杨红光
（中广核节能产业发展有限公司）
引言
玻璃窑炉属于高耗能的热工设备，其设计使用重油、天然气、煤气、石油焦粉等燃料，消耗了大量的能源。据调查，我国浮法玻璃的能耗，生产规模为300-900 t/d，平均熔化能力为504 t/d，平均单耗为7800kJ/kg，而国外早期平均生产能力就达到了656 t/d，平均单耗为6500 kJ/kg，可见浮法玻璃窑炉向大规模、低能耗方向发展的趋势。近几年随着加热技术的发展和节能技术的应用，大大的提高了玻璃窑的生产效率，降低了单位产品的能耗。
但即使这样玻璃窑热效率还是只有30%-40%，玻璃窑烟气尾气排放温度在400℃以上，其带走的热量占窑炉总热量的30%左右，如果将排烟温度降到160℃左右，回收这部分热量加以利用，可使排烟余热利用率达到60-80%。
目前烟气余热的利用情况
目前我国玻璃工业企业利用烟气的余热来产生蒸汽，主要用于日常的生产和生活，其中生产主要用于燃料重油的加热，但使用的蒸汽量并不大，一般只需1-2 t/h蒸汽量，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；生活中主要用于供暖，在我国北方也只有取暖季使用，用量更是有限，因此烟气的余热并不能被充分的利用。
玻璃窑余热发电技术
利用玻璃熔窑废热烟气余热发电是一项资源综合利用项目，在对废热烟气进行回收利用的同时，不仅可以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。
同时，对于玻璃窑炉运行连续性的特点，部分区域有限电或不可抗力停电的情况发生，对玻璃企业生产造成了极大的安全隐患，也造成了极大的经济损失。余热发电技术恰好可以充当玻璃企业的备用补充电力设备，在紧急状况下，可以确保主工艺正常运行。
余热发电的工作原理
玻璃窑排出的400℃以上废热烟气通过与余热锅炉中的除盐水进行热交换，产生过热蒸汽，少部分蒸汽通过减温减压供用户直接使用（生产工艺使用、供暖使用），大部分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。换热后的低温废气通过脱硫后从烟囱排出。
余热发电系统流程图
玻璃窑余热发电技术的工作要点
利用玻璃窑烟气余热发电，要充分考虑玻璃窑生产的工作特点和要求，不能简单照搬其他行业的技术和经验，应坚决避免烟气被堵塞无法排出的现象出现，采取一定的防范措施，考虑尽量降低对窑压的影响，要尽可能实现余热资源利用的最大化，尽可能提高发电效率，避免产生新的能源浪费。
因此，余热发电系统运行时，必须以玻璃窑的安全稳定运行为前提，需要注意以下几点事项：
（1）适应玻璃窑连续生产的工作特点；
（2）保证玻璃窑烟气排烟通畅；
（3）及时与窑炉控制室沟通，保持数据同步；
（4）保证窑内压力的平稳，操作对窑压的影响要保持在±0.5 Pa范围内波动；
（5）要适应玻璃窑频繁换向的工作特点；
（6）需充分认识到玻璃行业中温废气余热资源属于中温余热、热品味较低，废气余热的参数(温度、流量、压力)具有一定的波动性；
（7）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；
（8）烟气参数随着玻璃生产工艺的不同而不同；
（9）余热发电作为独立供电系统相比较电网供电系统稳定性较差；
（10）随着窑龄增长，可能产生的烟气参数的变化；
（11）考虑脱硫脱销工艺特点的要求。
结合以上工作特性，对定制设备也提出了一定的要求：
首先，余热发电设备必须可靠性高，因为余热发电系统是主工艺的配套工程，在任何情况下都要保证主工艺的正常运行；
其次，余热发电设备必须稳定性要高，由于玻璃窑炉是连续运行生产，其必须保证主工艺在任何情况下排烟通畅；
再次，余热发电系统及设备对烟气参数的适应性要高，由于主工艺频繁换向或调整工艺方案，造成烟气参数（流量、温度、压力）波动，因此，要求其在主工艺工况变化的情况下适应性要好。
余热发电系统构成
余热发电系统由热力系统、烟道系统、循环冷却水系统、化学水系统、电气系统、控制系统等几部分构成：
（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发电机组是发电的关键设备。
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、过热器和汽包等组成，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。
表1
注：上述一条500 t/d玻璃窑生产线燃料为重油，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160℃；
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，导致余热锅炉产蒸汽量的波动，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。
（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800 t/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。
玻璃窑余热发电的经济效益
以500 t/d玻璃窑余热发电为例，其烟气参数及发电效益指标表1：
现今玻璃企业生产规模和拥有生产线的数量在不断增长，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，为企业降低单位成本。
而且随着环境污染的日益严重，国家对环保力度的加强，使玻璃窑炉烟气直排的方式受到限制，脱硫脱销等环保设备的配备，增加了玻璃生产线的运行费用，而湿法烟气脱硫烟气的温度又不宜过高，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。对企业来说，既产生了经济效益，又产生了环保效益。
结论
玻璃窑余热发电是玻璃行业实现节能减排、发展循环经济的重要途径，余热发电技术充分回收利用了窑炉排放的烟气余热，发出的电能供给厂区生产、生活各环节使用。这样不但为玻璃企业降低了生产成本，还提高了企业的竞争力。
在国家倡导的能源政策、环保政策的大环境下，玻璃企业必须走低能耗、低污染的道路，玻璃企业建设余热发电，能有显著地提高能源利用率、减少CO2排放，减少热污染，符合国家倡导的政策，是玻璃企业发展循环经济的途径之一。因此，玻璃行业发展余热发电已具备广泛的社会基础，具有显著的社会效益和环保效益。
论文作者:杨红光
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/14
标签：余热论文; 玻璃论文; 烟气论文; 系统论文; 锅炉论文; 蒸汽论文; 温度论文; 《电力设备》2016年1期供稿论文;