河南思可達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

河南思可達光伏材料股份有限公司 林春平 陳二林 楊海洲

目前，我國有160余條浮法玻璃熔爐大量排放的400～600℃高溫煙氣，所攜帶的熱能相當于總輸入熱量的35%～50%，因此多數(shù)玻璃企業(yè)都會安裝熱管式余熱鍋爐來回收部分煙氣熱能，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，仍有大量的高溫煙氣直排煙囪，煙氣所帶走的熱損失非常驚人，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，通過設置余熱鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等熱能利用設備，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，中信重工機械股份有限公司與國家建材局、西安交通大學、南京熱管技術(shù)開發(fā)中心、天津大學等共同承擔國家“八五”攻關(guān)項目“中、低溫余熱發(fā)電工藝及裝備的研究開發(fā)”，并不斷完善優(yōu)化汽輪機設計制造工作，逐步形成了滿足不同行業(yè)需求的不同參數(shù)的小型汽輪機系列產(chǎn)品，主要有抽汽、背壓、冷凝、背抽等各種型號，2004年，又率先推出雙壓技術(shù)。同年，國家發(fā)展改革委員會在洛陽中信重工機械股份有限公司召開全國純低溫余熱發(fā)電技術(shù)研討會，全國純低溫余熱發(fā)電正式拉開帷幕。中信重工機械股份有限公司已經(jīng)開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的純低溫余熱發(fā)電雙壓技術(shù)、補汽凝汽式汽輪機。

二、基本條件

1.余熱條件。河南思可達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)設計原則。工程設計本著合理、先進、適用、經(jīng)濟、可靠的原則，優(yōu)化工藝流程和布置方案，采用先進可靠的工藝技術(shù)和自動化控制技術(shù)，滿足國家有關(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)的設計參數(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）采用先進的工藝技術(shù)方案，選用成熟可靠的設備，自動化程度高。

三、技術(shù)方案

1.裝機容量。根據(jù)河南思可達光伏材料股份有限公司余熱條件，共設置兩臺余熱鍋爐，其中一臺余熱鍋爐生產(chǎn)飽和蒸汽用于重油燃料加熱（1#余熱鍋爐），另外一臺余熱鍋爐生產(chǎn)過熱蒸汽通過汽輪機做功發(fā)電（2#余熱鍋爐）。技術(shù)參數(shù)見表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)和設備的安全運行，我們通過熱力除氧，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）進入汽輪機，帶動發(fā)電機發(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℃的過熱蒸汽7.5t/h進入汽輪機的主汽門做功發(fā)電，汽輪機發(fā)電機組裝機1.5MW，汽輪機技術(shù)參數(shù)見表4。

表4 汽輪機技術(shù)參數(shù)

本工程設計指標如下：汽輪發(fā)電機組裝機容量：1500kW，計算發(fā)電功率：1340kW，年運行時間：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)除塵凈化達標后由引風機經(jīng)煙囪排入大氣。

（2）水、汽流程。原水（取自自來水管網(wǎng)）由原水泵送入化學水處理系統(tǒng)，達標后的軟化水進入軟化水箱作為補充水補入熱力除氧器，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給水總管道，分別進入高壓給水泵和低壓給水泵。自高壓給水泵出來的高壓水，接至2#余熱鍋爐的高壓省煤器入口，經(jīng)過加熱蒸發(fā)過熱后變?yōu)?00℃的過熱蒸汽進入汽輪機做功發(fā)電；自低壓給水泵出來的低壓水分成兩路，一路進入1#鍋爐的省煤器，生產(chǎn)出165℃的微過熱蒸汽加熱重油燃料，另一路進入2#鍋爐的低壓省煤器，生產(chǎn)出165℃的微過熱蒸汽用于熱力除氧。

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

化學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)供給的水依次進入化水間機械過濾器、活性炭過濾器及精密過濾器，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，進入除鹽水箱，再通過除鹽水泵供至汽輪發(fā)電機房。

（4）污水處理系統(tǒng)。本工程凝汽器冷卻水循環(huán)使用，不會對環(huán)境造成影響；化水系統(tǒng)設一酸堿中和池，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)處理后達標排放，不會對周圍水系造成污染。

（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，本次設計將采用閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，設循環(huán)冷卻水池一個，冷卻塔一座以及兩臺循環(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行發(fā)電，符合國家資源綜合利用的政策，可為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益和社會效益，并且能夠減輕電網(wǎng)供電壓力，項目的投產(chǎn)將對筆者的廠的影響甚大，基本做到了電量自產(chǎn)自足。