CN102865114A - 玻璃生产线余热回收电水联产系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及余热回收利用技术领域，特别涉及一种玻璃生产线余热回收电水联产系统。利用玻璃窑余热锅炉蒸汽器和热水器充分回收玻璃窑的烟气余热，使排烟温度减低到120℃以下。利用余热锅炉蒸汽器生产的的蒸汽推动背压式汽轮发电机组生产电力，利用汽轮机排出的低品位蒸汽作为低温多效海水淡化装置首效蒸发器的热源。利用余热锅炉热水器和退火窑热水器加热玻璃生产线的循环冷却水的热水，利用加热后的循环冷却水高温热水和未加热的循环冷却水热水加热海水并使之低温蒸馏生产蒸汽和淡水，增加造水比和淡水的产量。通过海水淡化方式利用循环冷却水的余热，实现了循环冷却水的降温。相比传统循环冷却水降温，降低了冷却器的电耗、水耗。

Description

玻璃生产线余热回收电水联产系统

 

技术领域

本发明涉及余热回收利用技术领域，特别涉及一种玻璃生产线余热回收电水联产系统，即利用玻璃生产线余热回收并用于余热发电和低温多效海水淡化的电水联产系统。

背景技术

随着能源价格攀升、环保要求提高，余热回收技术得到快速发展，玻璃窑余热发电技术基本成熟。河北省沙河市长城玻璃有限公司４条400t/d浮法玻璃窑炉，安装4台余热锅炉、配2套6MW汽轮发电机组，工程于2009年8月开工建设，2010年５月建成投产并发电，节能效果显著（刘成雄，玻璃熔窑余热发电技术开发和设计应用，玻璃，2010年12期，13-16页）。

随着我国国民经济的高速发展，淡水资源紧缺已成为制约我国经济发展和人们生活水平提高的瓶颈。为解决我国水资源危机，发展海水淡化技术是缓解淡水资源缺乏的战略性措施，而水价的不断提高促使海水淡化不断发展，海水淡化技术的日臻完善。在众多海水淡化技术中，低温多效蒸馏海水淡化技术是指盐水最高温度不超过70℃的淡化技术, 可以利用电厂提供的低等级蒸汽作为动力来源生产可靠、低廉的高品质纯净水，是20世纪80年代成熟起来的高效淡化技术，近年来我国东黄岛发电厂、国华黄弊发电厂(一期)、国华黄哗发电厂(二期)、国投天津北疆电厂、首钢京唐钢铁公司等企业采用低温多效蒸馏海水淡化技术，建设了日产淡水6000吨至100000吨不等的海水淡化装置（陈颖，低温多效海水淡化技术在大型电站中的应用，华北电力大学专业硕士论文，2011年）。

玻璃窑余热发电属于中低温参数发电领域，发电效率低。如果利用玻璃窑余热当中高品位的余热发电，利用低品位的余热蒸汽进行海水淡化，在实现生产电能的同时，低品位的热能也实现了高效利用，弥补了中低温参数发电技术效率低的不足，余热资源的利用率大幅度提升。

此外，受玻璃窑余热锅炉入口温度偏低的限制，发电用的余热锅炉的排烟温度一般高达150℃以上或更高，仍有大量的余热不能回收利用。此外，玻璃生产线需要大量的循环冷却水对玻璃窑、退火窑等高温设备进行冷却，并产生大量40℃至55℃左右的热水，如此大量的热水需要采用空气冷却器或冷水塔进行冷却，消耗大量的电能和水资源。退火窑也需要向大气排放大量的热空气，造成能源浪费、对环境造成热污染。

玻璃生产线的玻璃窑、退火窑、循环冷却水有大量的余热资源。玻璃窑余热发电技术虽然回收了部分高品位余热资源用于发电，但是发电效率低，而且余热锅炉的排烟温度高，余热利用率低。退火窑、循环冷却水的余热资源根本就没有进行回收利用直接排放掉。因此，目前玻璃生产线的能源利用率过低，能源浪费严重，还存在环境热污染、冷水塔或空气冷却器耗电和耗水等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够高效、深度利用玻璃生产线的玻璃窑、退火窑、循环冷却水的排放的大量余热资源，并实现能源梯级利用，利用高品位余热发电、低品位余热生产淡水的技术，即玻璃生产线余热回收电水联产系统，既减少玻璃生产线的环境热污染，又减少了循环冷却水的冷却过程水耗和电耗。

