本发明专利技术公开了一种利用石英玻璃生产余热进行发电和供暖的装置和方法，是在采暖期，玻璃隧道窑排放的高温烟气一部分进入换热器，将部分热量传递给冷却水，升温后进入厂区建筑地板下的盘管中，为厂区建筑供暖；另一部分高温烟气进入低温发电机组的蒸发器中，将热量传递给发电介质，进入发电机组的膨胀机膨胀作功，拖带发电机发电，作功后的低压发电介质进入冷凝器冷凝放热，升温的冷却水送至冷却塔冷却后循环使用；在非采暖期，玻璃隧道窑排放的高温烟气全部进入低温发电机组，转化成电力输出，以实现厂区建筑的零能耗，减少环境污染和热污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用低温双循环发电和地板辐射采暖回收利用工业余热的装置和方法，特别是涉及一种应用于石英玻璃生产工艺中，回收利用玻璃隧道窑排放的废热气体进行发电和供暖，以实现厂区建筑零能耗的装置和方法。
技术介绍
能源与环境问题已经成为世界各国面临的首要问题，能源短缺和能源消费引起的环境污染已成为制约全球经济增长与社会进步的重要障碍。伴随国民经济高速发展，我国已成为世界第二大能源消费国，能源短缺问题日益严重。工业余热资源被视为继煤、石油、天然气、水力之后的第5大常规能源。余热资源十分丰富且广泛存在于各种生产过程中，特别是在煤炭、石油、钢铁、化工、建材、机械和轻工等行业，据调查，我国工业余热量占工业燃料消耗量的17%-67%，其中可回收率达60%以上。目前我国工业余热回收利用率只有30%，远远落后于国际先进水平，大量各种形式的余热资源被直接浪费。所谓工业余热利用是指回收工艺生产中排放的高于环境温度的液态(冷却水等)、气态(高温烟气)、固态(高温钢材等)物质所载有的热能并加以利用的技术，这一技术一方面能减少热污染及环境污染，另一方面可以降低高品位能源消耗，达到节能减排减资等多重目的，也利于能源的可持续发展。因此，分析各生产工艺过程中可采用的节能技术与设备，突破技术瓶颈，开发相关技术与设备，并与工艺生产技术进行耦合利用，是各工业行业迫切需要解决的关键问题，也是实现节能减排战略目标的主要手段之一。此外，建筑运行能耗约占我国能源消费总量的20%，其中采暖通风和空调能耗在建筑运行能耗中所占比例超过60%，由此可见，建筑节能势在必行。若能将生产工艺中的余热回收利用，部分余热供厂区建筑采暖，部分余热转化为电力输出供厂区建筑自用电，将实现厂区建筑的零能耗。然而对于160°C以下的热能资源，当前的发电技术仍存在很多难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结合石英玻璃生产工艺，，一部分余热经过提取给厂区供暖，一部分余热化为电力输出供厂区建筑自用电，以实现能源的梯级利用和厂区建筑的零能耗，进而提高能源的利用率，减少环境污染和热污染。现有石英玻璃生产工艺中，玻璃隧道窑排放的400°C的高温烟气被直接排放大气，大量的余热未被利用，造成了严重的热污染和环境污染。本专利技术拟用400°C的高温烟气热量实施发电和厂区建筑的供暖，以实现能源的梯级利用。其方法是在冬季采暖期，玻璃隧道窑排放的400°C高温烟气一部分进入换热器，将部分热量传递给冷却水，使烟气温度降至50°C，冷却水温度由40°C升至45°C，升温后的水进入埋置于厂区建筑地板下的盘管中，为厂区建筑供暖；另一部分高温烟气进入低温发电机组的蒸发器中，将热量传递给发电介质，高温烟气被冷却至50°C，升温后的高压气态发电介质进入发电机组的膨胀机膨胀作功，拖带发电机发电，作功后的低压发电介质进入冷凝器冷凝放热，将热量传给循环的冷却水，升温的冷却水送至冷却塔冷却后循环使用；在非采暖期，玻璃隧道窑排放的高温烟气全部进入低温发电机组，转化成电力输出。