玻璃熔窑烟气余热发电建设项目可行性研究报告(编辑修改稿)

玻璃熔窑烟气余热发电建设项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

构施工图设计。 三、 设计接口 本余热发电工程与外部接口的范围原则上应接至相关的工质现有管网及相关交接点，输送工质管道交接点的内容包括：  电站的循环补充水管道应接至厂房外 1 米处。  电站的消防用水、生活水管（包括生活污水）、排污水管（包括锅炉排污、化水排污）等均接至厂房外 1 米处。  余热锅炉进口烟道以窑总烟道出地面 177。 米处，出口烟道到烟囱 的烟气入口，包括旁路烟道。 石家庄玉晶玻璃 有限公司 玻璃熔窑烟气余热发电项目 可行性研究报告 12 中国轻工业西安设计工程有限责任公司  余热电站发电主厂房外 1 米。 电站接入系统设计，岩土工程勘测报告，水文勘测报告，环境影响报告书等均不本范围内。 四、 执行标准 《小型火力发电厂设计规范》（ GB50049—94） 《环境空气质量标准》（ GB3095—1996） 《火力发电厂环境保护设计规定》（ DLGJ 10291） 《地表水环境质量标准》（ GB3838—20xx） 《城市区域环境噪声标准》（ GB3096—93） 《火电厂大气污染物排放标准》（ GB13223—1996）， Ⅲ 时段 《大气污染物综合排放标准》（ GB16297—1996） 《污水综合排放标准》（ GB8978—1996） 《工业企业厂界噪声标准》（ GB12348—90） 《工业企业设计卫生标准》（ GBZ 120xx） 石家庄玉晶玻璃 有限公司 玻璃熔窑烟气余热发电项目 可行性研究报告 13 中国轻工业西安设计工程有限责任公司 第四章 技术方案 一、 烟 气余热发电工作原理 余热发电 系统的热力 系统与火力发电系统相同，主要工作原理为：利用余热锅炉回收 烟 气余热热能，将锅炉给水加热生产出 过热蒸汽，过热 蒸汽 送到 汽轮机中 膨胀 做功， 将热能转换成机械能，进而带动 发电机发 出电力，实现热能 → 机械能 → 电能的转换。 做过功的蒸汽（乏汽）从汽轮机排出，经 循环冷却水系统 冷却后形成冷凝水，冷凝水及补充水混合在一起做为锅炉的给水，经给水泵在送回到锅炉中，这样就完成了一个热力过程。 热平衡计算方法及实际发电量 （ 1）锅炉蒸发量 =〔烟气流量（进口烟气焓值 — 出口烟 气焓值）247。 （过热烟气焓值 — 给水焓值）〕锅炉效率 （ 2）汽轮发电机组发电量 =汽轮机组进气量（即锅炉蒸发量）247。 汽轮机气耗 石家庄玉晶玻璃 有限公司 玻璃熔窑烟气余热发电项目 可行性研究报告 14 中国轻工业西安设计工程有限责任公司 可得出： 1余热锅炉产汽量 16 吨 ， 2余热锅炉产汽量 16 吨。 发电量 =（ 16+16） 1000247。 =（ 1）标压 450℃～ 500℃，烟气焓值为 536～ 710KJ/kg （ 2） t=420℃ p= 过热蒸汽焓值 3284KJ/kg t=400℃ p= 过热蒸汽焓值 3232KJ/kg t=120℃ p=3MPa 饱和蒸汽 或水焓值 729KJ/kg （ 3）汽轮机气耗为 （杭州中能汽轮机设计值） 锅炉热效率为 78%（杭州锅炉厂锅炉设计值） 但是 ，余热发电系统与火力发电系统的主要差距就是热源不同。 余热发电系统的热源为主工艺生产过程排出的 烟 气余热。 因此，摸清烟 气余热的特性是保证余热发电项目建设成功的前提。 二、 玻璃熔窑烟气余热的特性 玻璃熔窑排出的烟气具有如下特性：  烟气余热温度在 400~500℃ ，烟气流量小，属中温余热，中级能，其热品位相对较低。  由于玻璃熔窑频繁换向，因此 烟 气余热的参数（温度、流量、压力）具有 一定的波动性，波动范围较大。 三、 对余热发电系统及设备的要求 在理解上述特性的基础上，要认清玻璃熔窑中温 烟 气余热对余热锅炉的换热特性，通过对整个余热发电系统的系统优化设计，提出适应中、低温 烟 气余热特性的特种余热锅炉和与之配套的汽轮机，以获得最大化的余热利用率，进而保证余热综合利用项目的经济性。 