为了实现上述目的，采用的技术方案如下：

玻璃生产线余热回收电水联产系统，其特征在于，

余热锅炉蒸汽器分别与玻璃窑和余热锅炉热水器相连通；

余热锅炉蒸汽器与汽轮发电机组相连通，进一步通过蒸汽管与低温多效海水淡化装置的首效蒸发器相连通，首效蒸发器通过冷凝水管及除氧器与余热锅炉蒸汽器相连通；

玻璃窑、退火窑的循环冷却水热水管与退火窑热水器相连通，进一步与余热锅炉热水器相连通；

余热锅炉热水器与上效热水蒸发器相连通，并进一步通过中间水管与下效热水蒸发器相连通；

循环冷却水热水管通过旁路水管直接与下效热水蒸发器相连通；

下效热水蒸发器通过冷水管与冷水池相连通；

循环冷却水热水管通过冷却器直接与冷水管相连通；

冷水池通过冷水管与玻璃窑、退火窑的低温进水口相连通；

冷却海水供水管与末效冷凝器相连通，并进一步通过冷却海水出水管分别与冷却海水排水管、淡化海水供水管相连通；

淡化海水供水管分别与下效热水蒸发器、上效热水蒸发器、首效蒸发器、上效蒸汽蒸发器、下效蒸汽蒸发器的海水进口相连通；

下效热水蒸发器、上效热水蒸发器、首效蒸发器、上效蒸汽蒸发器、下效蒸汽蒸发器的海水出口都与浓海水排水管相连通；

下效热水蒸发器、上效热水蒸发器、上效蒸汽蒸发器、下效蒸汽蒸发器和末效冷凝器的淡水出口都与淡水管相连通；

上效热水蒸发器和首效蒸发器通过效间蒸汽管与上效蒸汽蒸发器相连通；

下效热水蒸发器和上效蒸汽蒸发器通过效间蒸汽管与下效蒸汽蒸发器相连通；

下效蒸汽蒸发器通过效间蒸汽管与末效冷凝器相连通；

末效冷凝器与抽真空装置相连通。

本发明玻璃生产线余热回收电水联产系统，利用玻璃窑余热锅炉蒸汽器和热水器充分回收玻璃窑的烟气余热，使排烟温度减低到120℃以下。利用余热锅炉蒸汽器生产的的蒸汽推动背压式汽轮发电机组生产电力，利用汽轮机排出的低品位蒸汽作为低温多效海水淡化装置首效蒸发器的热源。利用余热锅炉热水器和退火窑热水器加热玻璃生产线的循环冷却水的热水，利用加热后的循环冷却水高温热水和未加热的循环冷却水热水加热海水并使之低温蒸馏生产蒸汽和淡水，增加造水比和淡水的产量。通过海水淡化方式利用循环冷却水的余热，实现了循环冷却水的降温，与传统的循环冷却水降温方式相比，降低了冷却器的电耗、水耗。同时，本发明还部分解决了玻璃生产线环境热污染问题。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的系统流程图。

图1中，1—首效蒸发器，2—浓海水排水管，3—效间蒸汽管，4—上效蒸汽蒸发器，5—下效蒸汽蒸发器，6—淡水管，7—末效冷凝器，8—冷却海水供水管，9—抽真空装置，10—冷却海水出水管，11—冷却海水排水管，12—淡化海水供水管，13—下效热水蒸发器，14—退火窑热水器，15—循环冷却水热水管，16—旁路水管，17—冷水管，18—冷却器，19—退火窑，20—冷水池，21—玻璃窑，22—余热锅炉蒸汽器，23—除氧器，24—汽轮发电机组，25—余热锅炉热水器，26—上效热水蒸发器，27—中间水管，28—蒸汽管，29—冷凝水管。

具体实施方式

请参阅图1，余热锅炉蒸汽器22分别与玻璃窑21和余热锅炉热水器25相连通，余热锅炉蒸汽器22与汽轮发电机组24相连通，进一步通过蒸汽管28与低温多效海水淡化装置的首效蒸发器1相连通，首效蒸发器1通过冷凝水管29及除氧器23与余热锅炉蒸汽器22相连通。

