CN105371669A - 玻璃熔窑烟气及退火窑废气余热联合回收发电系统和方法 - Google Patents

玻璃熔窑烟气及退火窑废气余热联合回收发电系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种玻璃熔窑烟气及退火窑废气余热联合回收发电系统和方法，属于玻璃行业余热回收技术领域。该发电系统包括玻璃熔窑烟气处理及余热利用系统、退火窑废气余热利用系统、汽轮发电系统以及相关辅助系统，其中利用余热锅炉回收玻璃熔窑烟气余热，利用给水预热器回收退火窑废气余热，来提高锅炉给水温度，以防止锅炉尾部受热面腐蚀，同时还设置了高温电除尘器，以防止脱硝反应器中催化剂中毒及表面堵塞。本发明有效地利用了玻璃熔窑烟气和退火窑废气余热资源，提高了玻璃生产工艺的余热回收利用效率，增加了余热发电系统发电量。

Description

玻璃熔窑烟气及退火窑废气余热联合回收发电系统和方法
技术领域
本发明属于玻璃行业余热回收技术领域，特别涉及一种玻璃熔窑烟气及退火窑废气余热联合回收发电系统和方法。
背景技术
玻璃工业作为国民经济的基础产业，同时其也是耗能大户及重污染行业之一。相关数据表明2010年我国平板玻璃总产量占全球产量一半左右。而我国平板玻璃生产过程中，主要以重油为燃料，熔窑烟气排放温度较高，也造成严重的大气污染问题，其中主要污染物为粉尘、SO2以及NOx。
随着玻璃工业的不断发展和完善，对玻璃生产过程中的余热利用方式也发生了变化，现有的技术主要是回收利用玻璃熔窑烟气的余热建设余热电站，然后将所发的电用于玻璃生产。中国专利“玻璃熔窑烟气的脱硫脱硝余热发电系统装置”(专利号CN201210233555.1)中公开了一种利用玻璃熔窑烟气余热回收发电装置，其采用一台余热锅炉回收玻璃熔窑余热产生中过热蒸汽，进入汽轮发电机组做功发电，该方法仅回收了玻璃熔窑的余热，未能有效、合理地回收利用玻璃生产工艺中的其他余热资源。
发明内容
本发明的目的在于，针对目前运行和在建的大部分玻璃生产过程中烟气余热发电系统仅回收玻璃熔窑烟气余热，而玻璃退火窑的热废气则直接放空的问题，提出一种玻璃熔窑烟气及退火窑废气余热联合回收发电系统及其方法。
为实现上述发明目的，本发明的系统采用如下技术方案：
玻璃熔窑烟气及退火窑废气余热联合回收发电系统，包括玻璃熔窑烟气处理及余热利用系统、退火窑废气余热利用系统、汽轮发电系统以及相关辅助系统，所述玻璃熔窑烟气处理及余热利用系统，包括高温电除尘器、脱硝反应器、余热锅炉、引风机、脱硫装置及烟囱；所述余热锅炉内被挡板分为高温段和低温段；所述余热锅炉高温段的烟气入口与玻璃熔窑烟气出口通过风管相连；所述余热锅炉高温段的烟气出口与高温电除尘器的入口连接；所述高温电除尘器的出口与脱硝反应器的入口连接；所述脱硝反应器的出口与余热锅炉低温段的入口连接；所述余热锅炉低温段的出口与引风机的入口连接；所述引风机的出口与脱硫装置入口连接；所述脱硫装置的出口与烟囱连通；
所述退火窑废气余热利用系统，包括玻璃退火窑、高温风机、风管以及给水预热器；所述玻璃退火窑包括加热均热预冷区、重要冷却区、冷却区以及急速冷却区；所述加热均热预冷区和重要冷却区设置有第一风管和第二风管，且第一风管位于玻璃带上方，第二风管位于玻璃带下方；所述冷却区设置有第三风管和第四风管，且第三风管位于玻璃带上方，第四风管位于玻璃带下方；所述高温风机设有四个，其入口分别与第一风管、第二风管、第三风管以及第四风管的出口相连；所述高温风机的出口均通过风管与给水预热器的烟气入口相连；所述给水预热器的烟气出口与烟囱连通，给水预热器的热水出口与余热锅炉的省煤器入口连接；
