案例说明热管余热锅炉在玻璃窑炉烟气余热回收中的应用

Sunshine!

案例说明热管余热锅炉在玻璃窑炉烟气余热回收中的应用

1   玻璃企业余热回收利用现状
玻璃企业普遍存在大量余热资源，包括烟气余热、炉体散热、高温产品余热、冷却介质余热、废气和废料余热等。其中烟气余热几乎占燃料消耗量的1/3以上，占余热资源的一半以上，是主要的余热资源。烟气余热温度高且热量集中，回收相对容易。目前烟气余热回收利用中，回收后的能量主要用于预热助燃空气、预热燃气和生产热水和蒸汽。各个企业高温烟气余热的利用情况较好，而中低温烟气余热回收利用率较低。如通过空气预热器后400~500 ℃的中温烟气大部分企业没有回收，至于温度更低的300 ℃以下的低温烟气更是没有充分利用。这部分热量白白排入空气中，不但造成了能源的巨大浪费，而且造成了环境的热污染。随着全社会对节能减排的提倡和企业对节能降耗越来越重视，为降低成本，充分利用排掉的烟气中的热量是每一个玻璃企业研究的课题之一。一些企业也因此做了烟气回收和利用尝试，并取得不错的效果。

（某玻璃企业玻璃窑炉烟气余热回收案例）

2   余热利用原则和方法
余热的回收利用，要求在工艺上需要，技术上可行，经济上合理，并且保护环境，因此要做到余热的有效回收不是件简单的事。
2.1  余热回收原则

玻璃窑炉余热回收方法总体可分为两大类：热回收（直接利用热能）和动力回收（转变为动力或电力后再用）。从回收技术难易程度看，利用余热锅炉回收高温余热比较容易，回收低温余热则比较困难。在回收余热时，首先应考虑到所回收余热要有用处和在经济上比较划算。如为了回收余热所耗费的设备投资甚多，而回收后的收益又不大时，就得不偿失了。通常进行回收余热的原则如下。
（1） 余热应优先由本设备或本系统加以利用。如预热助燃空气、预热燃料等，以提高热效率，降低燃料消耗。
（2） 在余热无法回收用于加热设备本身，或用后仍有部分可回收时，应用来生产蒸汽或热水，以及产生动力等。
（3） 要根据余热的种类，排出的情况，介质的温度、数量及利用的可能性，进行综合热效率及经济可行性分析，决定设置余热回收利用设备的类型及规模。

