1.項(xiàng)目概況
張家港華匯特種玻璃有限公司位于長(zhǎng)江三角洲江蘇省張家港市錦豐鎮(zhèn),地理位置優(yōu)越,水陸交通便捷。公司經(jīng)過十多年的艱苦創(chuàng)業(yè),引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的工藝、技術(shù)、設(shè)備和操作軟件,具備了大批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)浮法玻璃的能力。本工程利用張家港華匯特種玻璃有限公司的光伏玻璃生產(chǎn)線產(chǎn)生的煙氣,在光伏玻璃生產(chǎn)線廠區(qū)內(nèi)建設(shè)規(guī)模為2×17t/h余熱鍋爐和1×6.0MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組的余熱電站。
2.玻璃制造業(yè)的能源利用
玻璃制造業(yè)是一個(gè)高能耗產(chǎn)業(yè),不僅每年要消耗大量的燃料(石油焦粉、焦?fàn)t煤氣、煤焦油、重油)等一次能源,而且還要消耗大量的二次能源——電力,雖然隨著優(yōu)質(zhì)浮法玻璃生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展,系統(tǒng)熱效率得到了較大地提高,但仍有大量的中、低溫廢氣余熱未被充分利用,造成能源浪費(fèi)以及對(duì)環(huán)境的熱污染。
在特種優(yōu)質(zhì)在線低輻射鍍膜玻璃生產(chǎn)工藝中,占玻璃生產(chǎn)工藝系統(tǒng)總熱耗量的30%左右低溫廢(煙)氣余熱仍然被排掉,采用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)一步回收利用這些中、低品位的余熱是節(jié)約能源、降低玻璃綜合能耗的重要途徑。
本工程2×550t/d光伏玻璃生產(chǎn)線可配套建設(shè)裝機(jī)容量約為1×6MW的余熱發(fā)電系統(tǒng),平均發(fā)電功率按5700kW計(jì)算,年發(fā)電量達(dá)到3990×104 kWh,扣除自用電后年供電量達(dá)到3670.8×104 kWh,按大型火電廠發(fā)電機(jī)組標(biāo)煤耗為0.284kg標(biāo)準(zhǔn)煤/kWh計(jì)算,年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤10425.07t,每年減少CO2排放量37643.44t。每年企業(yè)可節(jié)省用電3670.8萬度(按年運(yùn)行7000小時(shí)計(jì)算)、按張家港市工業(yè)用電電價(jià)0.56元/kWh估算,企業(yè)每年節(jié)約電費(fèi)約2100萬元。
3.煙氣利用分析
玻璃窯在生產(chǎn)過程中的工況較為復(fù)雜,其排煙溫度及煙氣量的波動(dòng)也較大,本工程一臺(tái)爐煙氣量為:140000Nm3/h;溫度為:420~580℃。故本工程在對(duì)可利用余熱量分析時(shí)選取玻璃窯排煙溫度為450℃的工況進(jìn)行計(jì)算,為了避免減少余熱鍋爐尾部受熱面和余熱鍋爐后的除塵設(shè)備的腐蝕,經(jīng)余熱鍋爐后的排煙溫度選取180℃。
按照上述設(shè)定條件,本工程可利用余熱量(按最大煙氣量)理論計(jì)算匯總?cè)缦卤恚?br />
表 3 1 可利用余熱量理論計(jì)算匯總表
生產(chǎn)線規(guī)模 1×550t/d 2×550t/d
熔窯排煙溫度(℃) 450 450
鍋爐排煙溫度(℃) ≥180 ≥180
余熱量(MJ/h) 48385.97 96771.94
4.余熱發(fā)電工程設(shè)計(jì)
余熱發(fā)電是廢熱氣體通過余熱鍋爐,生產(chǎn)一定壓力和溫度的過熱蒸汽,將過熱蒸汽輸送到汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功,將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
4.1主設(shè)備選擇
1)根據(jù)玻璃窯的排煙溫度的工況范圍,本工程采用立式自然循環(huán)立式余熱鍋爐,單臺(tái)余熱鍋爐的額定容量確定為17t/h,參數(shù)為2.5MPa,405℃。
2)汽輪發(fā)電機(jī)組選擇
按照玻璃窯的工作流程,其排煙溫度呈間歇性波動(dòng),這樣,單臺(tái)余熱鍋爐的產(chǎn)汽量也會(huì)隨之波動(dòng),導(dǎo)致汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)周期性動(dòng)作,為最大限度地減小排煙溫度波動(dòng)產(chǎn)生的影響,本工程擬配置一臺(tái)汽輪機(jī),兩臺(tái)余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽先經(jīng)主汽母管混合后再供往汽輪機(jī)。
