作特點,廢氣引數的變化,廢氣的成份,廢氣的換熱特性等

b) 在充分理解和掌握理解廢氣特性及換熱特性的前提下,正確處理好餘熱發電與主工藝的主輔關係,以不影響並要保證主工藝過程的正常生產為建設原則

2、對玻璃熔窯餘熱發電系統及裝備提出如下要求:

c) 首先,餘熱發電系統及裝備必須可靠,即可靠性要高,因為餘熱發電系統是主工藝的配套工程,在任何情況下不能影響主工藝的正常運轉;

d) 其次,餘熱發電系統及裝備的執行要穩定,即保持一定的穩定性,對主工藝排出的廢氣餘熱要無條件接受;

e) 此外還必須提高餘熱發電系統及裝備對廢氣引數的適應性,在主工藝排出的廢氣引數波動時,要求餘熱發電系統及裝置的變工況效能要好。

五、 玻璃熔窯的工作特點和廢氣資源特性

1、玻璃熔窯生產的主要特點是在乙個窯齡(6~10年)內不停窯,這樣就要求餘熱發電系統執行時:

a) 在任何情況下保證排煙通暢,保證玻璃熔窯的安全執行;

b) 在任何情況要保證窯內壓力的平穩,任何操作對窯壓的影響要保持在±0.5pa範圍內波動,保證玻璃的質量;

c) 要適應玻璃窯頻繁換向的工作特點;

2、需充分認識到玻璃行業中溫廢氣餘熱資源的特性:

a) 廢氣餘熱屬於中溫餘熱、廢氣流量較少,熱品位較低,熱**代價較大;

b) 廢氣餘熱的引數(溫度、流量、壓力)具有一定的波動性(換火引起週期性波動),波動範圍大;

c) 我國90%左右的玻璃企業燃用重油,重油平均含硫率在0.5~3%,其燃燒產物含有大量的腐蝕性(酸性)氣體和黏結性較強的油灰。此外玻璃配合料(芒硝,主要成份為硫化物)析出的氣體也含有酸性氣體。

3、在認識上述特性的基礎上,必須在餘熱發電的系統技術、系統引數、裝備技術等方面採取針對性的措施,做到「量體裁衣」和「引數優化」,這樣才能體現「高質高用、梯級利用」的能量利用原則。

a) 針對中溫餘熱、廢氣流量較少、熱品位較低,選取適合工作壓力。整合窄點技術、換熱端差和接近點端差,優化熱力系統,獲得最大化餘熱利用率。

b) 針對廢氣引數(溫度、流量、壓力)具有一定的波動性,系統增加調節旁路,通過給水量的調節來適應廢氣引數的變化。提高裝置的變工況能力,保證裝置安全、可靠、穩定執行。

c) 針對廢氣含有酸性氣體、黏結性強的油灰,餘熱鍋爐排煙溫度大於酸**溫度,結構設計減緩灰垢的集結,並設定有效的**清灰設施。

d) 針對在任何情況下保證排煙通暢的要求,優化煙道系統設計,設定旁路及應急煙道,採用強制排風方式,保證在任何情況下排煙通暢。

e) 在任何情況要保證窯內壓力的平穩的要求,採用變頻調節引風機,保證正常執行期間窯壓平穩。採取煙道切換控制技術,保證煙道切換時窯壓平穩過度。

六、 適應於玻璃熔窯特點的餘熱發電技術

根據上述分析,我們開發出「單壓低引數回熱餘熱發電系統技術」,這是一項能完全適應前述玻璃熔窯廢氣餘熱特性及玻璃窯工作特點的系統技術。

「單壓低引數回熱餘熱發電系統」基於成熟的常規單壓發電技術,系統簡單、餘熱利用率高,在提高餘熱發電系統發電量的同時保證發電系統穩定性、可靠性和適應性。

該項技術能較好地適應玻璃熔窯的廢氣餘熱資源特性(低品位及波動性)以及玻璃窯的工作特點,選取了適當的、相對較低的工作壓力引數,運用了先進的窄點分析技術,選取技術經濟最優的窄點溫差、接近點溫差及換熱端差等關鍵指標,通過不同的組合,能最大程度地提高餘熱綜合利用率,減少火用損失。

系統內部設定了回熱調節旁路及裝置,提高對廢氣引數變化的適應性和穩定性。

該項技術在同樣的廢氣引數及保證餘熱發電系統的安全、穩定、可靠前提下,餘熱發電系統的發電量最大(比常規技術高15~30%)。

使用該技術的玻璃窯廢氣餘熱發電成本約0.13元/kwh,投資**期:約4~5年。

目前我國有浮法線160餘條,年消耗能源約820萬噸標煤,如都採用餘熱發電,約相當於年可節約標準煤70萬噸,減排co2氣體193萬噸。

七、 國內玻璃行業餘熱發電的迅速普及推廣

2023年,國內玻璃行業首個廢氣餘熱發電專案在江蘇華爾潤集團一條900t/d浮法線併網發電,開創了玻璃行業廢氣餘熱動力**的先河。

2023年,由深圳市凱盛科技工程****總承包的國內首個冷、熱、電三聯產玻璃熔窯廢氣餘熱發電工程在信義集團東莞事業部簽署實施,這也是國內首個利用三條生產線(300t/d+500t/d+900t/d)建設三爐一機3.5mw的餘熱發電工程,目前鍋爐已執行近1年,汽輪機已成功衝鑽,但由於脫硫工程改造及並網手續的影響,工程將於下月投產。

2023年,由天壕節能科技****與深圳市凱盛科技工程****聯合的國內首個玻璃行業bot專案——湖北三峽新型建材股份****450t/d+2×600t/d三爐一機/9mw玻璃窯煙氣餘熱發電專案簽署實施。該專案已於2023年5月初併網發電,目前運**況良好,實際發電量已超過設計指標。

2023年,/d+550t/d+2×600t/d四爐一機/12mw玻璃窯煙氣餘熱發電專案、洛陽玻璃集團龍昊玻璃公司2×450t/d兩爐一機/6mw浮法玻璃餘熱發電工程,這兩個專案目前正在設計階段。

2023年,由杭州新型建築材料設計研究院牽頭的玻璃窯餘熱發電工程也在國內蓬勃發展,先後承接了成都南玻玻璃****550t/d+700t/d+900t/d三爐一機/12mw玻璃窯煙氣餘熱發電專案、河北迎新玻璃集團****450t/d+350t/d+500t/d+550t/d四爐一機/9mw玻璃窯煙氣餘熱發電專案。

另外,2023年中國建材國際工程****還分別為國內許多大型玻璃企業提供了餘熱發電的前期準備工作,包括煙氣熱工測定、專案建議書、可研報告和方案設計

八、 玻璃行業發展餘熱發電是必然的趨勢和選擇

玻璃熔窯廢氣餘熱資源的規模比水泥行業相對較少,在過去對玻璃窯的廢熱利用大部分是熱利用,**部分熱量用於重油加熱和承擔採暖熱負荷。

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