烟 气余热的品位及特性对余热发电系统的影响最大，热能的多少（温度、流量和压力）具有 “不可控 ”的特征，因此，在充分理解和掌握理解 烟 气特性及换热特性的前提下，需正确处理好余热发电与主工艺的主辅关系，余热发电系统及装备的设计及选 择必须满足如下条件： 石家庄玉晶玻璃 有限公司 玻璃熔窑烟气余热发电项目 可行性研究报告 15 中国轻工业西安设计工程有限责任公司  提高余热发电系统的可靠性，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；  提高余热发电系统的稳定性，对主工艺排出的 烟 气参数要无条件适应，做到 “有多少、吃多少 ”；  提高余热发电系统的适应性，在主工艺排出的 烟 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；  玻璃窑 烟 气余热资源属于二次能源、中级能，其热品位相对较低，为实现 “梯级利用，高质高用 ”的利用原则，在保证余热发电系统可靠性、稳定性、适应性的前提下，应实现余热利用率的最大化，是保证余热利用项目 经济性的关键。 四、 本项目方案 石家庄玉晶玻璃 有限公司 的 烟 气余热来自 超白 玻璃熔窑，日熔玻璃液 800t/d 为 2 400t/d， 因此本项目可用的 烟 气余热来自这 2 座玻璃熔窑。 基于上述情况， 根据第 2 章的基础条件， 本可研 提出了如下技术方案， 方案的基本情况如下： 四 炉 二 机 方案说明 余热电站采用 二 炉 一 机方案，即每条玻璃生产线配置 1台发电用余热锅炉，共 2 台， 设 凝气 式汽轮发电机组一 套 7500KW。 2 台余热锅炉产生的过热正气汇总在一起 全部送到汽轮机内膨胀做功并发电。 发电余热锅炉过热蒸汽 (g)/420℃ 1： 16t/h 2： 16t/h 计算发电功率 7100kW 电站装机规模 7500kW 石家庄玉晶玻璃 有限公司 玻璃熔窑烟气余热发电项目 可行性研究报告 16 中国轻工业西安设计工程有限责任公司 第五章 主机设备的选择与确定 一、 主 机设备 技术规范 余热锅炉技术规范 1400t/d 2400 t/d 入口烟气流量（正常） Nm3/h 120xx0 120xx0 入口烟气温度 ℃ 500 500 锅炉额定蒸发量 t/h 16 16 过热蒸汽压力 MPa (g) 锅炉蒸汽温度 ℃ 420 给水温度 ℃ 104 给水压力 MPa (g) 4 锅炉给水量 t/h 锅炉排烟温度 ℃ 185 锅炉烟气侧阻力 Pa 900 布置方式 立式、露天布置、 烟气进出口 水平设置、下进下出 抽凝汽式汽轮机技术规范 额定功率 7500 kW 额定转速 3000 r/min 主汽流量 36 t/h 主汽压力 MPa(g) 主汽温度 400 ℃ 排汽压力 MPa 旋转方向 从汽轮机端向发电机端看为顺时针 设计冷却水温 20 ℃ 空冷式发电机技术规范 额定功率 7500 kW 额定转速 3000 r/min 出线电压 kV 额定功率因数 （滞后） 额定频率 50 Hz 相数 3 旋转方向 从汽轮机向发电机端看为顺时针方向旋转 石家庄玉晶玻璃 有限公司 玻璃熔窑烟气余热发电项目 可行性研究报告 17 中国轻工业西安设计工程有限责任公司 二、 配 玻璃 熔 窑余热锅炉的性能 余热锅炉的性能好坏关乎余热发电系统能否安全、稳定、可靠运行的前提，此外余热锅炉出力的大小还决定了余热发电项目的整体经济性。 中国建材国际工程有限公司 与天 壕 （北京）节能科技有限公司在总结燃气联合循环、 各种 工业窑炉（水泥行业、冶金行业、化工行业）余热发电系统技术及装备的经验基础上， 针对玻璃窑 烟 气余热的特性，配玻璃熔窑的余热锅炉应满 足下述要求：  开发出来的余热 锅炉对 玻璃窑 烟 气余热资源的低品位及参数的波动性有较强的适应能力，可保证长期安全、可靠、稳定运行；  通过选取适当的、相对较低的工作压力参数，提高了余热锅炉的出力，在同样 烟 气参数 前提 下，可增加 20%的产汽量，进而提高了余热发电系统的发电量，为玻璃企业创造较好的经济效益；  通过先进的设计指标，如窄点温差、换热端差等，大大提高了余热锅炉对玻璃窑 烟 气余热的余热利用率，可达 80%，间接地提高玻璃生产企业全厂的能源利用率；  采用独特的密封设计手段，减少余热锅炉的漏风，进而提高了余热锅炉的热效率 ；  采用可拆卸式受热面结构设计，方便低温易腐蚀段受热面的更换；  采用有效清灰和除灰方式，防止锅炉受热面积灰和腐蚀，保证锅炉的正常运行。 