玻璃窑21、退火窑19的循环冷却水热水管15与退火窑热水器14相连通，进一步与余热锅炉热水器25相连通。

余热锅炉热水器25与上效热水蒸发器26相连通，并进一步通过中间水管27与下效热水蒸发器13相连通。

循环冷却水热水管15通过旁路水管16直接与下效热水蒸发器13相连通。

下效热水蒸发器13通过冷水管17与冷水池20相连通。

循环冷却水热水管15通过冷却器18直接与冷水管17相连通。

冷水池20通过冷水管17与玻璃窑21、退火窑19的低温进水口相连通。

冷却海水供水管8与末效冷凝器7相连通，并进一步通过冷却海水出水管10分别与冷却海水排水管11、淡化海水供水管12相连通。

淡化海水供水管12分别与下效热水蒸发器13、上效热水蒸发器26、首效蒸发器1、上效蒸汽蒸发器4、下效蒸汽蒸发器5的海水进口相连通。

下效热水蒸发器13、上效热水蒸发器26、首效蒸发器1、上效蒸汽蒸发器4、下效蒸汽蒸发器5的海水出口都与浓海水排水管2相连通。

下效热水蒸发器13、上效热水蒸发器26、上效蒸汽蒸发器4、下效蒸汽蒸发器5和末效冷凝器7的淡水出口都与淡水管6相连通。

上效热水蒸发器26和首效蒸发器1通过效间蒸汽管3与上效蒸汽蒸发器4相连通。

下效热水蒸发器13和上效蒸汽蒸发器4通过效间蒸汽管3与下效蒸汽蒸发器5相连通。

下效蒸汽蒸发器5通过效间蒸汽管3与末效冷凝器7相连通。

末效冷凝器7与抽真空装置9相连通。

本发明的工作过程如下：

玻璃窑21排放的500℃左右的烟气沿程通过余热锅炉蒸汽器22和余热锅炉热水器25，烟气温度降低到120℃以下后排放。余热锅炉蒸汽器22产生的过热蒸汽推动汽轮发电机组24发电，汽轮机排放的乏汽通过蒸汽管28进入低温多效海水淡化装置的首效蒸发器1、放热后转变成冷凝水，经冷凝水管29及除氧器23返回余热锅炉蒸汽器22，完成循环。

退火窑19产生的150℃至450℃的废空气进入退火窑热水器14，向循环冷却水热水管15引入到退火窑热水器14的热水放热，废空气温度降低到120℃以下外排，加热后的热水进入余热锅炉热水器25进一步加热后进入上效热水蒸发器26，对经淡化海水供水管12进入上效热水蒸发器26的海水加热。降温后的热水经中间水管27进入下效热水蒸发器13。来自于上效热水蒸发器26的热水和来自于旁路水管16的热水在下效热水蒸发器13内向来自淡化海水供水管12的海水放热。降温后的循环冷却水经冷水器17返回冷水池20。循环冷却水热水管15内的热水经冷却器18冷却后经冷水管17直接返回冷水池20。冷水池20内的低温循环冷却水进入玻璃窑21和退火窑19对相关设备进行冷却。

冷却海水供水管8将海水引入末效冷凝器7，将通过效间蒸汽管3来自下效蒸汽蒸发器5的低压蒸汽冷凝成凝结水。离开末效冷凝器7的海水进入海水冷却出水管10后分成两路：一路经冷却海水排水管11排放，另一路经淡化海水供水管12分别引入上效热水蒸发器26、下效热水蒸发器13、首效蒸发器1、上效蒸汽蒸发器4、下效蒸汽蒸发器5，进行低温蒸馏制造淡水。

来自淡化海水供水管12的海水在首效蒸发器1内吸热并发生低温蒸馏，部分海水转变成蒸汽后经效间蒸汽管3进入上效蒸汽蒸发器4，未转变成蒸汽的海水排入浓海水排水管2。

来自淡化海水供水管12的海水在上效热水蒸发器26内吸热并发生低温蒸馏，部分海水转变成蒸汽后经效间蒸汽管3进入上效蒸汽蒸发器4，未转变成蒸汽的海水排入浓海水排水管2。冷却后的热水经中间水管27进入下效热水蒸发器13。

来自淡化海水供水管12的海水在上效蒸汽蒸发器4内吸热并发生低温蒸馏，部分海水转变成蒸汽后经效间蒸汽管3进入下效蒸汽蒸发器4，未转变成蒸汽的海水排入浓海水排水管2。来自首效蒸发器1和上效热水蒸发器26的蒸汽在上效蒸汽蒸发器4内向海水放热后冷凝成凝结水，排入淡水管6。

来自淡化海水供水管12的海水在下效热水蒸发器13内吸热并发生低温蒸馏，部分海水转变成蒸汽后经效间蒸汽管3进入下效蒸汽蒸发器5，未转变成蒸汽的海水排入浓海水排水管2。来自上效热水蒸发器26和来自旁路水管16的热循环冷却水在下效热水蒸发器13内放热、温度降低后，经冷水管17进入冷水池20。

来自淡化海水供水管12的海水在下效蒸汽蒸发器5内吸热并发生低温蒸馏，部分海水转变成蒸汽后经效间蒸汽管3进入末效冷凝器7，未转变成蒸汽的海水排入浓海水排水管2。来自上效蒸汽蒸发器4和下效热水蒸发器13的蒸汽在下效蒸汽蒸发器5内向海水放热后冷凝成凝结水，排入淡水管6。

