玻璃窑余热锅炉发电能力影响因素的研究.docx

玻璃窑余热锅炉发电能力影响因素的研究李国栋（河北南玻玻璃有限公司，河北廊坊０６５６００）摘要：本文系统阐述了玻璃窑余热发电系统的基本组成和传热原理，深入研究了余热锅炉受热面的传热、受热面的布置、换热面面积等对蒸汽产量和余热电站发电能力的影响，探讨如何提高余热锅炉的蒸汽产量。关键词：玻璃窑；余热锅炉；发电能力；影响因素；研究中图分类号：ＴＱ１７１文献标识码：ＡＳｔｕｄｙｏｆｇｌａｓｓｆｕｒｎａｃｅｗａｓｔｅｈｅａｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍＬＩＧｕｏ－ｄｏｎｇ（ＣＳＧＨＯＬＤＩＮＧＣＯ．，ＬＴＤ，ＬａｎｇｆａｎｇＨｅｂｅｉ０６５６００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｎａｌｙｚｅｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆＧｌａｓｓＦｕｒｎａｃｅＷａｓｔｅＨｅａｔＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＳｙｓ－ｔｅｍ，ａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｏｓｔｅａｍｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｗａｓｔｅｈｅａｔｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙ，ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｗａｓｔｅｈｅａｔｂｏｉｌｅｒｓｔｅａｍｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｉｎｅｆｆｅｃｔｔｏＥｎｅｒｇｙｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄＲｅｄｕｃｅｅｍｉｓ－ｓｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧｌａｓｓＦｕｒｎａｃｅ；ＷａｓｔｅＨｅａｔＢｏｉｌｅｒ；ＧｅｎｅｒａｔｉｎｇＣａｐａｃｉｔｙ；Ｆａｃｔｏｒｓ；Ｒｅｓｅａｒｃｈ玻璃窑余热发电回收玻璃窑炉排出的废气热能，将其转变为清洁能源电能，使玻璃生产装置的燃料热量利用效率能够提高５％左右。余热电站的发电量能够满足玻璃生产线用电量的６０％到８０％以上。自从２００７年９月我国首条玻璃熔窑烟气余热发电项目的成功实施以来，国内外学者和技术人员不断改进和完善，并在业内逐步推广［１－３］。玻璃窑余热电站的热力设备主要由余热锅炉和汽轮发电机组组成，余热锅炉用来吸收烟气的废热，生产过热蒸汽，是提高热能利用效率的关键设备，它的受热面传热效果、有效传热面积是影响蒸汽产量和发电功率的直接因素。本文对影响余热锅炉的相关原因进行了分析，指出了提高余热锅炉蒸汽产量和提高余热电站发电能力的途径，对改善玻璃窑余热发电能量利用效率具有一定的指导意义。收稿日期：２０１３－０５－１０作者简介：李国栋（１９７５－），男，河北永清人，工程师，主要从事玻璃窑余热发电的研究与应用．４８河北省科学院学报２０１３年第３０卷传热方式１对流对流是在需要传热的流体和相对固定的设备壁面之间，流体与壁面接触并发生相对运动，因两者温度不同导致的热量交换形式。对流换热系数是表达对流传热能力的比例系数，影响该参数的因素有：流动介质和设备壁面之间的相对流速，流动介质的物理状态，设备壁面的状态等，二者的相对速度和流动介质是否发生汽液状态转变是影响最明显的因素。１．１导热导热发生在不同部位存在温差的物质内部，或者存在温差的相互接触的不同物质之间。导热系数用来表征物质的导热能力大小，是物质的固有属性，一般情况下，金属的导热系数明显高于非金属物质。１．２辐射辐射传热是非直接接触的物质之间，以电磁波的形式来传播热量，其传播途径为直线传播，传播速度最快。物质的温度大于绝对温度时，就能够以辐射的形式向外传播热量。某个物质通过辐射吸收的热量，是各个物质之间辐射热量的差额。１．３传热原理２现实生产中的传热过程，是在热流体、设备壁面、冷流体之间进行的，热流体的热量通过对流、传导、辐射三种方式通过设备壁面传输到冷流体上，使冷流体获得热量。余热锅炉内发生的传热过程也是这样发生的，换热管壁外面是高温烟气，烟气的热量通过管壁传给管内的锅炉水或者蒸汽，热量传递的公式：Ｑ＝Ｋ×Ｈ×ΔｔＱ代表传热量，单位焦耳；Ｈ代表受热面积，单位为ｍ２；Ｋ代表传热系数，单位是ｗ／（ｍ２·Ｋ）；Δｔ代表温压（即温差），单位是℃。提高发电量主要途径３增加余热电站的电能产量，和余热锅炉直接相关的因素是，在废气参数一定的情况下，余热锅炉能够获得更高的蒸汽产量和温度、压力。玻璃窑烟气具有以下特点：烟气灰尘含量较低，但细密，颗粒小，粘附能力强，清灰困难；玻璃窑大多有换火操作，烟气流量和温度存在周期波动；玻璃窑产量波动时，窑炉漏风情况变化时，能够导致烟气流量和温度发生较大范围的波动，尤其是随着窑炉运行时间延长，烟气流量和温度可能会达到１０％以上的上涨。根据玻璃窑烟气参数和特点，玻璃窑余热锅炉可以采取以下措施来增加蒸汽产量、提高蒸汽温度和压力的目的。提高传热系数玻璃窑余热锅炉运行实践表明，余热锅炉换热面上的积灰能够大幅度降低换热面的传热系数，对蒸汽产量产生明显影响。如果不采取合理的锅炉清灰方式，蒸发量随着运行时间延长，会明显下降：积灰严重时，运行一个月左右，蒸发量能够下降２５％。高效的清灰装置是余热锅炉保持较高的传热系数的重要保障。机械振打清灰装置广泛应３．１第３期李国