CN202883028U - 一种余热回收电水联产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种玻璃生产线余热回收用于余热发电和低温多效海水淡化的电水联产系统。包括余热锅炉蒸汽器、余热锅炉热水器、高低温加热器、汽轮发电机组，低温多效海水淡化装置等。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。利用退火窑高温废空气生产热水，将原来排放掉的余热回收利用，提高了余热资源的利用率。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。利用循环冷却水的热水加热海水淡化装置的低温海水，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水器运行造成的电耗和水耗。

Description

一种余热回收电水联产系统

技术领域

本实用新型涉及玻璃生产线余热回收利用领域，特别涉及一种余热回收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。

实用新型内容

本实用新型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，即一种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：

一种余热回收电水联产系统，其特征在于，

余热锅炉蒸汽器和余热锅炉热水器，二者与玻璃窑相连通；

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，进一步通过中温水管与余热锅炉热水器相连通；

余热锅炉热水器与高温加热器相连通，并进一步与低温加热器相连通；

低温加热器通过循环冷却水回水管与冷水池相连通，冷水池通过循环冷却水冷水管与玻璃窑、退火窑相连通；

冷却海水供水管与末效冷凝器相连通，并进一步与冷却海水排水管、冷海水供水管相连通，末效冷凝器与抽真空装置相连通；

冷海水供水管与低温加热器相连通，并进一步通过低温海水供水管与下效蒸发器相连通；下效蒸发器通过下效浓海水管与高温加热器相连通，并进一步通过高温海水管分别与首效蒸发器、上校蒸发器相连通；

首效蒸发器、上校蒸发器、下效蒸发器、末效冷凝器通过效间蒸汽管依次相连通；

首效蒸发器、上校蒸发器、下效蒸发器都与浓海水排水管相连通，上校蒸发器、下效蒸发器、末效冷凝器都与淡水管相连通；

循环冷却水热水管与低温加热器、高温加热器相连通，还通过冷水器与冷水池相连通；

冷海水供水管分别与首效蒸发器、上校蒸发器、下效蒸发器相连通。

本实用新型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，利用高温热水加热用于淡化的海水，缩小进入蒸发器的海水与蒸发器内的蒸汽之间的温差，减少蒸汽消耗，增加造水比。用于淡化的低温海水吸收玻璃生产线的循环冷却水的余热后，不仅增加了淡水产量，与传统的循环冷却水降温方式相比，降低了冷水器的电耗和水耗。同时，本实用新型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，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的系统流程图。

图1中，1—首效蒸发器，2—上效蒸发器，3—淡水管，4—下效浓海水管，5—浓海水排水管，6—下效蒸发器，7—效间蒸汽管，8—末效冷凝器，9—冷却海水供水管，10—抽真空装置，11—低温海水供水管，12—冷却海水排水管，13—冷海水供水管，14—低温加热器，15—冷却水回水管，16—中温水管，17—退火窑热水器，18—循环冷却水热水管，19—冷水器，20—退火窑，21—冷水池，22—循环冷却水冷水管，23—玻璃窑，24—余热锅炉蒸汽器，25—除氧器，26—汽轮发电机组，27—余热锅炉热水器，28—高温加热器，29—高温水管，30—蒸汽管，31—冷凝水管。

具体实施方式

请参阅图1，余热锅炉蒸汽器24和余热锅炉热水器27，二者与玻璃窑23相连通。余热锅炉蒸汽器24与汽轮发电机组26相连通，进一步通过蒸汽管30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31及除氧器25与余热锅炉蒸汽器24相连通。

玻璃窑23、退火窑20的循环冷却水热水管18与退火窑热水器17相连通，进一步通过中温水管16与余热锅炉热水器27相连通。

余热锅炉热水器27与高温加热器28相连通，并进一步与低温加热器14相连通。

低温加热器14通过循环冷却水回水管15与冷水池21相连通。

冷水池21通过循环冷却水冷水管22与玻璃窑23、退火窑20相连通。

冷却海水供水管9与末效冷凝器8相连通，并进一步与冷却海水排水管12、冷海水供水管13相连通，末效冷凝器8与抽真空装置10相连通。

冷海水供水管13与低温加热器14相连通，并进一步通过低温海水供水管11与下效蒸发器6相连通。

下效蒸发器6通过下效浓海水管4与高温加热器28相连通，并进一步通过高温海水管29分别与首效蒸发器1、上校蒸发器2相连通。

首效蒸发器1、上校蒸发器2、下效蒸发器6、末效冷凝器8通过效间蒸汽管7依次相连通。

首效蒸发器1、上校蒸发器2、下效蒸发器6都与浓海水排水管5相连通，上校蒸发器2、下效蒸发器6、末效冷凝器8都与淡水管3相连通。

循环冷却水热水管18与低温加热器14、高温加热器28相连通，循环冷却水热水管18还通过冷水器19与冷水池21相连通。

冷海水供水管13分别与首效蒸发器1、上校蒸发器2、下效蒸发器6相连通。

本实用新型的工作过程如下：

玻璃窑23排放的500℃左右的烟气沿程通过余热锅炉蒸汽器24和余热锅炉热水器27，烟气温度降低到120℃以下后排放。余热锅炉蒸汽器24产生的过热蒸汽推动汽轮发电机组26发电，汽轮机排放的乏汽通过蒸汽管30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31及除氧器25返回余热锅炉蒸汽器24，完成循环。

