论文总字数：24671字

摘 要

随着国家“十二五”对节能减排的深入推进，玻璃作为高能耗、高污染的行业被国家纳入控制范围之中，受玻璃生产特点和烟气特点的制约。一直以来，如何将窑炉的节能与减排结合起来，是一项有利于国家、有利于社会、有利于企业发展的重要课题。本文结合玻璃生产实例进行分析，提出有效的解决办法。

本课题以500t/d浮法玻璃生产线为例，利用蓄热室排出烟气的余热4.9×10⁷kJ/h，设计余热回收装置，产生过热蒸汽供发电用。

关键词：玻璃窑炉 余热锅炉 烟气 余热利用

500t/d Glass Furnace Horizontal Waste Heat Boiler Design

Abstract

With the deepening of the Twelfth Five Year Plan for energy saving and emission reduction, as the industry of high energy consumption and high pollution, glass is brought into the control scope of the country, and restricted by the characteristics of glass production and the characteristics of flue gas. All along, how to combine the energy saving and the emission reduction of the kiln is an important subject which is beneficial to the developmen of the country, the society and the enterprise. In this paper the case of glass production is analyzed and an effective solution is put forward .

In this paper 500t/d glass production line is taken as an example, with the waste heat 4.9×10⁷kJ/h of flue gas from regenerator is used, waste heat recovery device is designed, superheated steam is produced for electricity generation.

Key Words: Glass furnace, Waste heat boiler, Flue gas, Waste heat utilization

目　录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

　 1.1 背景 1

　　1.2 国内余热回收现状 1

1.3 国外余热回收现状 2

1.4 玻璃炉窑余热利用技术 2

1.4.1 余热利用的途径 3

1.4.2 玻璃炉窑余热发电技术 3

1.4.3 有机朗肯循环余热发电技术 6

1.4.4 制冷制热技术 7

1.5 余热锅炉 7

1.5.1 玻璃窑热管余热锅炉 8

1.5.2 蒸汽余热锅炉 10

1.5.3 燃料炉余热利用中的简易余热锅炉 11

1.5.4 余热锅炉运行过程中存在的主要问题 12

1.6 发展方向 12

1.7 结论 13

1.8 本课题的相关设计内容 13

第二章 计算余热锅炉设计说明书 15

2.1 热力计算 15

2.1.1 热平衡及蒸发量的计算 15

2.2 对流过热器设计 18

2.2.1 原始参数 18

2.2.2 热力计算与结构设计 18

2.2.3 流动阻力计算 24

2.3 蒸发器设计 25

2.3.1 原始参数 25

2.3.2 热力计算与结构设计 25

2.3.3 流动阻力计算 30

2.4 省煤器设计 31

2.4.1 原始参数 31

2.4.2 热力计算与结构设计 31

2.4.3 流动阻力计算 35

2.5 汽包设计 36

2.6 下降管和联箱 37

第三章 结语 39

第四章 参考文献 40

第五章 致谢 42

第一章 绪论

1.1 背景：

随着社会化大发展，能源短缺和环境污染严重的问题受到社会各界的高度重视，节能、减排、降耗己成为一个全球性的焦点话题^[1]。回收余热降低能耗对我国实现节能减排、环保发展战略具有重要的现实意义。同时,余热利用在对改善劳动条件、节约能源、增加生产、提高产品质量、降低生产成本等方面起着越来越大的作用,有的已成为工业生产中不可分割的组成部分^[2]。玻璃工厂是耗能大户，其中主要的耗能部分是玻璃窑炉(其耗能量占总耗能的75 %以上)^[3]。以500t/d浮法玻璃生产线为例，利用蓄热室排出烟气余热4.9×10⁷kJ/h，设置余热锅炉，可产蒸汽8～9t/h(0.6MPa)，由此可见回收能量相当可观。

以往认为虽然玻璃熔窑排出的废气量很大,温度却较低（在400 ～ 550℃）,不宜作其他用处,只能转换为一般低压蒸汽供生产、生活、或采暖使用。随着近几年技术的突破，玻璃窑炉烟气余热可用于发电。据不完全统计,自1978年到现在，已安装约430 台烟管式余热锅炉^[4]。本课题以500t/d玻璃生产线为例，利用蓄热室排出烟气烟气余热，设计余热回收装置，产生过热蒸汽供发电用。

1.2 国内余热回收现状：

近年来，工业余热的利用方法越来越多元化，越来越来高效，涌现了很多余热回收利用的新型装置和技术，例如热轮、热管^[5]。

我国有不少玻璃生产厂,回收窑炉烟气余热使用的还是烟管余热锅炉。 烟管式锅炉可以不停炉用蒸汽式清管机或钢丝刷清扫粘在烟管内的烟垢^[4]，一般采用对流换热结构，辐射较弱^[6]，但烟管式余热锅炉受壳体的限制。这种类型的余热锅炉在运行当中,出现了许多难以解决的问题。热管余热锅炉,作为当代先进的玻璃窑烟气余热回收设备,正在逐步取代已落后了的烟管余热锅炉,热管余热锅炉的节能效果十分显著^[7]。

以前利用玻璃生产余热的方法是在熔窑尾部设余热换热器来回收余热，余热换热器生产的蒸汽部分用来采暖，但是这些热负荷远远没有充分利用余热资源，在南方地区或以天然气为燃料的玻璃生产企业这种现象就更为突出。2004~2005年中国新型建筑材料工业杭州设计研究院对玻璃行业低温废气余热资源利用技术进行了大量的理论研究，认为采用纯低温余热回收技术和国产化的低温余热回收装备，完全可以利用玻璃行业的低温余热资源，应用于发电，截止目前已在全国范围内建设了约30座玻璃熔窑纯低温余热电站，根据电站运行情况证实该项目实施后可大量回收玻璃熔窑废气余热以节约能源、降低热耗。

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