玻璃余熱發(fā)電實(shí)例

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 摘要：通過一個(gè)工程實(shí)例，詳細(xì)介紹玻璃窯余熱發(fā)電的可行性。及工程進(jìn)行及運(yùn)行調(diào)試過程遇到具體問題，及解決方案。

    關(guān)鍵字：余熱發(fā)電、玻璃窯、能源利用 一、引言 玻璃工業(yè)屬于資源、能源依賴型的原材料高耗能產(chǎn)業(yè)，但近年來隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速運(yùn)行，依然以15%以上的年均產(chǎn)量增速發(fā)展，平板玻璃的年產(chǎn)量已高達(dá)6.3億重量箱，毫無爭議地繼續(xù)位居世界第一。 統(tǒng)計(jì)資料顯示，到2010年底全國共有浮法玻璃生產(chǎn)線242條，多以重油、天然氣、煤氣等燃料和電力作為能源。平均計(jì)算，能耗費(fèi)用支出比例一般占到生產(chǎn)總成本的40%~45%之間，約30%以上的熱能則以廢氣的形式外排。 為了節(jié)能增效，降低生產(chǎn)成本，應(yīng)對(duì)能源危機(jī)，提高企業(yè)競爭力，近年來我國部分科研院所和企業(yè)聯(lián)手，將目光投向玻璃熔窯余熱發(fā)電暨煙氣治理技術(shù)領(lǐng)域，通過反復(fù)試驗(yàn)，不斷探索，系統(tǒng)總結(jié)，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，利用玻璃生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣余熱資源，通過建設(shè)余熱發(fā)電站進(jìn)行熱能回收，進(jìn)而將其轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嶋娔?，可提高燃料總利用?0%~15%。同時(shí)，余熱發(fā)電設(shè)備還對(duì)廢棄煙氣有一定的除塵作用。玻璃熔窯余熱發(fā)電的技術(shù)核心是余熱鍋爐是否能夠產(chǎn)生足夠汽輪機(jī)使用的                                                                                  高品質(zhì)的過熱蒸汽。經(jīng)過多家單位科研人員的共同努力，相關(guān)技術(shù)不斷完善，日益成熟，并在業(yè)內(nèi)逐步推廣。 據(jù)悉，自從2007年9月國內(nèi)玻璃行業(yè)首條玻璃熔窯煙氣余熱發(fā)電工程項(xiàng)目在江蘇華爾潤集團(tuán)成功并網(wǎng)發(fā)電后至今，全國玻璃行業(yè)已建和在建的余熱發(fā)電工程項(xiàng)目約30多個(gè)，裝機(jī)容量從4.5MW到15MW不等，具有較大影響力的工程項(xiàng)目有江蘇華爾潤、成都南玻、虎門信義、三峽新材等。 雖然如此，與我國玻璃行業(yè)整體規(guī)模相比，余熱發(fā)電技術(shù)普及工作還有許多工作要做，可謂是任重道遠(yuǎn)。按照工業(yè)和信息化部節(jié)能和綜合利用司副司長楊鐵生的話說：“余熱發(fā)電是項(xiàng)好技術(shù)，具有很高的推廣價(jià)值和極大的發(fā)展空間” 下面舉一個(gè)實(shí)例證明玻璃窯余熱發(fā)電的可行性。山東××公司建設(shè)4×700t/d特種優(yōu)質(zhì)浮法玻璃生產(chǎn)線，2009年年底已全部完成，建成4×700t/d特種優(yōu)質(zhì)浮法玻璃生產(chǎn)線，以生產(chǎn)超白浮法玻璃及在線低輻射鍍膜玻璃為主。 二、工程實(shí)例介紹： 在特種優(yōu)質(zhì)浮法玻璃生產(chǎn)工藝中，占玻璃生產(chǎn)工藝系統(tǒng)總熱耗量的30%左右低溫廢（煙）氣余熱被排掉。采用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)一步回收利用這些中、低品位的余熱是節(jié)約能源、降低玻璃綜合能耗、降低綜合成本的重要途徑。 本工程4×700t/d玻璃生產(chǎn)線可配套建設(shè)裝機(jī)容量約為12MW的純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，每年可發(fā)電7594萬kwh（按年運(yùn)行7000小時(shí)計(jì)算），相當(dāng)于每千克玻璃液可降低能耗約1299kJ（約310kcal），即每千克玻璃液熱耗由原來的6484kJ（1551kcal）降為5185kJ（1241kcal）。 