根據(jù)余熱鍋爐最大工況下的產(chǎn)汽量計(jì)算,汽輪發(fā)電機(jī)組的功率可達(dá)5.7MW,本工程選用汽輪發(fā)電機(jī)組的額定功率為6MW,進(jìn)汽參數(shù)為:2.35MPa,390℃,發(fā)電機(jī)的出線電壓等級(jí)為6.3kV。
4.2煙氣系統(tǒng)
自玻璃生產(chǎn)線的熔窯排氣直接進(jìn)入余熱鍋爐,煙氣在余熱鍋爐進(jìn)行全面的熱交換后,排至玻璃生產(chǎn)線的除塵、脫硫裝置或者煙囪;當(dāng)余熱鍋爐故障時(shí),煙氣不經(jīng)過余熱鍋爐,直接排至玻璃生產(chǎn)線的煙囪。
4.3熱力系統(tǒng)
本工程熱力系統(tǒng)按照著系統(tǒng)運(yùn)行安全、經(jīng)濟(jì)及簡(jiǎn)單的原則。
本工程熱力系統(tǒng)主要由主蒸汽系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)、疏水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)等組成。
4.4除灰系統(tǒng)
本工程所用熱源——熔窯所排煙氣的含塵量較大,煙氣經(jīng)過余熱鍋爐時(shí),分離出的灰塵采用人工除灰方式處理。
4.5給排水系統(tǒng)
4.5.1給水系統(tǒng)
1)機(jī)組供水系統(tǒng)采用帶冷卻塔的循環(huán)供水系統(tǒng),1座出力Q=2300t/h機(jī)械通風(fēng)冷卻塔。
2)循環(huán)水泵采用臥式離心泵并按一機(jī)二泵、單泵60%容量配置,循環(huán)水管道采用單元制供水系統(tǒng),循環(huán)水進(jìn)、排水管管徑均為DN700。
4.5.2排水系統(tǒng)
余熱電站不再設(shè)計(jì)獨(dú)立的排水系統(tǒng),所有排水均直接排入玻璃廠區(qū)相應(yīng)的排水系統(tǒng)。
4.6化學(xué)水處理系統(tǒng)
本工程余熱鍋爐對(duì)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為:懸浮物≤5mg/L、硬度≤0.03mmol/L、溶解氧≤0.05mg/L、含油量≤2mg/L 、Fe≤0.3mg/L、PH=8.2~10。根據(jù)鍋爐水質(zhì)要求及水源水質(zhì)分析報(bào)告,考慮到運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性,本工程鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)采用二級(jí)反滲透處理工藝。
4.7電氣系統(tǒng)
4.7.1余熱電站電氣主接線如下:
發(fā)電機(jī)的出口電壓為6.3kV,經(jīng)一臺(tái)變比為10/6.3kV,容量為8000kVA的主變接至10kV母線。10kV母線設(shè)為兩段,經(jīng)兩回10kV線路接入玻璃廠內(nèi)110kV變電站。此方案接線簡(jiǎn)單靈活,便于機(jī)組起停、并網(wǎng)和切除。
4.7.2廠用電系統(tǒng)
高壓廠用電分別從發(fā)電機(jī)母線引接,供給該機(jī)組的廠用負(fù)荷。機(jī)組起動(dòng)電源也由110kV變電站經(jīng)線路倒送。高壓廠用電采用10kV電壓等級(jí),中性點(diǎn)不接地方式。
低壓廠用電為380/220V三相四線制中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng),設(shè)兩臺(tái)廠用降壓變壓器,變比為10.5/0.4kV,電源分別取自電廠10kV不同段母線,兩臺(tái)變壓器采用明備用的供電方式。
4.8熱工控制
本工程采用機(jī)爐電水集中控制方式,利用分散型控制系統(tǒng)(DCS)實(shí)現(xiàn)對(duì)主要生產(chǎn)系統(tǒng)的進(jìn)行控制,化學(xué)水處理系統(tǒng)采用PLC進(jìn)行控制。
5.玻璃行業(yè)余熱發(fā)電的可行性
1)符合國(guó)家政策,可以獲得國(guó)家財(cái)政及CDM資金支持;
2)玻璃熔窯的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)提供了穩(wěn)定的熱源,余熱發(fā)電的連續(xù)生產(chǎn)得到可靠的保證 ;
3)作為玻璃主生產(chǎn)的配套系統(tǒng),完全可以解決煙氣切換和熔窯窯壓控制的問題;
4)現(xiàn)代技術(shù)的余熱發(fā)電系統(tǒng)能夠很好地適應(yīng)熔窯參數(shù)的變化。將多條浮法線的余熱鍋爐并聯(lián),可以大大提高發(fā)電量及質(zhì)量;
5)通過控制鍋爐出口煙氣溫度可解決酸性氣體腐蝕的問題;