玻璃熔窯煙氣余熱發電建設項目可行性研究報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 構施工圖設計。 三、 設計接口 本余熱發電工程與外部接口的范圍原則上應接至相關的工質現有管網及相關交接點，輸送工質管道交接點的內容包括： ? 電站的循環補充水管道應接至廠房外 1 米處。 ? 電站的消防用水、生活水管（包括生活污水）、排污水管（包括鍋爐排污、化水排污）等均接至廠房外 1 米處。 ? 余熱鍋爐進口煙道以窯總煙道出地面 177。 米處，出口煙道到煙囪 的煙氣入口，包括旁路煙道。 石家莊玉晶玻璃 有限公司 玻璃熔窯煙氣余熱發電項目 可行性研究報告 12 中國輕工業西安設計工程有限責任公司 ? 余熱電站發電主廠房外 1 米。 電站接入系統設計，巖土工程勘測報告，水文勘測報告，環境影響報告書等均不本范圍內。 四、 執行標準 《小型火力發電廠設計規范》（ GB50049—94） 《環境空氣質量標準》（ GB3095—1996） 《火力發電廠環境保護設計規定》（ DLGJ 10291） 《地表水環境質量標準》（ GB3838—20xx） 《城市區域環境噪聲標準》（ GB3096—93） 《火電廠大氣污染物排放標準》（ GB13223—1996）， Ⅲ 時段 《大氣污染物綜合排放標準》（ GB16297—1996） 《污水綜合排放標準》（ GB8978—1996） 《工業企業廠界噪聲標準》（ GB12348—90） 《工業企業設計衛生標準》（ GBZ 120xx） 石家莊玉晶玻璃 有限公司 玻璃熔窯煙氣余熱發電項目 可行性研究報告 13 中國輕工業西安設計工程有限責任公司 第四章 技術方案 一、 煙 氣余熱發電工作原理 余熱發電 系統的熱力 系統與火力發電系統相同，主要工作原理為：利用余熱鍋爐回收 煙 氣余熱熱能，將鍋爐給水加熱生產出 過熱蒸汽，過熱 蒸汽 送到 汽輪機中 膨脹 做功， 將熱能轉換成機械能，進而帶動 發電機發 出電力，實現熱能 → 機械能 → 電能的轉換 。 做過功的蒸汽（乏汽）從汽輪機排出，經 循環冷卻水系統 冷卻后形成冷凝水，冷凝水及補充水混合在一起做為鍋爐的給水，經給水泵在送回到鍋爐中，這樣就完成了一個熱力過程。 熱平衡計算方法及實際發電量 （ 1）鍋爐蒸發量 =〔煙氣流量（進口煙氣焓值 — 出口煙 氣焓值）247。（過熱煙氣焓值 — 給水焓值）〕鍋爐效率 （ 2）汽輪發電機組發電量 =汽輪機組進氣量（即鍋爐蒸發量）247。汽輪機氣耗 石家莊玉晶玻璃 有限公司 玻璃熔窯煙氣余熱發電項目 可行性研究報告 14 中國輕工業西安設計工程有限責任公司 可得出： 1余熱鍋爐產汽量 16 噸 ， 2余熱鍋爐產汽量 16 噸 。 發電量 =（ 16+16） 1000247。 =（ 1）標壓 450℃～ 500℃，煙氣焓值為 536～ 710KJ/kg （ 2） t=420℃ p= 過熱蒸汽焓值 3284KJ/kg t=400℃ p= 過熱蒸汽焓值 3232KJ/kg t=120℃ p=3MPa 飽和蒸汽 或水焓值 729KJ/kg （ 3）汽輪機氣耗為 （杭州中能汽輪機設計值） 鍋爐熱效率為 78%（杭州鍋爐廠鍋爐設計值） 但是 ，余熱發電系統與火力發電系統的主要差距就是熱源不同。余熱發電系統的熱源為主工藝生產過程排出的 煙 氣余熱。因此，摸清煙 氣余熱的特性是保證余熱發電項目建設成功的前提。 二、 玻璃熔窯煙氣余熱的特性 玻璃熔窯排出的煙氣具有如下特性： ? 煙氣余熱溫度在 400~500℃ ，煙氣流量小，屬中溫余熱，中級能，其熱品位相對較低。 ? 由于玻璃熔窯頻繁換向，因此 煙 氣余熱的參數（溫度、流量、壓力）具有 一定的波動性，波動范圍較大。 三、 對余熱發電系統及設備的要求 在理解上述特性的基礎上，要認清玻璃熔窯中溫 煙 氣余熱對余熱鍋爐的換熱特性，通過對整個余熱發電系統的系統優化設計，提出適應中、低溫 煙 氣余熱特性的特種余熱鍋爐和與之配套的汽輪機，以獲得最大化的余熱利用率，進而保證余熱綜合利用項目的經濟性。 