本項(xiàng)目工程4×18t/h余熱鍋爐、1×12MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組工藝系統(tǒng)、電氣、控制及相應(yīng)的建筑安裝工程。項(xiàng)目建成后將配有1×12MW裝機(jī)容量的純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，扣除自用電后年供電量將達(dá)到6892萬kW·h，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤共2640t，相當(dāng)于每年減少CO2排放量6599t。 本項(xiàng)目采用的浮法玻璃低溫余熱發(fā)電技術(shù)，該技術(shù)已在多家玻璃集團(tuán)公司分別投入使用，至今運(yùn)行良好。本項(xiàng)目結(jié)合先前的余熱電站建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該發(fā)電方案在實(shí)踐基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，技術(shù)上更加成熟可靠。 主要技經(jīng)指標(biāo) 名稱 設(shè)計(jì)參數(shù)             余熱發(fā)電 12MW 煙(風(fēng))流量 (Nm³/h) 4×160000 煙(風(fēng))溫度 (℃) 480 過熱蒸汽溫度 (℃) 405 過熱蒸汽流量 (t/h) 4×18 過熱蒸汽壓力 (MPa) 2.5 汽輪機(jī)輸出功率 (kW) 11793 發(fā)電機(jī)額定功率 (kW) 12000 年發(fā)電量（萬kW•h/a） 8255 廠用電率（%） 16.5% 年供電量（萬kW·h/a） 6892 備注： 1、扣除檢修等時(shí)間，全年發(fā)電按7000小時(shí)計(jì)。 煙氣治理、熱力系統(tǒng)及裝機(jī)方案如下： 本系統(tǒng)包括4×18t/h余熱鍋爐、1×12MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。每條玻璃生產(chǎn)線煙道與煙囪之間各設(shè)置一臺(tái)余熱鍋爐。保留原有煙道作為緊急排風(fēng)煙道，當(dāng)余熱鍋爐故障時(shí)，玻璃生產(chǎn)系統(tǒng)可繼續(xù)運(yùn)行，不影響玻璃生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)。 本項(xiàng)目共分9個(gè)系統(tǒng)，分別是余熱鍋爐系統(tǒng)、汽輪發(fā)電機(jī)組、熱力系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電氣與熱控系統(tǒng)、化學(xué)水處理系統(tǒng)、通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)、與玻璃生產(chǎn)接口，配套建設(shè)相關(guān)的土建設(shè)施。 玻璃熔窯的煙氣量為110000～160000 Nm³/h，煙溫為400～530℃，根據(jù)玻璃熔窯生產(chǎn)特點(diǎn)，選取煙氣量為160000 Nm³/h（按最大工況），煙氣溫度為480℃，鍋爐排煙溫度為190℃，根據(jù)國家蒸汽鍋爐選用規(guī)范鍋爐蒸汽參數(shù)選用2.5MPa，405℃。由于煙氣中含塵量較大，鍋爐容量計(jì)算時(shí)按最大工況考慮，鍋爐的配置按每條生產(chǎn)線配備一臺(tái)鍋爐，采用立式自然循環(huán)余熱鍋爐，鍋爐蒸發(fā)量為18t/h，參數(shù)為2.5MPa，405℃。結(jié)合其他項(xiàng)目余熱鍋爐機(jī)械振打裝置故障率高，本項(xiàng)目鍋爐除灰方式采用機(jī)械振打與蒸汽吹灰相結(jié)合，兩套系統(tǒng)可互為備用，減少故障率及清灰死角。 余熱鍋爐的建設(shè)勢必增加玻璃生產(chǎn)工藝中煙氣系統(tǒng)的阻力，為了不影克響玻璃生產(chǎn)工藝的原有設(shè)計(jì)，本工程設(shè)計(jì)余熱鍋爐與脫硫系統(tǒng)共用一臺(tái)引風(fēng)機(jī)，每兩條生產(chǎn)線的引風(fēng)機(jī)二用一備，用于服余熱鍋爐及相應(yīng)煙道的阻力。