玻璃窑炉烟气余热发电新系统新工艺

1、废气余热资源

 大部分工业过程都伴随产生一定的废弃热能，称之为“余热资源”，如烟气、废蒸汽、废热水、高温待冷却物料、化学反应过程放热、未燃烬物等。工业过程的能源消耗以燃料和电力为主，通常燃料的利用率在30~40%之间，会有大量的余能产生，且大部分余能以废气余热的形式存在。如不对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。玻璃熔窑设计使用重油、天然气、煤气等燃料。燃料在炉内燃烧形成的烟气被排出窑外，即产生了废气余热资源。玻璃熔窑废气属于中温废气余热，温度在450℃左右。
 2、废气余热发电技术概要

 这张图显示了一个工艺过程的能流平衡图。

常说来，玻璃熔窑的能流分配为：40~45%被玻璃液吸收，20~25%通过炉舀表面散热损失，另外30%为排烟损失。这30%的热能如不回用，直接排向大气，不仅造成能源的浪费，而且还污染环境。玻璃窑的余热发电就是要充分回用30%排烟中的热能，实现变废为宝，生产出清洁的“电能”。

 目前，玻璃行业主要采用热利用的回收途径，即设置热管式余热锅炉，回收部分废气热能，烟气大部分是半通过的。余热锅炉用于产生饱和蒸汽，提供给重油加热或承担采暖热负荷。目前余热锅炉的排烟温度在230~250℃，余热利用率只有30~40%。而实际上，玻璃窑的排烟余热利用率可达65~80%，详细分析如下。

 3、案例分析：

 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6100×104kJ/h，相当于每小时燃烧2.08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1.35~1.46吨/小时，可发电2700~2900kWh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煤气等清洁燃料，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1.62~1.67吨/小时，可提高玻璃企业燃料利用率23~24%。

 余热发电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。余热发电系统的热源为主工艺生产过程排出的废气余热，其主要特征是：1、与火力发电相比，热源不可控；2、热源参数受主工艺的影响较大


 因此，在保证余热发电系统的可靠、稳定、安全运行的前提下，为化利用废气余热，有着不同的余热发电系统技术。


 4、玻璃熔窑的工作特点和废气资源特性

 玻璃熔窑生产的主要特点是在一个窑龄（6~10年）内不停窑，这样就要求余热发电系统运行时：

 在任何情况下保证排烟通畅，保证玻璃熔窑的安全运行；


 在任何情况要保证窑内压力的平稳，任何操作对窑压的影响要保持在±0.5Pa范围内波动，

 保证玻璃的质量；

 要适应玻璃窑频繁换向的工作特点；