经效间蒸汽管3来自下效蒸汽蒸发器5的蒸汽在末效冷凝器7内向来自冷却海水供水管8的冷却海水放热后冷凝成凝结水，排入淡水管6。进入到末效冷凝器7内的冷却海水经冷却海水出水管10离开末效冷凝器7。布置在末效冷凝器7上的抽真空装置9确保上效热水蒸发器26、下效热水蒸发器13、首效蒸发器1、上效蒸汽蒸发器4、下效蒸汽蒸发器5、末效冷凝器7处于真空状态，确保海水在低于70℃的条件下实现蒸馏并产生蒸汽，经冷却产生淡水。

综上所述，本发明通过设置余热锅炉蒸汽器22、汽轮发电机组24和低温多效海水淡化装置，实现了玻璃生产线余热回收水、电联产。本发明通过设置退火窑热水器14、余热锅炉热水器25，提升循环冷却水的热水温度；通过设置上效热水蒸发器27和下效热水蒸发器13，更加充分利用玻璃生产线的余热资源生产淡水，增大了产汽量，使造水比增加。循环冷却水在下效热水蒸发器13内放热并生产淡水，不仅淡水产量增加，通过这种方式降低循环冷却水的温度，可以大幅度降低冷却器18的电耗和水耗。

本发明实现了玻璃生产线玻璃窑、退火窑和循环冷却水余热资源的深度利用，高品位热能用于发电，低品位热能用于生产淡水，在实现了电水联产的同时，又减少了直接向环境排热造成的环境热污染问题。

相对于单纯的玻璃窑余热发电工程，本发明的电水联产工程不仅节能优势显著，还生产出宝贵的淡水资源，其有益效果表现在：

1、利用玻璃窑的烟气余热进行余热发电，产出了高品位的电能；利用汽轮机的乏汽生产淡水，提高了余热资源的利用率。

2、在余热锅炉蒸汽器的尾部安装热水器，将排烟温度由150℃以上降低到120℃以下，玻璃窑余热资源的利用率提高了10%以上。

3、利用退火窑高温废空气生产淡水，将原来排放掉的余热回收利用，提高了余热资源的利用率。

4、利用余热锅炉热水器和退火窑热水器加热循环冷却水的热水，并利用热水加热用于海水淡化装置的冷海水，提高了造水比，经济性进一步提高。

5、利用循环冷却水的热水直接生产淡水，既实现了循环冷却水余热的利用，又实现了循环冷却水降温的目的，减小了循环冷却水冷却器运行造成的电耗和水耗。

6、深度利用玻璃生产线的余热资源生产淡水，减少了玻璃生产线向环境排放废热导致的环境热污染问题。

 

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.玻璃生产线余热回收电水联产系统，其特征在于，

余热锅炉蒸汽器分别与玻璃窑和余热锅炉热水器相连通；

余热锅炉蒸汽器与汽轮发电机组相连通，进一步通过蒸汽管与低温多效海水淡化装置的首效蒸发器相连通，首效蒸发器通过冷凝水管及除氧器与余热锅炉蒸汽器相连通；

玻璃窑、退火窑的循环冷却水热水管与退火窑热水器相连通，进一步与余热锅炉热水器相连通；

余热锅炉热水器与上效热水蒸发器相连通，并进一步通过中间水管与下效热水蒸发器相连通；

循环冷却水热水管通过旁路水管直接与下效热水蒸发器相连通；

下效热水蒸发器通过冷水管与冷水池相连通；

循环冷却水热水管通过冷却器直接与冷水管相连通；

冷水池通过冷水管与玻璃窑、退火窑的低温进水口相连通；

冷却海水供水管与末效冷凝器相连通，并进一步通过冷却海水出水管分别与冷却海水排水管、淡化海水供水管相连通；

淡化海水供水管分别与下效热水蒸发器、上效热水蒸发器、首效蒸发器、上效蒸汽蒸发器、下效蒸汽蒸发器的海水进口相连通；

下效热水蒸发器、上效热水蒸发器、首效蒸发器、上效蒸汽蒸发器、下效蒸汽蒸发器的海水出口都与浓海水排水管相连通；

下效热水蒸发器、上效热水蒸发器、上效蒸汽蒸发器、下效蒸汽蒸发器和末效冷凝器的淡水出口都与淡水管相连通；

上效热水蒸发器和首效蒸发器通过效间蒸汽管与上效蒸汽蒸发器相连通；

下效热水蒸发器和上效蒸汽蒸发器通过效间蒸汽管与下效蒸汽蒸发器相连通；

下效蒸汽蒸发器通过效间蒸汽管与末效冷凝器相连通；

末效冷凝器与抽真空装置相连通。

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