利用熱管蒸發(fā)器(余熱鍋爐)回收玻璃窯爐煙道廢氣余熱

1、利用熱管蒸發(fā)器（余熱鍋爐）回收玻璃窯爐煙道廢氣余熱綜述 天津華能北方熱力設(shè)備有限公司： 李寶江 一、 前言“節(jié)能減排”是當(dāng)今國(guó)策，是可持續(xù)發(fā)展的重中之重。玻璃企業(yè)是耗能大戶，它能耗的高低，也直接關(guān)聯(lián)到“節(jié)能減排”國(guó)策在企業(yè)的貫徹執(zhí)行力度的高低。在玻璃融化過程中，窯爐產(chǎn)生的廢（煙）氣很多企業(yè)將它直截排放到空中，不僅浪費(fèi)能源，還污染了環(huán)境。在原煙道旁設(shè)置旁路煙道，安裝余熱回收系統(tǒng)設(shè)備（熱管余熱鍋爐），將500220左右煙氣余熱進(jìn)行回收利用，降到180160左右進(jìn)入下道工序（脫硫）或排空?；厥者@部分余熱是玻璃企業(yè)行之有效的“節(jié)能減排”措施之一。每回收30（MJ）余熱量，即可回收標(biāo)煤約1（kg），同時(shí)

2、可減少污染排放0.68（Kg）碳、1.9625（Kg）二氧化碳，社會(huì)效益不可估量。還可以獲得政府“節(jié)能減排”獎(jiǎng)勵(lì)基金0.3元以上。通過余熱回收系統(tǒng)設(shè)備（熱管余熱鍋爐）可產(chǎn)出一定表壓力的、一定量的飽和蒸汽或過熱蒸汽，用于發(fā)電、生產(chǎn)、生活使用，替代外供（燃煤、燃?xì)?、燃油）鍋爐。熱管技術(shù)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，因它的獨(dú)特的特點(diǎn)目前被廣泛的應(yīng)用于電器、空調(diào)、化工、石化、冶金、建材等眾多領(lǐng)域。我在上世紀(jì)的九十年代，開始將熱管技術(shù)應(yīng)用到玻璃窯爐，回收煙道廢氣的余熱，生產(chǎn)出一定壓力的飽和（過熱）蒸汽，用于生產(chǎn)和生活。目前已被眾多公司企業(yè)認(rèn)可并使用，收到較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。二、余熱回收系統(tǒng)概述。根據(jù)窯爐煙氣余

3、熱量的大小，余熱回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程如下：該系統(tǒng)由以下裝置組成：熱管余熱回收系統(tǒng)裝置設(shè)備（熱管水加熱器、熱管余熱鍋爐等）、引風(fēng)機(jī)、供水系統(tǒng)（軟水處理裝置）、輸汽系統(tǒng)（儲(chǔ)汽缸、分汽缸等）、外連管路和控制儀表等組成。1、流程圖示： 2、系統(tǒng)流程煙氣余熱回收系統(tǒng)裝置設(shè)備流程如下：1）在原煙道上（在余熱鍋爐入口后）設(shè)置煙道閘板，在旁路煙道（余熱鍋爐入口前、引風(fēng)機(jī)出口后）分別設(shè)置旁路閘板。2）操作：、如有脫硝、脫硫：關(guān)閉主煙道閘板閥，高溫?zé)煔庋亟?jīng)旁路煙道依次進(jìn)入“熱管余熱回收系統(tǒng)裝置設(shè)備”，經(jīng)熱量回收降至300，進(jìn)入脫硝，脫硝后再進(jìn)入“熱管余熱回收系統(tǒng)裝置設(shè)備”將煙氣溫度降至180160左右進(jìn)入脫硫、除塵

