CN101639211A - 浮法玻璃熔窑并联余热发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用浮法玻璃熔窑余热发电技术领域，旨在解决传统浮法玻璃熔窑废气余热利用中存在的余热利用效率低、发电效率低、系统稳定性差、热回收代价较大、废气余热参数波动范围大、环境污染严重、一次性投资成本高等技术问题。本发明的数台浮法玻璃熔窑烟气排出口与数台并联余热锅炉烟气进口相通连，余热锅炉烟气出口与烟囱相通连；锅炉给水泵出水端分别与数台并联余热锅炉循环水入口相通连，数台并联余热锅炉蒸汽出口与集汽缸相通连，集汽缸的出口与汽轮机的蒸汽输入口相通连，汽轮机与发电机相连接；汽轮机的排汽管与冷凝水系统相连，冷凝水系统通过除氧装置与锅炉给水泵的进水端相通连。本发明适用于两条或以上浮法玻璃熔窑余热发电。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃熔窑技术领域，特别是一种利用玻璃熔窑余热的发电系统。
背景技术
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。
玻璃行业的玻璃熔窑通常使用重油、天然气、煤气等作为燃料，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，温度为450～550℃，废气流量较少，热品位较低，热回收代价较大；废气余热的参数(温度、流量、压力)具有一定的波动性，波动范围大；多数玻璃厂单条玻璃生产线的建设规模不大，玻璃窑的余热相对来说比较有限，余热发电项目相对单位投资大，投资回报周期长；玻璃熔窑废气余热资源的规模比水泥行业相对较少。目前，国内外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。余热锅炉仅用于产生饱和蒸汽，提供给重油加热或承担采暖热负荷，或配套较小规模的低温低压余热发电装置，其热利用效率和发电装置效率低，系统稳定性差，通常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％。
综而言之，目前玻璃熔窑废气余热利用主要存在如下问题：
1.余热利用效率和发电效率低，余热利用率只有30～40％，系统稳定性差。
2.玻璃熔窑废气流量较少，热品位较低，热回收代价较大；
3.废气余热的参数(温度、流量、压力)具有一定的波动性，波动范围大，余热利用困难较大。
发明内容
本发明旨在解决传统玻璃熔窑废气余热利用中存在的余热利用效率低、发电效率低、系统稳定性差、热回收代价较大、废气余热参数波动范围大、环境污染严重、一次性投资成本高等技术问题，以提供一种余热利用率高、发电效率高、系统稳定性好、热回收代价低、保护环境、节约投资成本的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其中数台玻璃熔窑16的烟气排出口通过出口烟道25一一对应的与数台并联余热锅炉的烟气进口相通连，余热锅炉的烟气出口与烟囱17相通连；锅炉给水泵7的出水端分别与数台并联余热锅炉的循环水入口28相通连，数台并联余热锅炉的蒸汽出口29通过蒸汽管30与集汽缸14相通连，集汽缸14的出口通过主汽母管31与汽轮机1的蒸汽输入口相通连，汽轮机1的联轴器与发电机2的转子相连接；汽轮机1的排汽管与凝汽器3的一个进口相通连，凝汽器3的另一个进口与循环水冷却水泵13的出水端相通连，循环水冷却塔14的出水端与循环水冷却水泵13的进水端相通连，其进水端与凝汽器3的一个出口相通连，凝汽器3的另一个出口与凝结水泵4的进水端相通连，凝结水泵4的出水端与除氧装置6的进水端相通连，除氧装置6的出水端与锅炉给水泵7的进水端相通连。
本发明的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其中所述玻璃熔窑16为2～5台，对应所述的并联余热锅炉为2～5台。
本发明的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其中所述凝结水泵4的出水端与除氧装置6的进水端之间设有汽封加热器5，汽封加热器5的进水端与凝结水泵4的出水端相通连，其出水端与除氧装置6的进水端相通连。
本发明的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其中所述余热锅炉为单锅筒∏型布置余热锅炉。
本发明的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其中所述汽轮机1为抽汽凝汽式汽轮机。