所述汽轮发电系统，包括汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵、除氧器以及给水泵，所述汽轮机的主汽门通过主蒸汽母管与所述余热锅炉的过热器连接，所述汽轮机的乏汽出口与凝汽器、凝结水泵、除氧器、给水泵、所述给水预热器的热水入口依次相连；所述凝汽器的冷却水入口与循环冷却水泵、冷却塔的水池依次相连；所述凝汽器的冷却水出口与冷却塔的上部相连。
进一步地，所述余热锅炉为倒U型结构。
优选地，所述余热锅炉采用单压热力系统，其内部设有省煤器、蒸发器和过热器。
本发明上述玻璃熔窑烟气及退火窑废气余热联合回收发电系统的发电方法，具体包括如下步骤：
所述玻璃熔窑烟气处理及余热利用系统：玻璃熔窑的烟气温度为400～500℃，通过余热锅炉高温段降到320～350℃，以保证脱硝反应所需要的温度；这部分烟气先依次进入高温电除尘器和脱硝反应器，除去烟气中的粉尘和NOx；然后进入余热锅炉低温段将温度降到190～200℃，以保证烟气温度在露点温度之上，以免烟气中的二氧化硫对锅炉尾部受热面的腐蚀；最后烟气通过引风机进入脱硫装置脱除SOx后，进入烟囱排入大气；
所述退火窑废气余热利用系统：冷空气通过风管进入玻璃退火窑的加热均热预冷区、重要冷却区以及冷却区，对玻璃进行冷却产生热风，然后热风通过高温风机送入给水预热器，提高进入余热锅炉的给水温度，以防止烟气中的二氧化硫对锅炉尾部受热面腐蚀；
所述汽轮发电系统：余热锅炉的过热蒸汽通过蒸汽管道送至汽轮机的主汽门，蒸汽推动汽轮机做功并带动发电机发电后，乏汽经过凝汽器冷凝成水，再由凝结水泵送至热力除氧器除氧后，通过锅炉给水泵送至给水预热器加热，加热后的给水送至余热锅炉的省煤器，形成一个完整的循环回路。
与常规的玻璃窑余热发电系统相比，本发明的优越性体现在：(1)有效地利用了玻璃熔窑烟气和退火窑热废气余热资源，提高了玻璃生产工艺的余热回收利用效率，增加了余热发电系统发电量；(2)通过设置给水预热器，提高进入余热锅炉的给水温度，以防止烟气中的二氧化硫对锅炉尾部受热面腐蚀；(3)通过设置高温电除尘器，是烟气在进入脱硝反应器之前先除去烟气中的粉尘，有效防止了催化剂中毒及表面堵塞。
附图说明
图1为本发明玻璃熔窑烟气及退火窑废气余热联合回收发电系统流程图；
上述图中除已经标明的文字外，1-玻璃熔窑，2-锡槽，3-玻璃退火窑，4-高温电除尘器，5-脱硝反应器，6-余热锅炉，61-余热锅炉高温段，62-余热锅炉低温段，6a-省煤器，6b-挡板，6c-高温过热器，7-引风机，8-脱硫装置，9-烟囱，10-给水预热器，11-汽轮机，12-发电机，13-凝汽器，14-凝结水泵，15-循环冷却水泵，16-冷却塔，17-除氧器，18-给水泵。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如1图所示，本发明的玻璃熔窑烟气及退火窑废气余热联合回收发电系统，包括玻璃熔窑烟气处理及余热利用系统、退火窑废气余热利用系统、汽轮发电系统以及相关辅助系统。
玻璃熔窑烟气处理及余热利用系统，包括高温电除尘器4、脱硝反应器5、余热锅炉6、引风机7、脱硫装置8及烟囱9等；余热锅炉6被挡板6b分为高温段61和低温段62；余热锅炉高温段61的烟气入口与玻璃熔窑1烟气出口通过风管相连；余热锅炉高温段61的烟气出口与高温电除尘器4的入口连接；高温电除尘器4的出口与脱硝反应器5的入口连接；脱硝反应器5的出口与余热锅炉低温段62的入口连接；余热锅炉低温段62的出口与引风机7的入口连接；引风机7的出口与脱硫装置8入口连接；脱硫装置8的出口与烟囱9连通。
