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1、浮法玻璃烟气余热发电现状与展望一、 玻璃熔窑废气余热资源我国的平板玻璃工业从自主开发成功第一条浮法玻璃生产线至今，已有近30 余年的发展历史，到 2013 年底，我国投产的浮法玻璃生产线 400 余条，占全球产量的 40%以上。与国际先进水平相比，我国浮法玻璃生产线主要存在能耗高、熔窑能源利用率低和产品质量不高等问题。以一座典型的 500t/d 浮法玻璃熔窑为例，其能源的消耗分别为：日耗油 84t/d（14.410 7kJ/h），平均 6900kJ/kg 玻璃液，其中实际熔制和加热玻璃液 5.8107kJ/h，占 40%，窑体散热 3.7107kJ/h，占26%，烟气余热 4.9107kJ/h
2、，占 34%。不同吨位的玻璃熔窑，能耗的分布状况不尽相同，吨位越大的熔窑，烟气余热占的比例越小。如不对这部分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。通常废气余热资源按温度分： 高温废气余热（650） 中温废气余热（350650） 低温废气余热（350）玻璃熔窑废气温度在 400550之间，属于中温废气余热。二、 玻璃熔窑废气余热现有利用途径1、废气余热资源的利用途径主要有：热利用和动力回收：a) 热利用就是直接利用废气热能，提供生产生活需要，简单、直接。b) 动力回收 是将废气热能转化成清洁的、使用方便、输送灵活的电能，可以扩大余热利用途径。2、玻璃行业废气余热现有主要利用途
3、径：我国玻璃工业目前利用烟气的余热，主要是设置低压余热锅炉，熔窑烟气是部分通过余热锅炉，产生低压饱和蒸汽，用于日常的生产和生活。其中生产主要用于重油的加热，但使用的蒸汽量并不大，而对使用天然气和煤气为燃料的玻璃生产线，其生产中几乎可以不用蒸汽，因此烟气的余热不能被充分的利用。生活用汽则用于采暖、食堂、淋浴等热负荷，对蒸汽的品质要求很低。目前余热锅炉的排烟温度在 230250，余热利用率只有 3040%。三、 玻璃熔窑节能潜力实施动力回收实际上，玻璃窑的排烟余热利用率可达 6580%，既对废气余热中的热能进行动力回收，建设余热发电站，发出清洁的电力，实现“变废为宝”，其经济效益、环保效益和社会效
4、益十分显著。举例分析如下：以一条 600t/d 燃用重油的浮法线为例： 排烟温度约 450左右，废气量约 96000Nm3/h；排烟所携带的总热量约 6000104kJ/h，相当于每小时燃烧 2.0 吨标煤所放出的热量； 根据发电领域的经验，余热锅炉排烟温度的选择主要考虑：1 ）能顺利排烟，2 ）防止锅炉受热面低温段腐蚀， 3）锅炉受热面布置技术经济合理； 因重油燃料含有硫份，烟气中含有酸性气体，为防止余热锅炉产生低温腐蚀，余热锅炉的排烟温度要高于酸露点温度，即大于130150；换言之，上述排烟总热量中有 6570%可以被余热锅炉回收，剩余 3035%仍为排烟损失； 如果锅炉的排烟温度能达到
5、130150，则余热利用率为 6570%，节标煤 0.71.46 吨/小时，可发电 20002100kWh 左右；对玻璃企业全厂而言，燃料利用率提高了 2021%。如玻璃熔窑设计燃用天然气或清洁煤气等燃料，不受酸露点的限制，锅炉的排烟温度可为 90，废气余热回收的比例（余热利用率）可达 7880%，节标煤 0.91 吨/小时，可提高玻璃企业燃料利用率 2324%。四、 玻璃熔窑余热发电系统建设原则和要求1、玻璃熔窑余热发电系统的建设原则：a) 首先需充分理解和认识主工艺过程的工作特点和废气余热资源的特性，如主工艺工作特点，废气参数的变化，废气的成份，废气的换热特性等b) 在充分理解和掌握理解废