本发明的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其中所述余热锅炉的烟气出口连接有变频引风机15，变频引风机15的出口与烟囱17相通连，两者之间的管路上通连有旁通烟道27，旁通烟道27与烟囱17之间设置有烟道出口电动碟阀21，旁通烟道27上设置有旁通电动蝶阀24。
本发明的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其中所述出口烟道25为三通管，其连接玻璃熔窑16的烟气排出口的一段中部设有调节阀18，其连接烟囱17的一段中部设有主烟道闸板阀19，其连接余热锅炉烟气进口的一段中部设有锅炉进口电动碟阀20。
本发明的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其中所述调节阀18阀后设有烟气压力、温度检测变送装置，所述主烟道闸板阀19为带电动执行机构的闸板阀，其阀后设有烟气压力检测变送装置，所述变频引风机15为带电动执行机构的变频引风机，调节阀18和主烟道闸板阀19的检测变送装置输出端分别与DCS控制模块的相应输入端相连接，DCS控制模块的输出端分别连接主烟道闸板阀19的电动执行机构和变频引风机15的电动执行机构。
本发明的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其中所述除氧装置6的一个出水端与疏水池32的一个进水端相通连，疏水池32的出水端与疏水泵8的进水端相通连，疏水泵8的出水端与除氧装置6的进水端相通连。
本发明的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其中所述变频引风机15为并联的两台变频引风机，其进风口均设有引风机进口电动碟阀22，出风口均设有引风机出口电动碟阀23。
本发明浮法玻璃熔窑并联余热发电系统的有益效果：
1.将与多条玻璃熔窑配置的多台余热锅炉并联在一起供给较大功率的汽轮发电机组，很好地适应玻璃熔窑频繁换向和废气参数(温度、流量、压力)具有一定波动性的复杂工况，玻璃熔窑的换火和废气参数的波动对相应锅炉蒸汽参数造成影响，通过“多炉一机”的并联系统将参数的变化最大程度地减弱，使其对汽轮发电机组的影响大大减小，提高了余热发电系统的发电质量，增强了系统运行的可调性、稳定性和可靠性；
2.改变了多条玻璃熔窑配置多套发电系统的做法，提高发电系统设备的利用率，同时可大幅度减少一次性建设投资，对拥有多条生产线的玻璃企业有广泛的应用性。
3.可靠稳定的烟道调节控制系统，充分克服传统玻璃余热锅炉系统对玻璃熔窑窑压的影响，在任何情况下保证排烟通畅和窑内压力的平稳，保障了玻璃熔窑运行的稳定性，余热发电系统不会对玻璃生产线造成任何影响。
4.余热锅炉产生中温(420℃)次中压(2.5Mpa)的过热蒸汽，克服低品位热源只用作纯低温低压余热锅炉热源的一贯做法，提高了余热利用率(62.9％)和余热锅炉的效率，同时较高蒸汽参数有利于提高汽轮发电机组的效率和降低设备制造难度，减少投资。
5.玻璃熔窑并联余热发电系统能够脱离外供电系统独立运行，即可以孤网运行，当外供电系统故障时，该系统可作为玻璃生产线的保安电源，避免玻璃生产因外界不可控因素遭受巨大经济损失。
6.余热锅炉可将玻璃熔窑废烟气排放温度由535℃降到170℃以下，大大减少玻璃熔窑废热排空所造成的环境热污染，同时含有粉尘的烟气经过锅炉换热器时部分粉尘沉积，通过除灰装置收集并集中处理，从而进一步降低了熔窑废烟气对大气的粉尘污染，其环保效益和社会效益巨大。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图
图2为本发明的烟气回路示意图
图3为本发明的烟道调节控制系统示意图
图中标号说明：
1汽轮机、2发电机、3凝汽器、4凝结水泵、5汽封加热器、6除氧装置、7锅炉给水泵、8疏水泵、91#余热锅炉、10 2#余热锅炉、113#余热锅炉、12循环水冷却塔、13循环冷却水泵、14集汽缸、15变频引风机、16玻璃熔窑、17烟囱、18中间调节阀、19主烟道闸板阀、20锅炉进口电动碟阀、21烟道出口电动碟阀、22引风机进口电动碟阀、23引风机出口电动碟阀、24旁通电动蝶阀、25出口烟道、27旁通烟道、28循环水入口、29蒸汽出口、30蒸汽管、31主汽母管、32疏水池
具体实施方式
本发明详细结构、应用原理、作用与功效，参照附图1-3通过如下实施方式予以说明。
本发明的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，包括3台玻璃熔窑16的烟气排出口通过出口烟道25一一对应的与3台并联余热锅炉的烟气进口相通连，余热锅炉的烟气出口与烟囱17相通连。余热锅炉为单锅筒∏型布置余热锅炉，即由两个竖井烟气通道并连通呈“∏”型布置。