退火窑20产生的150℃至450℃的废空气进入退火窑热水器17，并向循环冷却水热水管18引入的热水放热，废空气温度降低到120℃以下外排，加热后的循环冷却水通过中温水管16进入余热锅炉热水器27进一步吸热，随后进入高温加热器28，向来自于下效浓海水管4的浓盐水放热。之后，循环冷却水离开高温加热器28、进入低温加热器14，向来自于冷海水供水管13的低温海水加热。最后，温度大幅度降低的循环冷却水经循环冷却水回水管15返回冷水池21。

冷海水供水管13内的低温海水首先进入低温加热器14加热，升温后的海水进入下效蒸发器6，一部分海水经过蒸馏转变成蒸汽后经效间蒸汽管7进入末效冷凝器8；另一部分海水经下效浓海水管4进入高温加热器28加热升。经高温加热器28升温后的海水进入高温海水管29、并分成两部分，一部分进入首效蒸发器1，另一部分进入上校蒸发器2。

进入首效蒸发器1的海水从来自蒸汽管30的蒸汽吸热后，部分转变成蒸汽，并经效间蒸汽管7进入上效蒸发器2。未转变成蒸汽的海水进入浓海水排水管5。

经效间蒸汽管7来自于首效蒸发器1的蒸汽在上效蒸发器2内与来自于高温海水管29的海水换热。来自于首效蒸发器1的蒸汽在首效蒸发器2内冷凝转变成凝结水后进入淡水管3。来自于高温海水管29的海水在首效蒸发器2内分成两部分，一部分转变成蒸汽后经效间蒸汽管7进入下效蒸发器6，另一部分未转变成蒸汽的海水进入浓海水排水管5。

经效间蒸汽管7来自于上效蒸发器2的蒸汽在下效蒸发器6内与来自于低温海水供水管11的海水换热。来自于上效蒸发器2的蒸汽在下效蒸发器6内冷凝转变成凝结水后进入淡水管3。来自于低温海水供水管11的海水在下效蒸发器6内分成两部分，一部分转变成蒸汽后经效间蒸汽管7进入末效冷凝器8，另一部分未转变成蒸汽的海水进入浓海水排水管5。

经效间蒸汽管7来自于下效蒸发器6的蒸汽在末效冷凝器8内与来自于冷却海水供水管9的海水换热。来自于下效蒸发器6的蒸汽在末效冷凝器8内冷凝转变成凝结水后进入淡水管3。来自于冷却海水供水管9的冷海水在末效冷凝器8内吸热后离开末效冷凝器8，之后分成两部分，一部分进入冷却海水排水管12排走，另一部分经冷海水供水管12进入低温加热器14。

在末效冷凝器8上装有抽真空装置10，以维持首效蒸发器1、上校蒸发器2、下效蒸发器6和末效冷凝器8内部的真空状态，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。

在退火窑20的出口、循环冷却水热水管18与冷水池21之间设置冷水器19。当低温多效海水淡化装置不工作时，通过冷水器19的投运保证循环冷却水降温，确保循环冷却水系统正常运行，保证冷却效果，维持玻璃生产线正常运行。

循环冷却水热水管18除与退火窑热水器17直接相连通外，循环冷却水热水管18还通过旁路与余热锅炉热水器27、高温加热器28、低温加热器14分别相连通，当退火窑热水器17、余热锅炉热水器27、高温加热器28、低温加热器14中的部分换热装置不能投入运行时，仍然能够实现用循环冷却水加热低温海水，在确保提高造水比的前提下，停止运行冷水器19或者降低冷水器19的运行负荷，降低冷水器19的电耗和水耗。

综上所述，本实用新型通过设置余热锅炉蒸汽器24、汽轮发电机组26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。本实用新型通过设置退火窑热水器17、余热锅炉热水器27，提升循环冷却水的热水温度；通过设置低温加热器14和高温加热器28，实现低温多效海水淡化装置的低温海水在进入首效蒸发器1、上校蒸发器2和下效蒸发器6之前的预热，减小了海水与相应蒸发器内加热蒸汽之间的温差，增大了产汽量，使造水比增加。通过低温加热器14，高温循环冷却水向冷海水供水管13内的冷海水放热后，实现循环冷却水的降温，减小了冷水器19的水耗和电耗。此外，本实用新型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，本实用新型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热水，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加热海水淡化装置的低温海水，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水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实用新型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，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (1)

1.一种余热回收电水联产系统，其特征在于，

余热锅炉蒸汽器和余热锅炉热水器，二者与玻璃窑相连通；

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，进一步通过中温水管与余热锅炉热水器相连通；

余热锅炉热水器与高温加热器相连通，并进一步与低温加热器相连通；

低温加热器通过循环冷却水回水管与冷水池相连通，冷水池通过循环冷却水冷水管与玻璃窑、退火窑相连通；

冷却海水供水管与末效冷凝器相连通，并进一步与冷却海水排水管、冷海水供水管相连通，末效冷凝器与抽真空装置相连通；

冷海水供水管与低温加热器相连通，并进一步通过低温海水供水管与下效蒸发器相连通；下效蒸发器通过下效浓海水管与高温加热器相连通，并进一步通过高温海水管分别与首效蒸发器、上校蒸发器相连通；

首效蒸发器、上校蒸发器、下效蒸发器、末效冷凝器通过效间蒸汽管依次相连通；

首效蒸发器、上校蒸发器、下效蒸发器都与浓海水排水管相连通，上校蒸发器、下效蒸发器、末效冷凝器都与淡水管相连通；

循环冷却水热水管与低温加热器、高温加热器相连通，还通过冷水器与冷水池相连通；

冷海水供水管分别与首效蒸发器、上校蒸发器、下效蒸发器相连通。