6、气特性及换热特性的前提下，正确处理好余热发电与主工艺的主辅关系，以不影响并要保证主工艺过程的正常生产为建设原则2、对玻璃熔窑余热发电系统及装备提出如下要求：c) 首先，余热发电系统及装备必须可靠，即可靠性要高，因为余热发电系统是主工艺的配套工程，在任何情况下不能影响主工艺的正常运转；d) 其次，余热发电系统及装备的运行要稳定，即保持一定的稳定性，对主工艺排出的废气余热要无条件接受；e) 此外还必须提高余热发电系统及装备对废气参数的适应性，在主工艺排出的废气参数波动时，要求余热发电系统及设备的变工况性能要好。五、 玻璃熔窑的工作特点和废气资源特性1、玻璃熔窑生产的主要特点是在一个窑龄（610 年
7、）内不停窑，这样就要求余热发电系统运行时：a) 在任何情况下保证排烟通畅，保证玻璃熔窑的安全运行；b) 在任何情况要保证窑内压力的平稳，任何操作对窑压的影响要保持在0.5Pa 范围内波动，保证玻璃的质量；c) 要适应玻璃窑频繁换向的工作特点；2、需充分认识到玻璃行业中温废气余热资源的特性：a) 废气余热属于中温余热、废气流量较少，热品位较低，热回收代价较大；b) 废气余热的参数（温度、流量、压力）具有一定的波动性（换火引起周期性波动），波动范围大；c) 我国 90%左右的玻璃企业燃用重油，重油平均含硫率在0.53，其燃烧产物含有大量的腐蚀性（酸性）气体和黏结性较强的油灰。此外玻璃配合料（芒硝，
8、主要成份为硫化物）析出的气体也含有酸性气体。3、在认识上述特性的基础上，必须在余热发电的系统技术、系统参数、装备技术等方面采取针对性的措施，做到“量体裁衣”和“参数优化”，这样才能体现“高质高用、梯级利用”的能量利用原则。a) 针对中温余热、废气流量较少、热品位较低，选取适合工作压力。整合窄点技术、换热端差和接近点端差，优化热力系统，获得最大化余热利用率。b) 针对废气参数（温度、流量、压力）具有一定的波动性，系统增加调节旁路，通过给水量的调节来适应废气参数的变化。提高设备的变工况能力，保证设备安全、可靠、稳定运行。c) 针对废气含有酸性气体、黏结性强的油灰，余热锅炉排烟温度大于酸露点温度，结
9、构设计减缓灰垢的集结，并设置有效的在线清灰设施。d) 针对在任何情况下保证排烟通畅的要求，优化烟道系统设计，设置旁路及应急烟道，采用强制排风方式，保证在任何情况下排烟通畅。e) 在任何情况要保证窑内压力的平稳的要求，采用变频调节引风机，保证正常运行期间窑压平稳。采取烟道切换控制技术，保证烟道切换时窑压平稳过度。六、 适应于玻璃熔窑特点的余热发电技术根据上述分析，我们开发出“单压低参数回热余热发电系统技术”，这是一项能完全适应前述玻璃熔窑废气余热特性及玻璃窑工作特点的系统技术。 “单压低参数回热余热发电系统”基于成熟的常规单压发电技术，系统简单、余热利用率高，在提高余热发电系统发电量的同时保证发
10、电系统稳定性、可靠性和适应性。 该项技术能较好地适应玻璃熔窑的废气余热资源特性（低品位及波动性）以及玻璃窑的工作特点，选取了适当的、相对较低的工作压力参数，运用了先进的窄点分析技术，选取技术经济最优的窄点温差、接近点温差及换热端差等关键指标，通过不同的组合，能最大程度地提高余热综合利用率，减少 火用 损失。 系统内部设置了回热调节旁路及装置，提高对废气参数变化的适应性和稳定性。 该项技术在同样的废气参数及保证余热发电系统的安全、稳定、可靠前提下，余热发电系统的发电量最大（比常规技术高 1530%）。 使用该技术的玻璃窑废气余热发电成本约 0.13 元/KWh，投资回收期：约 45 年。目前我国