锅炉给水泵7的出水端分别与3台余热锅炉的循环水入口28相通连，3台并联余热锅炉的蒸汽出口29通过蒸汽管30与集汽缸14相通连，集汽缸14的出口通过主汽母管31与抽汽凝汽式汽轮机1的蒸汽输入口相通连，抽汽凝汽式汽轮机1的联轴器与发电机2的转子相连接。
抽汽凝汽式汽轮机1的排汽管与凝汽器3的一个进口相通连，凝汽器3的另一个进口与循环水冷却水泵13的出水端相通连，循环水冷却塔14的出水端与循环水冷却水泵13的进水端相通连，其进水端与凝汽器3的一个出口相通连，凝汽器3的另一个出口与凝结水泵4的进水端相通连，凝结水泵4的出水端与除氧装置6的进水端相通连，除氧装置6的出水端与锅炉给水泵7的进水端相通连。
凝汽器3的作用是将在汽轮机1内做功后的蒸汽冷凝成凝结水；凝结水泵4则是将凝结水泵送到除氧装置6；除氧装置6是利用蒸汽等热源将进入锅炉前的凝结水和化学补充水加热到运行压力下的饱和温度，使溶解于水中的氧气自动逸出，达到除氧的目的，以保护锅炉受热面在高温下不遭受氧腐蚀。
凝结水泵4的出水端与除氧装置6的进水端之间设有汽封加热器5，汽封加热器5的进水端与凝结水泵4的出水端相通连，其出水端与除氧装置6的进水端相通连。汽封加热器5的作用为将汽轮机1的汽封汽冷凝成水，同时将凝结水加热到一定温度以提高发电机的热利用率。
余热锅炉的烟气出口连接有变频引风机15，变频引风机15的出口与烟囱17相通连，两者之间的管路上通连有旁通烟道27，旁通烟道27与烟囱17之间设置有烟道出口电动碟阀21，旁通烟道27上设置有旁通电动蝶阀24，旁通电动蝶阀24出口直接通向大气。
出口烟道25为三通管，其连接玻璃熔窑16的烟气排出口的一段中部设有调节阀18，其连接烟囱17的一段中部设有主烟道闸板阀19，其连接余热锅炉烟气进口的一段中部设有锅炉进口电动碟阀20。
调节阀18阀后设有烟气压力、温度检测变送装置，所述主烟道闸板阀19为带电动执行机构的闸板阀，其阀后设有烟气压力检测变送装置，所述变频引风机15为带电动执行机构的变频引风机，调节阀18和主烟道闸板阀19的检测变送装置输出端分别与DCS控制模块的相应输入端相连接，DCS控制模块的输出端分别连接主烟道闸板阀19的电动执行机构和变频引风机15的电动执行机构。
除氧装置6的一个出水端与疏水池32的一个进水端相通连，疏水池32的出水端与疏水泵8的进水端相通连，疏水泵8的出水端与除氧装置6的进水端相通连。
变频引风机15为并联的两台变频引风机，其进风口均设有引风机进口电动碟阀22，出风口均设有引风机出口电动碟阀23。
三条玻璃熔窑废气535℃分别通过余热锅炉进气口进入，废热烟气依次通过余热锅炉内的高温过热器、低温过热器、蒸发器、省煤器和除氧蒸发器的外表面并流经上述受热面内部的汽、水等介质进行热交换，产生2.5Mpa，420℃的次中温次中压过热蒸汽，三台锅炉的蒸汽出口分别通过带有阀门的蒸汽管道与集汽缸14并联，汇集混合均匀后的蒸汽通过进汽管道进入汽轮机1并在汽轮机内膨胀做功，汽轮机带动发电机2旋转发电，做功后的乏汽经凝汽器3冷凝成凝结水由凝结水泵4、汽封加热器5输送到除氧装置6，经过除氧的水通过锅炉给水泵7分别进入三台余热锅炉，形成闭合的热力循环回路。凝汽器3与循环水冷却塔12、循环冷却水泵13组成循环回路，用于冷却汽轮机乏汽的冷却水由循环水泵13增加动力使流经冷却塔12降温后进入循环水池，再进入循环水泵形成循环回路。通过余热锅炉9并经过热交换后的烟气温度下降到165℃，由布置在锅炉尾部的锅炉引风机15送入烟囱17排向大气。
本系统以熔窑烟道中间调节阀18后压力为主信号，熔窑烟道主闸板门19的开度与变频风机15的转速(风压)为前馈信号，熔窑烟道主闸板门19后的压力为反馈信号，主信号和反馈信号进入DCS(分布式控制系统)控制模块，DCS控制模块通过对两个信号转换和差值计算，并由DCS控制模块发出指令，由电动执行机构(即执行机构与变频器)调节熔窑烟道主闸板门19的开度和引风机15的转速(即风压)。例如锅炉启动或负荷逐步增大时，熔窑烟道主闸板门19逐步减小开度，变频风机15逐步提高转速，使通过锅炉的烟气量逐步增大，通过熔窑烟道主闸板门19直接排向烟囱17的烟气量逐步减少，同时在熔窑烟道主闸板门19完全关闭前，配以锅炉变频风机15后的旁通烟道27将烟气直接排向大气，保证锅炉排出的烟气不通过熔窑烟道主闸板门19回流到锅炉进口烟道，使熔窑烟道主闸板门前后的压力差与无余热锅炉而烟道直通烟囱的状态一致，故对玻璃熔窑窑压不会造成任何影响。锅炉停止或负荷逐降时，其控制调节过程相反。