退火窑废气余热利用系统，包括玻璃退火窑3、高温风机(3a、3c、3e、3g)、风管(3b、3d、3f、3h)以及给水预热器(10)等；玻璃退火窑3包括加热均热预冷区(A区)、重要冷却区(B区)、冷却区(C区)以及急速冷却区。加热均热预冷区(A区)和重要冷却区(B区)设置有第一风管3b和第二风管3d，且第一风管3b位于玻璃带上方，第二风管3d位于玻璃带下方；冷却区(C区)设置有第三风管3f和第四风管3h，且第三风管3f位于玻璃带上方，第四风管3h位于玻璃带下方。高温风机(3a、3c、3e、3g)的入口分别与第一风管3b、第二风管3d、第三风管3f以及第四风管3h的出口相连；高温风机(3a、3c、3e、3g)的出口通过风管与给水预热器10的烟气入口相连；给水预热器10的烟气出口与烟囱9连通，给水预热器10的热水出口与余热锅炉6的省煤器入口连接。
汽轮发电系统，包括汽轮机11、发电机12、凝汽器13以及除氧器17等，汽轮机11的主汽门通过主蒸汽母管与余热锅炉6的过热器连接，汽轮机11与发电机12相连。汽轮机的乏汽出口与凝汽器13相连，凝汽器13的热井与凝结水泵14的入口相连。冷却塔16的水池与循环冷却水泵15相连，循环冷却水泵15与凝汽器13的冷却水入口相连，凝汽器13的冷却水出口与冷却塔16的上部相连。凝结水泵14的出口与热力除氧器17的入口连接，同时锅炉补给水管也与热力除氧器17的入口连接，热力除氧器17的出口与给水泵18的入口连接，给水泵18的出口与给水预热器10的热水入口连接。
本实施例中，余热锅炉(6)为倒U型结构，采用单压热力系统。
具体工艺流程为：用挡板6b将余热锅炉6分为高温段61和低温段62，玻璃熔窑1的烟气(温度400～500℃)通过余热锅炉高温段61降到320～350℃，保证脱硝反应所需要的温度；然后进入高温电除尘器4除去烟气中的粉尘，防止催化剂中毒及表面堵塞；然后烟气(320～350℃)进入脱硝反应器5脱除NOx；然后烟气进入余热锅炉低温段62降到190～200℃，以保证烟气温度在露点温度之上，以免烟气中的二氧化硫对锅炉尾部受热面的腐蚀；然后烟气通过引风机7进入脱硫装置8脱除SOx后，进入烟囱9排入大气。在加热均热预冷区(A区)、重要冷却区(B区)及冷却区(C区)分别设置风管；冷空气通过风管进入A区、B区以及C区对玻璃进行冷却产生热风，然后热风通过高温风机送入给水预热器10，提高进入余热锅炉6的给水温度，以防止烟气中的二氧化硫对锅炉尾部受热面腐蚀。余热锅炉6的过热蒸汽通过蒸汽管道送至汽轮机11的主汽门，蒸汽推动汽轮机11做功并带动发电机12发电后，乏汽经过凝汽器13冷凝成水，再由凝结水泵14送至热力除氧器17除氧后，通过锅炉给水泵18送至给水预热器10加热，加热后的给水送至余热锅炉6的省煤器6a，形成一个完整的循环回路。
以上所述仅为本发明的一个实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.玻璃熔窑烟气及退火窑废气余热联合回收发电系统，包括玻璃熔窑烟气处理及余热利用系统、退火窑废气余热利用系统、汽轮发电系统以及相关辅助系统，其特征在于：
所述玻璃熔窑烟气处理及余热利用系统，包括高温电除尘器(4)、脱硝反应器(5)、余热锅炉(6)、引风机(7)、脱硫装置(8)及烟囱(9)；所述余热锅炉(6)内被挡板(6b)分为高温段(61)和低温段(62)；所述余热锅炉高温段(61)的烟气入口与玻璃熔窑(1)烟气出口通过风管相连；所述余热锅炉高温段(61)的烟气出口与高温电除尘器(4)的入口连接；所述高温电除尘器(4)的出口与脱硝反应器(5)的入口连接；所述脱硝反应器(5)的出口与余热锅炉低温段(62)的入口连接；所述余热锅炉低温段(62)的出口与引风机(7)的入口连接；所述引风机(7)的出口与脱硫装置(8)入口连接；所述脱硫装置(8)的出口与烟囱(9)连通；
