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玻璃余熱發(fā)電實例
摘要:通過一個工程實例,詳細介紹玻璃窯余熱發(fā)電的可行性。及工程進行及運行調(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)濟的高速運行,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6.3億重量箱,毫無爭議地繼續(xù)位居世界第一。 統(tǒng)計資料顯示,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。平均計算,能耗費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)對能源危機,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,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)電站進行熱能回收,進而將其轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嶋娔?,可提高燃料總利用?0%~15%。同時,余熱發(fā)電設(shè)備還對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)電工程項目在江蘇華爾潤集團成功并網(wǎng)發(fā)電后至今,全國玻璃行業(yè)已建和在建的余熱發(fā)電工程項目約30多個,裝機容量從4.5MW到15MW不等,具有較大影響力的工程項目有江蘇華爾潤、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。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)電是項好技術(shù),具有很高的推廣價值和極大的發(fā)展空間” 下面舉一個實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(按年運行7000小時計算),相當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)。 本項目工程4×18t/h余熱鍋爐、1×12MW凝汽式汽輪發(fā)電機組工藝系統(tǒng)、電氣、控制及相應(yīng)的建筑安裝工程。項目建成后將配有1×12MW裝機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到6892萬kW·h,年節(jié)約標準煤共2640t,相當于每年減少CO2排放量6599t。 本項目采用的浮法玻璃低溫余熱發(fā)電技術(shù),該技術(shù)已在多家玻璃集團公司分別投入使用,至今運行良好。本項目結(jié)合先前的余熱電站建設(shè)經(jīng)驗,對該發(fā)電方案在實踐基礎(chǔ)上進行了改進,技術(shù)上更加成熟可靠。 主要技經(jīng)指標 名稱 設(shè)計參數(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 汽輪機輸出功率 (kW) 11793 發(fā)電機額定功率 (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、扣除檢修等時間,全年發(fā)電按7000小時計。 煙氣治理、熱力系統(tǒng)及裝機方案如下: 本系統(tǒng)包括4×18t/h余熱鍋爐、1×12MW凝汽式汽輪發(fā)電機組。每條玻璃生產(chǎn)線煙道與煙囪之間各設(shè)置一臺余熱鍋爐。保留原有煙道作為緊急排風(fēng)煙道,當余熱鍋爐故障時,玻璃生產(chǎn)系統(tǒng)可繼續(xù)運行,不影響玻璃生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)。 本項目共分9個系統(tǒng),分別是余熱鍋爐系統(tǒng)、汽輪發(fā)電機組、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,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,鍋爐容量計算時按最大工況考慮,鍋爐的配置按每條生產(chǎn)線配備一臺鍋爐,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)合其他項目余熱鍋爐機械振打裝置故障率高,本項目鍋爐除灰方式采用機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,本工程設(shè)計余熱鍋爐與脫硫系統(tǒng)共用一臺引風(fēng)機,每兩條生產(chǎn)線的引風(fēng)機二用一備,用于服余熱鍋爐及相應(yīng)煙道的阻力。引風(fēng)機選型由脫硫部分考慮,由余熱發(fā)電項目負責(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,這樣,單臺余熱鍋爐的產(chǎn)汽量也會隨之波動,導(dǎo)致汽輪機調(diào)速系統(tǒng)周期性動作,要最大限度地減小排煙溫度波動產(chǎn)生的影響。四臺余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽先經(jīng)匯汽集箱混合后再供往12MW汽輪機。根據(jù)余熱鍋爐最大工況下的產(chǎn)汽量計算,汽輪發(fā)電機組的功率可達11.7MW,本工程選用汽輪發(fā)電機組的額定功率為12MW,進汽參數(shù)為:2.35MPa,390℃,純凝機組,發(fā)電機的出線電壓等級為10.5kV。 該工程已于10年12月份并網(wǎng)發(fā)電,日常運行功率為8MW,最大功率為11MW。目前機組運行穩(wěn)定,預(yù)計三年后收回投資成本。 三、工程建設(shè)及投運過程中易出現(xiàn)的問題: 1、脫硫工程與發(fā)電工程同時建設(shè)發(fā)生沖突。脫硫系統(tǒng)與發(fā)電系統(tǒng)同時設(shè)計、同時施工,出現(xiàn)了“搶地盤”現(xiàn)象。原因兩家設(shè)計院在設(shè)計過程中溝通不到位,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,將可移動的設(shè)備進行遷移,并將橋架進行加固處理??偨Y(jié):兩個以上工程同時設(shè)計時,要多溝通協(xié)調(diào),必要時召開技術(shù)交流會,減少工程之間的影響。 2、發(fā)電與脫硫公用一套引風(fēng)機系統(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。但問題也隨之出現(xiàn)了,是電站人員控制風(fēng)機還是脫硫人員控制風(fēng)機呢。最后決定由電站人員控制風(fēng)機運行,將運行信號及狀態(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,硫的露點在160°左右,因此提高鍋爐排煙溫度,減少結(jié)露。否則會出現(xiàn)鍋爐低于露點的低溫腐蝕。 4、啟動時,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)電對主業(yè)的影響,減少脫硫?qū)Πl(fā)電的影響。 綜上所述,本項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、技術(shù)上可行、經(jīng)濟效益較好,具有較好的社會效益與一定的經(jīng)濟效益,符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想,是一個理想的投資項目。 作者介紹: 劉洪國:江蘇華爾潤集團有限公司、設(shè)計分院。 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)0512-58565926、13616240350- 1招標師法律法規(guī):招標人及分類的內(nèi)容
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