从上所述，本发明的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，具有余热利用率高、发电效率高、系统稳定性好、热回收代价低等诸多优点，同时可大幅度减少一次性建设投资、保障玻璃熔窑运行的稳定性，并能够脱离外供电系统独立运行。
Claims (10)
1.浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其特征在于：数台玻璃熔窑(16)的烟气排出口通过出口烟道(25)一一对应的与数台并联余热锅炉的烟气进口相通连，余热锅炉的烟气出口与烟囱(17)相通连；锅炉给水泵(7)的出水端分别与数台并联余热锅炉的循环水入口(28)相通连，数台并联余热锅炉的蒸汽出口(29)通过蒸汽管(30)与集汽缸(14)相通连，集汽缸(14)的出口通过主汽母管(31)与汽轮机(1)的蒸汽输入口相通连，汽轮机(1)的联轴器与发电机(2)的转子相连接；汽轮机(1)的排汽管与凝汽器(3)的一个进口相通连，凝汽器(3)的另一个进口与循环水冷却水泵(13)的出水端相通连，循环水冷却塔(14)的出水端与循环水冷却水泵(13)的进水端相通连，其进水端与凝汽器(3)的一个出口相通连，凝汽器(3)的另一个出口与凝结水泵(4)的进水端相通连，凝结水泵(4)的出水端与除氧装置(6)的进水端相通连，除氧装置(6)的出水端与锅炉给水泵(7)的进水端相通连。
2.如权利要求1所述的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其特征在于：所述玻璃熔窑(16)为2～5台，对应所述的并联余热锅炉为2～5台。
3.如权利要求1所述的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其特征在于：所述凝结水泵(4)的出水端与除氧装置(6)的进水端之间设有汽封加热器(5)，汽封加热器(5)的进水端与凝结水泵(4)的出水端相通连，其出水端与除氧装置(6)的进水端相通连。
4.如权利要求1所述的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其特征在于：所述余热锅炉为单锅筒∏型布置余热锅炉。
5.如权利要求1所述的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其特征在于：所述汽轮机(1)为抽汽凝汽式汽轮机。
6.如权利要求1所述的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其特征在于：所述余热锅炉的烟气出口连接有变频引风机(15)，变频引风机(15)的出口与烟囱(17)相通连，两者之间的管路上通连有旁通烟道(27)，旁通烟道(27)与烟囱(17)之间设置有烟道出口电动碟阀(21)，旁通烟道(27)上设置有旁通电动蝶阀(24)。
7.如权利要求1所述的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其特征在于：所述出口烟道(25)为三通管，其连接玻璃熔窑(16)的烟气排出口的一段中部设有调节阀(18)，其连接烟囱(17)的一段中部设有主烟道闸板阀(19)，其连接余热锅炉烟气进口的一段中部设有锅炉进口电动碟阀(20)。
8.如权利要求1所述的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其特征在于：所述调节阀(18)阀后设有烟气压力、温度检测变送装置，所述主烟道闸板阀(19)为带电动执行机构的闸板阀，其阀后设有烟气压力检测变送装置，所述变频引风机(15)为带电动执行机构的变频引风机，调节阀(18)和主烟道闸板阀(19)的检测变送装置输出端分别与DCS控制模块的相应输入端相连接，DCS控制模块的输出端分别连接主烟道闸板阀(19)的电动执行机构和变频引风机(15)的电动执行机构。
9.如权利要求1所述的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其特征在于：所述除氧装置(6)的一个出水端与疏水池(32)的一个进水端相通连，疏水池(32)的出水端与疏水泵(8)的进水端相通连，疏水泵(8)的出水端与除氧装置(6)的进水端相通连。
10.如权利要求1所述的浮法玻璃熔窑并联余热发电系统，其特征在于：所述变频引风机(15)为并联的两台变频引风机，其进风口均设有引风机进口电动碟阀(22)，出风口均设有引风机出口电动碟阀(23)。
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