所述退火窑废气余热利用系统，包括玻璃退火窑(3)、高温风机、风管以及给水预热器(10)；所述玻璃退火窑(3)包括加热均热预冷区、重要冷却区、冷却区以及急速冷却区；所述加热均热预冷区和重要冷却区设置有第一风管(3b)和第二风管(3d)，且第一风管(3b)位于玻璃带上方，第二风管(3d)位于玻璃带下方；所述冷却区设置有第三风管(3f)和第四风管(3h)，且第三风管(3f)位于玻璃带上方，第四风管(3h)位于玻璃带下方；所述高温风机设有四个，其入口分别与第一风管(3b)、第二风管(3d)、第三风管(3f)以及第四风管(3h)的出口相连；所述高温风机的出口均通过风管与给水预热器(10)的烟气入口相连；所述给水预热器(10)的烟气出口与烟囱(9)连通，给水预热器(10)的热水出口与余热锅炉(6)的省煤器入口连接；
所述汽轮发电系统，包括汽轮机(11)、发电机(12)、凝汽器(13)、凝结水泵(14)、除氧器(17)以及给水泵(18)，所述汽轮机(11)的主汽门通过主蒸汽母管与所述余热锅炉(6)的过热器连接，所述汽轮机(11)的乏汽出口与凝汽器(13)、凝结水泵(14)、除氧器(17)、给水泵(18)、所述给水预热器(10)的热水入口依次相连；所述凝汽器(13)的冷却水入口与循环冷却水泵(15)、冷却塔(16)的水池依次相连；所述凝汽器(13)的冷却水出口与冷却塔(16)的上部相连。
2.根据权利要求1所述的玻璃熔窑烟气及退火窑废气余热联合回收发电系统，其特征在于：所述余热锅炉(6)为倒U型结构。
3.根据权利要求1所述的玻璃熔窑烟气及退火窑废气余热联合回收发电系统，其特征在于：所述余热锅炉(6)采用单压热力系统，其内部设有省煤器(6a)、蒸发器和过热器(6c)。
4.利用如权利要求1所述玻璃熔窑烟气及退火窑废气余热联合回收发电系统的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
所述玻璃熔窑烟气处理及余热利用系统：玻璃熔窑(1)的烟气温度为400～500℃，通过余热锅炉高温段(61)降到320～350℃，以保证脱硝反应所需要的温度；这部分烟气先依次进入高温电除尘器(4)和脱硝反应器(5)，除去烟气中的粉尘和NOx；然后进入余热锅炉低温段(62)将温度降到190～200℃，以保证烟气温度在露点温度之上，以免烟气中的二氧化硫对锅炉尾部受热面的腐蚀；最后烟气通过引风机(7)进入脱硫装置(8)脱除SOx后，进入烟囱(9)排入大气；
所述退火窑废气余热利用系统：冷空气通过风管进入玻璃退火窑(3)的加热均热预冷区、重要冷却区以及冷却区，对玻璃进行冷却产生热风，然后热风通过高温风机送入给水预热器(10)，提高进入余热锅炉(1)的给水温度，以防止烟气中的二氧化硫对锅炉尾部受热面腐蚀；
所述汽轮发电系统：余热锅炉(6)的过热蒸汽通过蒸汽管道送至汽轮机(11)的主汽门，蒸汽推动汽轮机(11)做功并带动发电机(12)发电后，乏汽经过凝汽器(13)冷凝成水，再由凝结水泵(14)送至热力除氧器(17)除氧后，通过锅炉给水泵(18)送至给水预热器(10)加热，加热后的给水送至余热锅炉(6)的省煤器(6a)，形成一个完整的循环回路。
5.根据权利要求4所述的发电方法，其特征在于，所述余热锅炉(6)为倒U型结构，并采用单压热力系统。
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