11、有浮法线 160 余条，年消耗能源约 820 万吨标煤,如都采用余热发电，约相当于年可节约标准煤 70 万吨，减排 CO2 气体 193 万吨。七、 国内玻璃行业余热发电的迅速普及推广 2007 年，国内玻璃行业首个废气余热发电项目在江苏华尔润集团一条900t/d 浮法线并网发电，开创了玻璃行业废气余热动力回收的先河。 2007 年，由深圳市凯盛科技工程有限公司总承包的国内首个冷、热、电三联产玻璃熔窑废气余热发电工程在信义集团东莞事业部签署实施，这也是国内首个利用三条生产线（300t/d+500t/d+900t/d）建设三炉一机 3.5MW 的余热发电工程，目前锅炉已运行近 1 年，汽轮机已成
12、功冲钻，但由于脱硫工程改造及并网手续的影响，工程将于下月投产。 2008 年，由天壕节能科技有限公司与深圳市凯盛科技工程有限公司联合的国内首个玻璃行业 BOT 项目湖北三峡新型建材股份有限公司450t/d+2600t/d 三炉一机/9MW 玻璃窑烟气余热发电项目签署实施。该项目已于 2009 年 5 月初并网发电，目前运行情况良好，实际发电量已超过设计指标。 2008 年，天壕节能科技有限公司与深圳市凯盛科技工程有限公司联合还签署了 BOT 方式的河北沙河安全实业有限公司500t/d+550t/d+2600t/d 四炉一机/12MW 玻璃窑烟气余热发电项目、洛阳玻璃集团龙昊玻璃公司 2450t
13、/d 两炉一机/6MW 浮法玻璃余热发电工程，这两个项目目前正在设计阶段。 2008 年，由杭州新型建筑材料设计研究院牵头的玻璃窑余热发电工程也在国内蓬勃发展，先后承接了成都南玻玻璃有限公司550t/d+700t/d+900t/d 三炉一机 /12MW 玻璃窑烟气余热发电项目、河北迎新玻璃集团有限公司 450t/d+350t/d+500t/d+550t/d 四炉一机/9MW 玻璃窑烟气余热发电项目。另外，2008 年中国建材国际工程有限公司还分别为国内许多大型玻璃企业提供了余热发电的前期准备工作，包括烟气热工测定、项目建议书、可研报告和方案设计八、 玻璃行业发展余热发电是必然的趋势和选择玻璃熔
14、窑废气余热资源的规模比水泥行业相对较少，在过去对玻璃窑的废热利用大部分是热利用，回收部分热量用于重油加热和承担采暖热负荷。随着我国浮法玻璃技术的推广以及玻璃产能的不断提高，我国玻璃行业的废气余热资源越来越多。过去的热利用以不能满足余热利用最大化的要求。此外，随着能源价格的不断上涨，玻璃企业如何能降低生产成本、提高企业的竞争力，已是众多玻璃企业能否摆脱困境、获得持续发展的关键。国家倡导的能源政策、环保政策也要求玻璃企业必须走低能耗、低污染的道路，玻璃企业建设余热发电，符合国家倡导的政策，是玻璃企业发展循环经济的途径之一。因此，玻璃行业发展余热发电已具备广泛的社会基础。玻璃行业发展余热发电要掌握好余热发电系统的建设原则，要认清玻璃熔窑废气余热资源的特性和玻璃熔窑的工作特点，在借鉴其他行业余热发电所取得的经验的基础上，开发出适合于玻璃熔窑特点的余热发电技术，不走低水平重复建设的道路。玻璃行业发展余热发电虽然是起步阶段，但一定也会像水泥行业余热发电一样，技术上走向成熟，市场上走向普及，全国的玻璃行业必将进入一个新的节能时代。随国家对环保要求的提高和执法力度的加强，目前玻璃熔窑烟气大部直排的方法将受到限制，而湿法烟气脱硫烟气的温度不宜过高，降温的方法是用余热锅炉或降温塔和换热器。因此采用余热发电即可有发电的效益，又可减少脱硫的成本。