4、或煙囪排空。、無脫硝： 關(guān)閉主煙道閘板閥，高溫?zé)煔庋亟?jīng)旁路煙道依次進(jìn)入“熱管余熱回收系統(tǒng)裝置設(shè)備”，經(jīng)熱量回收降至190左右進(jìn)入脫硫除塵或煙囪排空。3、系統(tǒng)主要功能： 常溫工業(yè)軟化水通過水泵經(jīng)過熱力除氧、進(jìn)入熱管余熱回收系統(tǒng)裝置設(shè)備的汽包里，高溫的煙氣進(jìn)入熱管余熱鍋爐的煙箱里，通過傳導(dǎo)元件熱管，將吸收的煙氣余熱，傳遞到汽包里，使汽包里的軟水加熱、沸騰、蒸發(fā)。進(jìn)入輸汽系統(tǒng)（儲(chǔ)汽缸、分汽缸），把一定壓力的飽和蒸汽或過熱蒸汽輸送到不同崗位（發(fā)電、生產(chǎn)、生活等）。煙氣通過煙囪抽力或引風(fēng)機(jī)，將煙氣排空或進(jìn)入脫硝、脫硫除塵裝置。三、熱管余熱鍋爐結(jié)構(gòu)形式及作用。 熱管余熱鍋爐結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)不同的煙氣量和用處

5、，它的的結(jié)構(gòu)形式也不同。主要有如下三種形式。現(xiàn)分別介紹如下：1、 結(jié)構(gòu)形式（圖示5） 圖示5 （臥式）熱管余熱鍋爐的簡(jiǎn)圖此結(jié)構(gòu)形式的熱管余熱鍋爐主要應(yīng)用于單臺(tái)進(jìn)入的煙氣量在50000Nm3/h 以內(nèi)、表壓力在0.8Mpa，煙氣走向?yàn)樗椒较?。所產(chǎn)蒸汽主要用于：霧化重油、吹掃煙道（煤氣發(fā)生爐）、烘干物料（碎玻璃、原料等）、生活用汽（供暖、洗澡、空調(diào)）。該系統(tǒng)余熱鍋爐主要由：（1）壓力容器（蒸汽聚集器-汽包），在其中產(chǎn)生蒸汽；（2）傳熱元件（熱管），吸收流經(jīng)煙箱中的煙氣余熱、將熱量傳遞給壓力容器中的軟水，使其汽化、蒸發(fā)；（3）煙箱，它包裹著熱管管束，和熱源進(jìn)出口連接，并設(shè)有吹灰、清灰、除塵裝置（根

6、據(jù)用戶需要配置），和控制儀表等組成。2、 結(jié)構(gòu)形式（圖示6） 圖示6（臥式分離）熱管余熱鍋爐的簡(jiǎn)圖此結(jié)構(gòu)形式的熱管余熱鍋爐主要應(yīng)用于單臺(tái)進(jìn)入煙氣量在50000Nm3/h 以上，煙氣走向?yàn)樗阶呦?。如浮法玻璃企業(yè)、焦化企業(yè)、水泥企業(yè)。該結(jié)構(gòu)形式的余熱鍋爐主要是和余熱發(fā)電系統(tǒng)、脫硝、脫硫系統(tǒng)配套使用。所產(chǎn)過熱蒸汽主要供發(fā)電使用，發(fā)電后的背壓蒸汽用于：霧化重油、吹掃煙道（煤氣發(fā)生爐）、烘干物料、生活用汽（供暖、洗澡、空調(diào)）。煙溫出口溫度為180左右，進(jìn)入除塵、脫硫。該系統(tǒng)余熱鍋爐主要由以下裝置組成：蒸汽過熱器、軟水預(yù)熱器、蒸汽發(fā)生器、汽包、上升、下降管、外連管路和控制儀表、輔助支架等組成。系統(tǒng)原理：

7、工業(yè)軟化水經(jīng)過軟水泵進(jìn)入熱力除氧器除氧，除氧水一部分由給水泵輸入軟水預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入汽包，除氧水通過下降管進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，水吸收熱量變成飽和水，飽和水再經(jīng)上升管進(jìn)入汽包，在汽包里進(jìn)行水汽分離，形成一定壓力的（飽和過熱）蒸汽，一小部份蒸汽送至除氧器除氧，其余蒸汽送至總管進(jìn)入發(fā)電系統(tǒng)裝置，或其它用戶。3、結(jié)構(gòu)形式（圖示7） 圖示7（U型立式）熱管余熱鍋爐的簡(jiǎn)圖 此結(jié)構(gòu)形式的熱管余熱鍋爐主要應(yīng)用于單臺(tái)進(jìn)入煙氣量在50000Nm3/h 以上，煙氣走向?yàn)椤癠”型方向，也可水平走向。如浮法玻璃企業(yè)、焦化企業(yè)、水泥企業(yè)。該結(jié)構(gòu)形式的余熱鍋爐主要是和脫硝、脫硫系統(tǒng)配套使用。高溫?zé)煔猓?50500）經(jīng)“”號(hào)余熱