引風(fēng)機(jī)選型由脫硫部分考慮，由余熱發(fā)電項(xiàng)目負(fù)責(zé)設(shè)備采購。 按照玻璃窯的工作流程，其排煙溫度呈間歇性波動(dòng)，這樣，單臺(tái)余熱鍋爐的產(chǎn)汽量也會(huì)隨之波動(dòng)，導(dǎo)致汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)周期性動(dòng)作，要最大限度地減小排煙溫度波動(dòng)產(chǎn)生的影響。四臺(tái)余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽先經(jīng)匯汽集箱混合后再供往12MW汽輪機(jī)。根據(jù)余熱鍋爐最大工況下的產(chǎn)汽量計(jì)算，汽輪發(fā)電機(jī)組的功率可達(dá)11.7MW，本工程選用汽輪發(fā)電機(jī)組的額定功率為12MW，進(jìn)汽參數(shù)為：2.35MPa，390℃，純凝機(jī)組，發(fā)電機(jī)的出線電壓等級(jí)為10.5kV。 該工程已于10年12月份并網(wǎng)發(fā)電，日常運(yùn)行功率為8MW，最大功率為11MW。目前機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，預(yù)計(jì)三年后收回投資成本。 三、工程建設(shè)及投運(yùn)過程中易出現(xiàn)的問題： 1、脫硫工程與發(fā)電工程同時(shí)建設(shè)發(fā)生沖突。脫硫系統(tǒng)與發(fā)電系統(tǒng)同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工，出現(xiàn)了“搶地盤”現(xiàn)象。原因兩家設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)過程中溝通不到位，導(dǎo)致設(shè)備基礎(chǔ)出現(xiàn)重疊及支撐橋架承重力不夠等問題。根據(jù)現(xiàn)場施工情況，將可移動(dòng)的設(shè)備進(jìn)行遷移，并將橋架進(jìn)行加固處理。總結(jié):兩個(gè)以上工程同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)，要多溝通協(xié)調(diào)，必要時(shí)召開技術(shù)交流會(huì)，減少工程之間的影響。 2、發(fā)電與脫硫公用一套引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。為了優(yōu)化系統(tǒng)節(jié)省能源，可以將發(fā)電與脫硫共用一套引風(fēng)機(jī)。但問題也隨之出現(xiàn)了，是電站人員控制風(fēng)機(jī)還是脫硫人員控制風(fēng)機(jī)呢。最后決定由電站人員控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行，將運(yùn)行信號(hào)及狀態(tài)傳送給脫硫控制站。 3、減少鍋爐低溫腐蝕。煙氣中含有大量硫化物，硫的露點(diǎn)在160°左右，因此提高鍋爐排煙溫度，減少結(jié)露。否則會(huì)出現(xiàn)鍋爐低于露點(diǎn)的低溫腐蝕。 4、啟動(dòng)時(shí)，要協(xié)調(diào)好發(fā)電與玻璃主業(yè)的關(guān)系、發(fā)電與脫硫系統(tǒng)的關(guān)系。減少發(fā)電對(duì)主業(yè)的影響，減少脫硫?qū)Πl(fā)電的影響。 綜上所述，本項(xiàng)目做到了資源綜合利用、改善環(huán)境，符合國家提倡的方針政策，建設(shè)條件基本落實(shí)、技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)效益較好，具有較好的社會(huì)效益與一定的經(jīng)濟(jì)效益，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想，是一個(gè)理想的投資項(xiàng)目。   作者介紹： 劉洪國：江蘇華爾潤集團(tuán)有限公司、設(shè)計(jì)分院。 1972年5月生，男，黑龍江省齊齊哈爾市人，工程師，學(xué)歷大專，（江蘇省張家港市錦豐鎮(zhèn)華潤路1號(hào)）0512-58565926、13616240350