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文献综述
一、能源背景现状
能源是重要的生产要素．人类的生产活动中由于增加了能源要素的投入而极大地提高了劳动生产率．推动了经济与社会发展。但是．过度依赖于不可再生能源以及能源资源的过度消耗又成为影响经济可持续发展和生态环境恶化的重要原因[1]。1996年国家计委发布了《中国节能技术大纲》，1998年国务院颁布实施了《节约能源法》[2]，并提出能源战略的基本内容是坚持节约优先[3]，把资源节约作为基本国策，坚持能源开发与节约并举、节约优先，积极转变经济发展方式，调整产业结构，鼓励节能技术研发，普及节能产品，提高能源管理水平，完善节能法规和标准，不断提高能源效率。提高能源效率是解决能源矛盾的重要出路。中国把提高能源效率作为当前及未来经济发展的重要目标之一。
近年来，随着我国国民经济的高速发展，玻璃工业得到快速发展，年平均产量增长高达15％以上，到2009年底平板玻璃的年产量已超过5.79亿多重箱，浮法玻璃生产线215条，平板玻璃产量已连续20多年位居世界第一。玻璃工业是典型的高耗能产业。国内典型的日产量为300～900t的玻璃窑，每天的重油耗量为56～134t，玻璃液耗能量为7733～5900kJ/kg。燃料在玻璃业内燃烧释放热量当中，约30％～40％的热量随烟气带走，造成严重的能量损失[4]。玻璃窑烟气余热回收的潜力巨大，是有效降低玻璃生产综合能耗的有效途径。玻璃窑余热锅炉的研究与应用成为玻璃制造行业中刻不容缓的工作。
二、玻璃窑余热锅炉的行业特点和发展趋势
1.余热锅炉行业的发展
余热资源又称废热资源，是指某种特定的设备或系统排出的可以热能形式回收的能量，属于二次能源[5]。它广泛存在于工农业生产中，遍及冶金、石化、机械、玻璃、造纸等方面。据统计，工业生产中使用的各种炉窖，如加热炉、转炉、沸腾焙烧炉、回转窑等都耗用大量燃料，热效率却很低，一般只有30％左右，而高温烟气、高温炉渣等带走的热量却高达40％～60％。其中冶金方面，可利用余热约占燃料消耗量的1／3，机械、玻璃、造纸等方面占15％以上[6]。目前，全国能源利用效率(截至2008年底)不到32％，比先进国家约低10个百分点；若考虑开采、运输，我国能源系统总利用效率不到12％，也就是说，能源可采储量变成终端用能的只有约l／l0，约90％的能源在转换过程和终端利用过程中损失(或浪费)掉[7]。如果能有效利用这些余热，则可节约大量能源，减少大气污染，提高产量，降低成本，改善劳动条件，节省占地面积等等。可见，随着工业的发展．科学技术水平的不断提高，余热利用技术必将发挥越来越重要的作用，成为工业生产不可分割的重要组成部分。但是，我国目前的余热利用技术与世界先进水平的还有一定差距，所以在十一五节能减排的总体趋势下，大力开展余热回收工作对我国国民经济的发展具有重要意义。
2.余热锅炉行业的特点
从2007年9月，国内玻璃行业首条玻璃熔窑烟气余热发电工程项目成功并网发电至今，全国玻璃行业余热发电项目上马30多个，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。玻璃窑纯低温余热发电是利用玻璃生产过程中产生的废气余热资源，通过建设余热发电站进行热能回收，进而将其转变为清洁电能，可提高燃料利用率5％左右[8]。同时，余热发电设备还对废弃烟气有一定的降尘作用。玻璃熔窑纯低温余热发电的技术核心是余热锅炉是否能够产生足够汽轮机使用的高品质的过热蒸汽。因此，余热锅炉是低温（500℃以下）余热回收装置，它的换热率和运行状态将直接影响电站的发电功率。
我国玻璃行业所使用的燃料种类主要有重油、天然气、石油焦粉等。原料在高温池炉中熔化，正常燃烧时炉内温度在1500～1600℃，蓄热室后烟气温度有350～500℃。烟气中的主要有害成分是硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、氟化氢(HF)、含硅等烟尘，硫氧化物主要是以SO2的形式存在[9]，因此余热锅炉要克服以下问题：（1）积灰严重。玻璃窑常采用的石油焦或重油作为燃料，产生的灰份具有极大的黏性，挂在蒸发管束上不宜落下。原锅炉本身自带的敲击式振动除灰方式的实际除灰效果不明显，管壁上方仍有较多的积灰。因管道积灰较多，锅炉热交换率严重下降，直接影响产汽量。（2）腐蚀严重。余热烟气含硫量偏高，锅炉低温段若低于硫的露点，易发生结露现象，出现酸腐蚀。操作工在清灰时用水进行冲洗，若不及时启炉就会发生管道腐蚀现象。（3）给水泵运行不稳定。因给水泵的供水来自除氧器，除氧器是自除氧方式，利用锅炉自身加热进行除氧，压力、温度不稳定，导致给水泵的运行工况经常变化，给水泵因此出现常修常坏的现象[10]。对于玻璃窑出现的状况，我们要从以下方面进行研究：（1）尽量采用煤气、天然气、低硫焦等含硫量低的燃料，不但对玻璃品质有保证，还对玻璃窑、蓄热室、余热锅炉、脱硫系统等设备运行有好处。（2）积极寻找适合的锅炉清灰系统。从水泥窑借鉴来的机械振打清灰方式，并不太适合玻璃窑余热锅炉。主要原因是玻璃窑燃料含硫量高，黏性大，不易脱落。其它清灰方式都可以逐步摸索使用。例如：钢珠清灰、过热蒸汽吹灰、压缩空气吹灰、激波清灰等方式。（3）将除氧器由锅炉自除氧方式改为集中除氧。外部加热方式保证除氧器运行参数稳定，进而保护给水泵的稳定运行。（4）减少锅炉用水冲洗次数，提高锅炉排烟温度，减少蒸发管束腐蚀发生。（5）尽量让锅炉在正常设计的参数下运行，减少低负荷运行时间。（6）加强运行人员及维护人员的责任心，及时对余热锅炉进行维护保养。
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