8、鍋爐將溫度降至300，進(jìn)入脫硝裝置，脫硝后的煙氣溫度（285）進(jìn)入“”號(hào)余熱鍋爐，煙氣溫度降至180進(jìn)入脫硫、除塵裝置。根據(jù)所產(chǎn)蒸汽量的多少：具備發(fā)電條件，可發(fā)電，不具備條件的可用于、霧化重油、吹掃煙道（煤氣發(fā)生爐）、烘干物料、生活用汽（供暖、洗澡、空調(diào)）等。該系統(tǒng)余熱鍋爐主要由以下裝置組成：蒸汽過熱器、軟水預(yù)熱器、蒸汽發(fā)生器、汽包、上升、下降管、外連管路和控制儀表、輔助支架等組成。系統(tǒng)原理：工業(yè)軟化水經(jīng)過軟水泵進(jìn)入熱力除氧器除氧，除氧水一部分由給水泵輸入軟水預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入汽包，除氧水通過下降管進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，水吸收熱量變成飽和水，飽和水再經(jīng)上升管進(jìn)入汽包，在汽包里進(jìn)行水汽分離，形成一定壓力

9、的（飽和過熱）蒸汽，一小部份蒸汽送至除氧器除氧，其余蒸汽送至總管進(jìn)入使用區(qū)域。四、QSR/BL-00-00/S型（系列）汽-水兩用熱管余熱回收器在高效節(jié)能型窯爐的應(yīng)用 高效節(jié)能型窯爐，它的煙氣排放溫度有的低于240，有的只有220。有的企業(yè)認(rèn)為煙氣溫度低，沒有回收價(jià)值，就直接排放到大氣中。如果是需要在冬季取暖的企業(yè)，他們只好購(gòu)置燃煤鍋爐進(jìn)行供暖。一個(gè)供暖期（如北京地區(qū)、3000m2左右），耗標(biāo)煤約在142.8噸左右，費(fèi)用也得在24萬元以上。如回收了這部分余熱，即可減少碳排放97.104噸，減少二氧化碳排放297.89噸。又可節(jié)約費(fèi)用24萬元左右。還可獲得政府“節(jié)能減排”獎(jiǎng)勵(lì)基金約在4.3萬元，

10、合計(jì)約28.3萬元。頭一年項(xiàng)目投資費(fèi)用基本夠用還有結(jié)余，以后是每年可節(jié)約費(fèi)用在28萬元。即有社會(huì)效益又有經(jīng)濟(jì)效益。如果這部分余熱能否回收利用取得較好的經(jīng)濟(jì)效果，那主要取決于企業(yè)用戶采用何種方法。 目前有的企業(yè)采用蒸汽余熱鍋爐方法，用蒸汽換熱成熱水加以利用。因蒸汽余熱鍋爐所產(chǎn)的的飽和蒸汽的焓值是較大的，因此需要的熱值也較多，因節(jié)能型高效窯爐的煙道溫度較低，余熱鍋爐的出口溫度要高于飽和蒸汽溫度4050，所以余熱量有限，因此所產(chǎn)蒸汽量較少，用蒸汽轉(zhuǎn)化熱水流量也相對(duì)較少，余熱使用受到限制。 根據(jù)市場(chǎng)要求，我們推出了QSR/BL-00-00/S型（系列）汽-水兩用熱管余熱回收器介紹如下：1、概述：QSR

11、/BL-00-00/S型（系列）汽-水兩用熱管余熱回收器是針對(duì)高效節(jié)能型工業(yè)窯爐煙道廢氣余熱溫度低（220左右）的回收利用,設(shè)計(jì)制作的余熱回收設(shè)備。特別適用于：煙道溫度低，融化燃料是“天然氣”還需要冬季取暖的北方地區(qū)的玻璃企業(yè)。此型號(hào)余熱回收裝置，它的功能為加熱軟水產(chǎn)出90100左右高溫?zé)崴?，?jīng)管式或板式換熱器來加熱普通水，供生產(chǎn)、生活使用（供暖、洗澡等）。還可以根據(jù)需要，設(shè)備可以進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換，產(chǎn)出一定壓力少量的飽和蒸汽，供使用。即“一機(jī)兩用”。2、使用及設(shè)備特點(diǎn)：2.1QSR/BL-00-00/S型（系列）汽-水兩用熱管余熱回收器系統(tǒng)運(yùn)行：（圖示）說明：系統(tǒng)運(yùn)行是“小系統(tǒng)”（余熱回收系統(tǒng)出口