煙 氣余熱的品位及特性對余熱發電系統的影響最大，熱能的多少（溫度、流量和壓力）具有 “不可控 ”的特征，因此，在充分理解和掌握理解 煙 氣特性及換熱特性的前提下，需正確處理好余熱發電與主工藝的主輔關系，余熱發電系統及裝備的設計及選 擇必須滿足如下條件： 石家莊玉晶玻璃 有限公司 玻璃熔窯煙氣余熱發電項目 可行性研究報告 15 中國輕工業西安設計工程有限責任公司 ? 提高余熱發電系統的可靠性，因為余熱發電系統是主工藝的配套工程，在任何情況下不能影響主工藝的正常運轉； ? 提高余熱發電系統的穩定性，對主工藝排出的 煙 氣參數要無條件適應，做到 “有多少、吃多少 ”； ? 提高余熱發電系統的適應性，在主工藝排出的 煙 氣參數波動時，要求余熱發電系統及設備的變工況性能要好； ? 玻璃窯 煙 氣余熱資源屬于二次能源、中級能，其熱品位相對較低，為實現 “梯級利用，高質高用 ”的利用原則，在保證余熱發電系統可靠性、穩定性、適應性的前提下，應實現余熱利用率的最大化，是保證余熱利用項目 經濟性的關鍵。 四、 本項目方案 石家莊玉晶玻璃 有限公司 的 煙 氣余熱來自 超白 玻璃熔窯，日熔玻璃液 800t/d 為 2 400t/d， 因此本項目可用的 煙 氣余熱來自這 2 座玻璃熔窯。 基于上述情況， 根據第 2 章的基礎條件， 本可研 提出了如下技術方案， 方案的基本情況如下： 四 爐 二 機 方案說明 余熱電站采用 二 爐 一 機方案，即每條玻璃生產線配置 1臺發電用余熱鍋爐，共 2 臺， 設 凝氣 式汽輪發電機組一 套 7500KW。 2 臺余熱鍋爐產生的過熱正氣匯總在一起 全部送到汽輪機內膨脹做功并發電。 發電余熱鍋爐過熱蒸汽 (g)/420℃ 1： 16t/h 2： 16t/h 計算發電功率 7100kW 電站裝機規模 7500kW 石家莊玉晶玻璃 有限公司 玻璃熔窯煙氣余熱發電項目 可行性研究報告 16 中國輕工業西安設計工程有限責任公司 第五章 主機設備的選擇與確定 一、 主 機設備 技術規范 余熱鍋爐技術規范 1400t/d 2400 t/d 入口煙氣流量（正常） Nm3/h 120xx0 120xx0 入口煙氣溫度 ℃ 500 500 鍋爐額定蒸發量 t/h 16 16 過熱蒸汽壓力 MPa (g) 鍋爐蒸汽溫度 ℃ 420 給水溫度 ℃ 104 給水壓力 MPa (g) 4 鍋爐給水量 t/h 鍋爐排煙溫度 ℃ 185 鍋爐煙氣側阻力 Pa 900 布置方式 立式、露天布置、 煙氣進出口 水平設置、下進下出 抽凝汽式汽輪機技術規范 額定功率 7500 kW 額定轉速 3000 r/min 主汽流量 36 t/h 主汽壓力 MPa(g) 主汽溫度 400 ℃ 排汽壓力 MPa 旋轉方向 從汽輪機端向發電機端看為順時針 設計冷卻水溫 20 ℃ 空冷式發電機技術規范 額定功率 7500 kW 額定轉速 3000 r/min 出線電壓 kV 額定功率因數 （滯后） 額定頻率 50 Hz 相數 3 旋轉方向 從汽輪機向發電機端看為順時針方向旋轉 石家莊玉晶玻璃 有限公司 玻璃熔窯煙氣余熱發電項目 可行性研究報告 17 中國輕工業西安設計工程有限責任公司 二、 配 玻璃 熔 窯余熱鍋爐的性能 余熱鍋爐的性能好壞關乎余熱發電系統能否安全、穩定、可靠運行的前提，此外余熱鍋爐出力的大小還決定了余熱發電項目的整體經濟性。 中國建材國際工程有限公司 與天 壕 （北京）節能科技有限公司在總結燃氣聯合循環、 各種 工業窯爐（水泥行業、冶金行業、化工行業）余熱發電系統技術及裝備的經驗基礎上， 針對玻璃窯 煙 氣余熱的特性，配玻璃熔窯的余熱鍋爐應滿 足下述要求： ? 開發出來的余熱 鍋爐對 玻璃窯 煙 氣余熱資源的低品位及參數的波動性有較強的適應能力，可保證長期安全、可靠、穩定運行； ? 通過選取適當的、相對較低的工作壓力參數，提高了余熱鍋爐的出力，在同樣 煙 氣參數 前提 下，可增加 20%的產汽量，進而提高了余熱發電系統的發電量，為玻璃企業創造較好的經濟效益； ? 