（某玻纤企业玻璃窑炉烟气余热回收案例）

2.2  玻璃企业烟气余热回收主要途径
（1） 热管技术的应用。热管技术简单说是一种高效传热技术，在一个抽成真空的封闭的体系内，依赖装入内部的流体的相态变化（液态变为汽态和汽态变为液态）来传递热量的装置，其具有高效传热的特点。利用热管余热锅炉可以回收烟气热量，用于产生蒸汽或热水（对于一般企业蒸汽更好利用，因此一般用于产生蒸汽）。一般热管结构及工作过程是：热管在热源部分的称为蒸发段，放在冷却部分的称为冷凝段，热侧流体为烟气，冷侧流体为水，两端之间有隔离层。蒸发段工质吸热由液体变成气体，发生相变，吸收汽化潜热。在管内毛细压差作用下，气体携带潜热由蒸发段流到冷凝段，把热量传递给管外的冷流体，放出潜热凝结，管内工质由气体凝为液体，在重力的作用下，又回流到蒸发段，继续吸热汽化。如此反复循环，通过工质的相变使得热管高效快速传递热能。对于玻璃窑炉热管技术烟气余热回收，一般可应用以下两种形式：①在玻璃窑炉蓄热室底部500 ℃以下部位安装余热回收装置，利用辐射换热的原理，充分回收烟气的热量，生产出饱和蒸汽。②在玻璃窑炉的烟道旁边设置旁路，安装热管式余热回收装置，可以把烟道中250～300 ℃低温废气的余热回收，生产出饱和蒸汽。产生的蒸汽一般可以用于以下几种途径：
①将两处产的饱和蒸汽经过蓄热室顶部夹墙里的蒸汽过热器进行过热，可以达400℃以上，用以雾化重油，去掉压缩空气，达到节电的目的。
②用作加热重油或天然气汽化剂，去掉外供蒸汽，达到节能的效果。
③将余热锅炉产出的饱和蒸汽，可以用以吹扫烟道，封阻煤气铅封，去掉外供蒸汽。
④除了完全满足生产用汽外，还有部分余汽可以用于生活使用（取暖、洗浴等）。
（2） 利用吸附制冷或吸收式制冷技术。吸附制冷或吸收式制冷都是以热能为动力获得冷量的制冷方式，尤其使用余热更为经济合理，在烟道上安装吸附式或吸收式制冷设备，利用余热获取的冷水可用于中央空调冷源或作为设备冷却等其它用途。但这种方式必须协调好制冷、余热、用户及冷量存储等各方面的关系，一般投资改造费用较高，难度相对较大。
（3） 结合热泵技术，把低温热能转化为高品位热能并加以利用。热泵技术是遵循逆卡诺循环原理消耗部分电能把低温热能转化为高温热能的一种方式，可产生高温蒸汽用于蒸汽透平发电，或者直接驱动透平空压机、风机、水泵等机械。通过热泵技术，把不易利用的低温热能提升为高温热能加以应用，可以更充分地利用余热资源。但这种方式要消耗一定的电能，因此事先要综合考虑，进行经济效益分析，避免“得不偿失”。
以上几种方式中热管技术应用最多，技术也最成熟，是目前主要的应用方式，其它两种方式结构较复杂，改造费用较高，难度较大，目前还没有较成功的案例。但随着人们对余热资源的越来越重视和技术的不断进步，应用将越来越成熟，应用方式也将越来越多。

（某玻璃企业玻璃窑炉烟气余热回收案例）

3   案例说明安装热管余热锅炉的尝试及效果
1）某玻纤企业玻璃窑炉烟气余热利用项目
该公司一台玻璃窑炉烟气温度400℃，原来无余热回收装置，这部分热量没有利用直接排入空气中了。在前些时候的窑炉安装环保设备改造中，在烟道旁路上加装了我公司生产的热管余热锅炉用来生产蒸汽，烟气流量 41494Nm3/h，产1.25Mpa 饱和蒸汽过热到 300℃，低温省煤器热水从 15℃加热到 104℃，中温省煤器热水从 104℃加热到 140℃。以此计算，每小时可产生过热蒸汽3.5t以上，按过热蒸汽230元/t计算，1年可创造效益563.5万元。对于产生的蒸汽，我们除代替外供蒸汽用于工艺加热外，剩余部分还用于生活使用。该项目的实施，不但为企业创造了十分可观的经济效益，而且有很好的环保效益。
系统流程图

2）某精细化工企业玻璃窑炉余热回收项目

该公司1台玻璃窑炉，烟气温度360℃，烟气流量30000Nm3/h，在旁路烟道上加装热管式余热锅炉及热管式换热器，烟气温度从360℃降到199.7℃，每小时回收187万Kcal的热量，可产0.6MPa 158.84oC饱和蒸汽2.7t/h。该项目的实施，回收利用工业炉窑的排烟热能，进行余热回收，可提高企业的能源利用率；余热回收所产蒸汽直接用于各生产环节，减少自产或外购蒸汽，降低单位生产成本；可以缓解能源供应紧张的局势、减少污染物的排放；企业建设余热回收可提高企业的经济效益，减少大气污染物的排放，实现经济效益、环保效益和社会效益多赢的局面，符合循环经济。
系统流程图

4  结论
玻璃企业普遍存在大量余热资源，目前重视程度还不够，许多还没能有效加以利用。相信随着人们对烟气余热回收的越来越重视和技术的不断进步，余热回收必定可为企业带来越来越大的经济效益和社会效益。

内容来源：烟气余热利用