12、熱水90-80左右，回水溫度70-60左右）帶動(dòng)“大系統(tǒng)”（供熱系統(tǒng)-熱水初始溫度70-80左右，回水溫度50-60左右）。2.2、系統(tǒng)特點(diǎn)：2.2.1、本系統(tǒng)具有“一機(jī)兩用”功能。即可產(chǎn)出飽和蒸汽又產(chǎn)出一定溫度的高溫?zé)崴?.2.2、“大系統(tǒng)”可用普通水，“小系統(tǒng)”用軟化水?！靶∠到y(tǒng)”中軟水可以一次注入，基本沒有損耗，節(jié)約軟水處理費(fèi)用。2.2.3、熱水循環(huán)量大，供熱面積多。2.2.4、煙氣溫度（入口）偏低（220）的工況也可以使用。2.2.5、對(duì)軟水的化學(xué)指標(biāo)要求不是很高。3、應(yīng)用實(shí)例1）河北華興應(yīng)用實(shí)例：河北華興地處河北廊坊永清工業(yè)區(qū)，天然氣作燃料，窯爐融化面積86m2,產(chǎn)品以啤酒瓶為主，

13、煙道溫度不到300。他們是2009年冬季開始投運(yùn)QSR/BL-160-00/S型汽-水兩用熱管余熱回收器供暖使用,供暖面積為8700m2。除了供暖還保證了職工洗澡。2）濟(jì)南力諾玻璃制品有限公司應(yīng)用實(shí)例：濟(jì)南力諾玻璃制品有限公司地處山東濟(jì)南商河縣玉皇鎮(zhèn)，天然氣作燃料，他們分別于2008年投運(yùn)使用的QSR/BL-100-00/S型汽-水兩用熱管余熱回收器技術(shù)參數(shù)為：煙氣流量為3500Nm3、煙氣溫度為450供暖使用及洗澡。供暖面積為4600m2左右。于2009年冬季投運(yùn)使用的QSR/BL-160-00/S型、汽-水兩用熱管余熱回收器技術(shù)參數(shù)為：煙道流量為3500Nm3、煙道溫度為400供暖使用及洗

14、澡,供暖面積為7000m2。3）東營(yíng)力諾玻璃制品有限公司應(yīng)用實(shí)例： 東營(yíng)力諾玻璃制品有限公司地處山東東營(yíng)仙河鎮(zhèn)孤東，天然氣作燃料。他們分別于2010年投運(yùn)使用的QSR/BL-100-00/S型汽-水兩用熱管余熱回收器技術(shù)參數(shù)為：煙氣流量為3500Nm3、煙氣溫度為450供暖使用及洗澡。供暖面積為4600m2左右。4）武漢力諾濮陽力諾玻璃制品有限公司應(yīng)用實(shí)例： 武漢力諾濮陽力諾玻璃制品有限公司地處河南省濮陽市文留鎮(zhèn)，天然氣作燃料，于2010年投運(yùn)使用的QSR/BL-100-00/S型汽-水兩用熱管余熱回收器技術(shù)參數(shù)為：煙氣流量為3500Nm3、煙氣溫度為320供暖使用及洗澡。供暖面積為3600m

15、2左右。5）遼寧朝陽龍達(dá)玻璃制品有限公司應(yīng)用實(shí)例： 遼寧朝陽龍達(dá)玻璃制品有限公司地處遼寧朝陽市，發(fā)生爐煤氣作燃料，窯爐融化面積38m2，煙道溫度230左右，于2009年投運(yùn)QSR/BL-65-00/S型汽-水兩用熱管余熱回收器供暖面積為2600m2左右。6）黑龍江科倫藥品包裝有限公司應(yīng)用實(shí)例： 黑龍江科倫藥品包裝有限公司地處黑龍江哈爾濱市阿城市，發(fā)生爐煤氣作燃料，窯爐融化面積38m2，煙道溫度220左右，于2009年投運(yùn)QSR/BL-76-00/S型汽-水兩用熱管余熱回收器，供暖面積為2000m2左右。以上應(yīng)用實(shí)例說明，工況的余熱量較少，回收余熱主要是以熱水為主、供暖、洗澡等生活使用。如設(shè)計(jì)的