通過先進的設計指標，如窄點溫差、換熱端差等，大大提高了余熱鍋爐對玻璃窯 煙 氣余熱的余熱利用率，可達 80%，間接地提高玻璃生產企業全廠的能源利用率； ? 采用獨特的密封設計手段，減少余熱鍋爐的漏風，進而提高了余熱鍋爐的熱效率 ； ? 采用可拆卸式受熱面結構設計，方便低溫易腐蝕段受熱面的更換； ? 采用有效清灰和除灰方式，防止鍋爐受熱面積灰和腐蝕，保證鍋爐的正常運行。 二、 余熱鍋爐 的 布置方式 大型余熱鍋爐的布置主要有立式和臥式兩種方式，在煙 氣壓力 道為負壓時兩種布置方式各有優缺點， 需 視 煙 氣資源的 特點和現場條件進行優化選擇。 本項目中余熱鍋爐推薦使用立式、露天布置。 石家莊玉晶玻璃 有限公司 玻璃熔窯煙氣余熱發電項目 可行性研究報告 18 中國輕工業西安設計工程有限責任公司 玻璃企業的余熱發電設施是主生產工藝的配套工程，通常，可利用的空間較小。還有，鍋爐的布置方式還要考慮水循環的安全性。因此，玻璃熔窯余熱鍋爐采用立式 倒“ U”型 布置。 對 玻璃熔窯 煙 氣 余熱鍋 爐而言，立式布置的優點如下： 1） 占地小，布置方便； 2）、 鍋爐煙道密封容易，減少漏風； 3） 、灰的收集（或攜帶）方便； 4） 、煙氣 流動均勻，可避免出現煙氣走廊而導致的傳熱效率降低和局部過速磨損。 缺點是 ： 1） 鍋爐鋼結構用量略有增加， 2）對清灰的要求更高。 三、 余熱鍋爐水循環安全性 鍋爐的水循環方式主要由自然循環、強制循環和復合循環三種。依靠工質的重度差而產生的循環流動稱為自然循環。借助水泵壓頭使工質產生的循環流動稱為 強制 循環。 結合自然循環和強制循環兩種方式的循環方式為復合循環。本項目 配 玻璃熔窯的余熱鍋爐工作壓力參數較低 ，因此，只對自然和強制循環進行比較。 自然循環形成：汽包、下降管、下聯箱和傾斜式的受熱面組成一個循環回路。由于上升管中的水在爐內受熱產生了蒸汽，汽水混合物的比重 /密度小，而下降管在爐外不受熱，管中是水，其比重 /密度大，兩者比重 /密度差就產生壓力差，壓力差形成水流推動力，水沿下降管向下流動，而汽水混合物則沿上升管向上流動，這樣就形成水的自然循環流動。 強制循環鍋爐的結構與自然循環基本相同，所不同的在下降管中增加了循環泵，作為增強汽水循環的推動力。 強制循環鍋爐的優點 ： 1） 工質在受熱面中是強制流動，因而受熱面 的布置方式靈活； 2） 汽水流速高，換熱效率高； 3） 起、停爐快； 4）循環倍率 8~20（自然循環的循環倍率一般為 5~10）或更高，蒸發受熱面可使用小管徑，相對汽包容積減小，節省鋼材。缺點： 1） 加裝熱水循環泵，操作、檢修相對復雜，系統可靠性降低； 2） 循環泵系統投資增加； ③ 運行費用高。 石家莊玉晶玻璃 有限公司 玻璃熔窯煙氣余熱發電項目 可行性研究報告 19 中國輕工業西安設計工程有限責任公司 自然循環的優點： 1） 系統可靠性高； 2） 系統水容積增大，（在 熱源 波動情況下）穩定性好； 3） 運行費用低。缺點： 1） 鍋爐鋼材消耗較強制循環系統而言有所增加（由于鍋爐設計水平的提高，受熱面布置難度提高的問題已經解決）； 2） 鍋爐啟、停慢。 在中 低溫余熱 發電 領域，燃氣輪機余熱發電的鍋爐及其熱力系統的技術相當成熟，許多設計思想可以應用到 玻璃窯 余熱發電領域。自從 20 世紀 90 年代 CMI 發明的自然引致循環的專利技術后，首臺立式余熱鍋爐脫離循環泵成功運行，由此中低溫余熱鍋爐以立式自然循環為潮流。比 如 日本三菱就有 61 臺中低溫立式自然循環余熱鍋爐在投入運行。 綜合所述，在本項目中推薦使用的余熱鍋爐全部采用立式自然循環布置。 但是，采用自然循環方式需充分考慮鍋爐的布置方式，即立式還是臥式。配玻璃熔窯的 余熱 鍋爐蒸發量普遍較小、工作壓力參數低，因此，為保證水循環的可靠 性和安全性，自然循環的余熱鍋爐建議采用立式布置。 四、 汽輪機性能 對余熱發電項目來講，由于熱源不可控，余熱鍋爐的蒸汽參數（壓力、溫度、流量）無法與標準系列汽輪機要求的進汽參數一致，因此，本項目汽輪機也將是非標的。如果簡單選用標