二、 余热锅炉 的 布置方式 大型余热锅炉的布置主要有立式和卧式两种方式，在烟 气压力 道为负压时两种布置方式各有优缺点， 需 视 烟 气资源的 特点和现场条件进行优化选择。 本项目中余热锅炉推荐使用立式、露天布置。 石家庄玉晶玻璃 有限公司 玻璃熔窑烟气余热发电项目 可行性研究报告 18 中国轻工业西安设计工程有限责任公司 玻璃企业的余热发电设施是主生产工艺的配套工程，通常，可利用的空间较小。 还有，锅炉的布置方式还要考虑水循环的安全性。 因此，玻璃熔窑余热锅炉采用立式 倒“ U”型 布置。 对 玻璃熔窑 烟 气 余热锅 炉而言，立式布置的优点如下： 1） 占地小，布置方便； 2）、 锅炉烟道密封容易，减少漏风； 3） 、灰的收集（或携带）方便； 4） 、烟气 流动均匀，可避免出现烟气走廊而导致的传热效率降低和局部过速磨损。 缺点是 ： 1） 锅炉钢结构用量略有增加， 2）对清灰的要求更高。 三、 余热锅炉水循环安全性 锅炉的水循环方式主要由自然循环、强制循环和复合循环三种。 依靠工质的重度差而产生的循环流动称为自然循环。 借助水泵压头使工质产生的循环流动称为 强制 循环。 结合自然循环和强制循环两种方式的循环方式为复合循环。 本项目 配 玻璃熔窑的余热锅炉工作压力参数较低 ，因此，只对自然和强制循环进行比较。 自然循环形成：汽包、下降管、下联箱和倾斜式的受热面组成一个循环回路。 由于上升管中的水在炉内受热产生了蒸汽，汽水混合物的比重 /密度小，而下降管在炉外不受热，管中是水，其比重 /密度大，两者比重 /密度差就产生压力差，压力差形成水流推动力，水沿下降管向下流动，而汽水混合物则沿上升管向上流动，这样就形成水的自然循环流动。 强制循环锅炉的结构与自然循环基本相同，所不同的在下降管中增加了循环泵，作为增强汽水循环的推动力。 强制循环锅炉的优点 ： 1） 工质在受热面中是强制流动，因而受热面 的布置方式灵活； 2） 汽水流速高，换热效率高； 3） 起、停炉快； 4）循环倍率 8~20（自然循环的循环倍率一般为 5~10）或更高，蒸发受热面可使用小管径，相对汽包容积减小，节省钢材。 缺点： 1） 加装热水循环泵，操作、检修相对复杂，系统可靠性降低； 2） 循环泵系统投资增加； ③ 运行费用高。 石家庄玉晶玻璃 有限公司 玻璃熔窑烟气余热发电项目 可行性研究报告 19 中国轻工业西安设计工程有限责任公司 自然循环的优点： 1） 系统可靠性高； 2） 系统水容积增大，（在 热源 波动情况下）稳定性好； 3） 运行费用低。 缺点： 1） 锅炉钢材消耗较强制循环系统而言有所增加（由于锅炉设计水平的提高，受热面布置难度提高的问题已经解决）； 2） 锅炉启、停慢。 在中 低温余热 发电 领域，燃气轮机余热发电的锅炉及其热力系统的技术相当成熟，许多设计思想可以应用到 玻璃窑 余热发电领域。 自从 20 世纪 90 年代 CMI 发明的自然引致循环的专利技术后，首台立式余热锅炉脱离循环泵成功运行，由此中低温余热锅炉以立式自然循环为潮流。 比 如 日本三菱就有 61 台中低温立式自然循环余热锅炉在投入运行。 综合所述，在本项目中推荐使用的余热锅炉全部采用立式自然循环布置。 但是，采用自然循环方式需充分考虑锅炉的布置方式，即立式还是卧式。 配玻璃熔窑的 余热 锅炉蒸发量普遍较小、工作压力参数低，因此，为保证水循环的可靠 性和安全性，自然循环的余热锅炉建议采用立式布置。 四、 汽轮机性能 对余热发电项目来讲，由于热源不可控，余热锅炉的蒸汽参数（压力、温度、流量）无法与标准系列汽轮机要求的进汽参数一致，因此，本项目汽轮机也将是非标的。 如果简单选用标。