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3 玻璃鋼化過程中氣體余熱回收利用
3.1 玻璃鋼化過程中的余熱資源特點和能耗分析
余熱資源屬于二次能源,是一次能源或可燃物轉(zhuǎn)換后的產(chǎn)物,或是燃料燃燒過程中所發(fā)出的熱量在完成某一工藝過程后剩余的熱量,這些低品位的能量仍有被利用的價值。按照溫度高低分類,工業(yè)余熱一般分為600 ℃以上的高溫余熱,230~600 ℃的中溫余熱和230 ℃以下的低溫余熱3種;按照來源,工業(yè)余熱又可分為煙氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、化學(xué)反應(yīng)熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱,以及可燃廢氣、廢料余熱。在玻璃鋼化爐中,一般有95%的熱量被玻璃帶走,有3%左右的熱量通過鋼化爐頂部的排氣口排出,其余的熱量通過鋼化爐爐體散失到大氣環(huán)境中。然而玻璃帶走的熱量在玻璃急速均勻冷卻的時候由冷風(fēng)快速帶走,這部分余熱溫度相對較低,屬于低溫余熱,余熱利用難度很大。因此,大部分企業(yè)都將冷卻玻璃的氣體直接排入大氣。以厚度為1mm、長寬為1m的玻璃為例,將玻璃加熱到玻璃鋼化需要的溫度630 ℃,1mm厚的玻璃單位面積需要的熱量為1248kJ,若玻璃鋼化爐的加熱效率為95%,則鋼化爐耗能為1313.68kJ。然而,物理鋼化玻璃方法要求玻璃厚度較薄都在3mm以上,那么1m2的鋼化玻璃較少消耗3941kJ的熱量(約為1.1kW/h),由玻璃帶到冷卻區(qū)的能量為1kW/h。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2013年1至10月,全國鋼化玻璃的產(chǎn)量為2.6億m2。2012年1至11月,全國鋼化玻璃的產(chǎn)量達(dá)2.71億m2?梢,我國每年用于生產(chǎn)鋼化玻璃的電能為一座中大型火電廠一年的發(fā)電量,并且鋼化玻璃的需求量還在逐年增加,給我國的電力生產(chǎn)帶來巨大壓力。
3.2 玻璃鋼化過程中余熱回收利用的方法
根據(jù)能量守恒定律,玻璃鋼化過程中所消耗的能量較終全部被轉(zhuǎn)移到大氣中,如果能回收利用其中的一小部分,則不僅可以節(jié)約能源,而且對環(huán)境保護也將起到很大的作用。針對余熱資源的特點,目前可以將工業(yè)余熱利用技術(shù)分為熱交換技術(shù)、熱功轉(zhuǎn)換技術(shù)、余熱制冷制熱技術(shù)。玻璃鋼化過程中產(chǎn)生的余熱大部分為低溫空氣余熱,與煙氣相比,這樣的余熱具有干凈、清潔無腐蝕等優(yōu)點,完全可以用來生產(chǎn)生活熱水、余熱制冷制熱、干燥等。從鋼化爐頂部排氣口排出的高溫氣體可以用來預(yù)熱玻璃,提高了玻璃的初始溫度,減少玻璃鋼化爐的能耗。就目前國內(nèi)的余熱回收技術(shù)而言,玻璃鋼化過程中產(chǎn)生的余熱用途需求有限,是不能完全回收利用全部的低溫余熱資源。
3.2.1余熱空氣干燥
傳統(tǒng)的物理鋼化玻璃方法普遍采用空氣冷卻加熱后的玻璃。針對不同厚度的玻璃,相應(yīng)的風(fēng)速和風(fēng)壓都控制在不同范圍,在玻璃鋼化冷卻過程中,由于產(chǎn)生的熱風(fēng)非常潔凈,可以用來干燥物料而不需要更多的能量轉(zhuǎn)化和動力補充。對于廢棄熱風(fēng),一方面可以用來快速風(fēng)干清洗過的玻璃,在節(jié)約能源的同時,縮短玻璃干燥的時間,提高生產(chǎn)效率;另一方面可以將冷卻玻璃時放出的熱空氣收集起來,用做物料干燥,例如農(nóng)產(chǎn)品、藥材、木材、煙葉等等及需要干燥的物品,不僅回收熱量簡單,對廢熱的回收也更加有效,進一步提高能量回收率和能量利用率。
3.2.2余熱氣體制取生活和生產(chǎn)熱水
在玻璃鋼化之前需要將玻璃清洗干凈,因為玻璃表面是否干凈將直接影響鋼化玻璃的質(zhì)量,熱水清洗的效果明顯比冷水清洗的效果好。因此,鋼化玻璃廠就需要更多的熱水,可以通過回收余熱方法給鋼化玻璃生產(chǎn)企業(yè)提供更多的熱水,這必將節(jié)約大量的能源。方法是將余熱氣體引入余熱鍋爐,將氣體熱能轉(zhuǎn)化為水蒸氣熱能,產(chǎn)出的熱水可以用做清洗玻璃、沐浴用水及其企業(yè)和周邊居民的生活熱水。
3.2.3余熱氣體制冷
在炎熱的夏季,企業(yè)的辦公場所都需要冷氣,玻璃鋼化企業(yè)可以通過低溫余熱制冷技術(shù)利用平時無用的余熱氣體制取冷量。這樣不僅可以節(jié)約電能,還減少了企業(yè)對環(huán)境的熱污染。余熱制冷技術(shù)是采用吸收式或吸附式制冷系統(tǒng)消耗熱能來實現(xiàn)制冷的,工質(zhì)為流動性良好的溴化鋰水溶液,一般可以利用80~250 ℃的低溫余熱。其方法是,將玻璃玻璃鋼化爐釋放的高溫氣體和冷卻玻璃時產(chǎn)生的溫度較高的氣體引入余熱回收設(shè)備中制備熱水,然后利用吸收式制冷機制取0 ℃或5 ℃以上的冷凍水。吸收式制冷一般采用溴化鋰的水溶液作為吸收劑,以相變的形式進行換熱,從制冷循環(huán)中可以看出,系統(tǒng)的主要用電設(shè)備是溶液泵,減少了大功率耗電設(shè)備,從而節(jié)約了大量的電能。
4 結(jié)語
玻璃鋼化過程需要消耗大量的電能,產(chǎn)生大量的廢熱氣體。對玻璃鋼化過程中主要的耗能設(shè)備進行技術(shù)改進和余熱空氣的回收利用,不僅使單位玻璃生產(chǎn)的電耗成本得到降低,而且還提高了全廠的能源利用率,減少對大氣環(huán)境的熱污染,同時還能發(fā)展附加的產(chǎn)業(yè),有利于玻璃深加工企業(yè)周圍形成產(chǎn)業(yè)鏈。
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