16、余熱鍋爐是蒸汽鍋爐，蒸汽溫度相比較高，煙氣的出口溫度要高于蒸汽溫度40以上，因此余熱鍋爐能吸收的余熱相比較少些，所產(chǎn)蒸汽量比較少，用蒸汽轉(zhuǎn)化成熱水量相比也少，因此供暖面積也要少，約1/3左右。有的企業(yè)回收利用這部分余熱，來加熱二次風(fēng)，將配風(fēng)由冷空氣變成100200熱空氣送入窯內(nèi)，可以提高燃料理論燃燒溫度作用，保證必須的爐溫以加快升溫速度并能顯著節(jié)約燃料，特別在冬季效果更明顯。其主要作用：1、可以提高燃料的理論燃燒溫度?？諝忸A(yù)熱后可以提高燃料的理論燃燒溫度，溫度的提高程度與燃料種類及氣體的預(yù)熱溫度有關(guān)，一般空氣預(yù)熱溫度每提高100可提高理論燃燒溫度50左右。2、可以保證必需的爐溫。燃料的理論燃燒

17、溫度提高后爐溫亦即提高，其輻射傳熱量與絕對(duì)溫度的4次方成正比，從而又可提高爐子的生產(chǎn)能力。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：空氣預(yù)熱溫度每提高100，約可提高爐子生產(chǎn)能力2% 。3、可以節(jié)約燃料。單獨(dú)預(yù)熱空氣、或空氣煤氣同時(shí)預(yù)熱時(shí)，燃料的節(jié)約率按式計(jì)算。j =100 % 式中 j 燃料節(jié)約率 (%) Q W 空氣或空氣與煤氣同時(shí)預(yù)熱時(shí)得到的物理熱（KJ/Nm3） Q y 煙氣帶走的熱量 （KJ/Nm3） Q d 燃料低發(fā)熱量 （KJ/Nm3）或（KJ/kg）預(yù)熱空氣、煤氣和爐料相當(dāng)于直接向爐內(nèi)回收一部分熱量，對(duì)強(qiáng)化燃燒和節(jié)約燃料有明顯的效果。一般認(rèn)為：每提高空氣預(yù)熱溫度100，可節(jié)約燃料5% 左右，是有效的節(jié)能手段，

18、投資回收期短，有高的經(jīng)濟(jì)效益。4、可以提高燃燒效率并降低鋼材燒損?？諝忸A(yù)熱后由于體積膨脹使氣體流動(dòng)速度加快，促使可燃物混合加強(qiáng)，混合物活性增加，從而能實(shí)現(xiàn)低氧完全燃燒并提高了燃燒效率。另外，在低氧燃燒情況下由于煙氣中氧含量減少，加火焰溫度有所提高，使鋼材在高溫狀態(tài)下停留的時(shí)間相應(yīng)減少，從而鋼材的氧化燒損量減少。下面圖示是某企業(yè)的設(shè)備安裝示意圖：五、總結(jié)無論何種形式的工業(yè)窯爐（抽屜窯、隧道窯、橫火焰窯、馬蹄焰窯、浮法窯等），經(jīng)溶化后，都有廢煙氣余熱經(jīng)煙道排放到大氣中，這部分的余熱如不加以回收利用，它既污染了環(huán)境又浪費(fèi)了能源，為了子孫后代和國(guó)家可持續(xù)發(fā)展，我們要積極主動(dòng)的回收利用這部分余熱，這樣即“節(jié)能”又“減排”凈化了環(huán)境。目前，余熱回收的技術(shù)是成功的，可行的，回收后的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益是可觀的，廣大企業(yè)是認(rèn)可的。下面就余熱回收提幾點(diǎn)建議：1、 作為用戶要根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況“因地制宜”的選則回收方案。即企業(yè)窯爐共有多大的余熱量，余熱回收后，所產(chǎn)物料如何使用等條件，來選取不同形式的余熱鍋爐。否則要“是以愿違”。2、 選擇的余熱回收系統(tǒng)（設(shè)備），它既要滿足“出力”要求，又要滿足運(yùn)行動(dòng)力“小”的要求，即是要降低運(yùn)行成本，我們不能是節(jié)約了“煤”浪費(fèi)了“電”，兩者要統(tǒng)籌考慮，不要偏重一方。3、 余熱回收系統(tǒng)（設(shè)備）的