本专利技术利用石英玻璃生产余热进行发电和供暖的装置由低温发电机组和供暖装置两部分构成。其中，所述的供暖装置由换热器和加热盘管组成，换热器的壳程与石英玻璃隧道窑烟道连通，加热盘管埋置于厂区建筑的地板下，与换热器的管程形成循环回路。所述的低温发电机组由蒸发器、膨胀机、工质泵、发电机、冷凝器和冷却塔组成，蒸发器的壳程进口连接石英玻璃隧道窑烟道，壳程出口与大气连通，工质泵出口与蒸发器管程进口连接，蒸发器管程出口连接膨胀机工质进口，膨胀机工质出口连接冷凝器壳程进口，冷凝器壳程出口与工质泵进口连接；所述发电机与膨胀机连接，由膨胀机带动作功；冷凝器的管程与冷却塔形成循环回路，并在循环回路上设置有循环水泵。在非采暖期时，将供暖装置关闭，玻璃隧道窑排放的高温烟气全部进入低温发电机组中，转化成电力输出供厂区建筑自用电。本专利技术利用石英玻璃工艺生产中隧道窑排出的余热用于发电和供暖，隧道窑排出的烟气温度高达400°c，利用后的烟气温度降至50°C。发电机组输出的电力用于工厂区建筑自用电，厂区供暖也通过提取隧道窑的余热来实现。全部过程不破坏原生产工艺的要求，节省了大量的矿物能源，降低高品位能源的消耗，实现厂区建筑的零能耗，减少环境污染和热污染，达到了节能减排的目标。附图说明图1是本专利技术利用石英玻璃生产余热进行发电和供暖装置的结构示意图。图中:1_玻璃隧道窑烟道；2_换热器；3_加热盘管；4_厂区建筑；5_蒸发器；6-膨胀机；7_冷凝器；8_工质泵；9_循环水泵；10_冷却塔；11_发电机。具体实施例方式本专利技术实施例拟用400°C的高温烟气热量实施发电和厂区建筑的供暖，实现能源的梯级利用。如图1所示，冬季采暖期，玻璃隧道窑烟道I排放的高温烟气(400°c)—部分进入换热器2放出部分热量，烟气的温度降到50 V。冷却水的温度由原来的40°C升至45 V，升温后的水进入埋置于地板下的加热盘管3中，加热整个地板，通过地面均匀地向室内辐射散热，从而为厂区建筑4供暖。玻璃隧道窑烟道I排放的高温烟气另一部分进入低温发电机组的蒸发器5，热量被发电介质带走，高温烟气被冷却至50°C。升温后的高压气态发电介质进入发电机组的膨胀机6膨胀作功，作功后的低压发电介质进入冷凝器7冷凝放热，将热量传给循环的冷却水。液化的发电介质再进入高压工质泵8加压，之后再进入蒸发器5循环运行。膨胀机6在运转的同时拖带发电机11发电，输出的电力供厂区建筑4使用。冷凝器8中吸收发电介质的热量而升温的冷却水，经循环水泵9送至冷却塔10，将冷却热释放后循环使用。以某石英玻璃工厂为例，其工厂生产工艺中，一条玻璃隧道窑产生的高温烟气为4000C，焓值为685.04kJ/kg,排放量30000m3/h，密度为0.52kg/m3三条玻璃隧道窑的排放量为90000m3/h，将其冷却降至50°C后排放，50°C烟气焓值为323.63kJ/kg。采用本专利技术装置后，产生的余热回收利用，冬季采暖期，一部分余热经过提取给厂区供暖，一部分余热转化为电力输出供厂区建筑自用电，非采暖期，余热全部转化为电力输出供厂区建筑自用电，实现了能源的梯级利用和厂区建筑的零能耗。现有产区建筑面积10000m2，取建筑单位面积热指标为50w/m2，则建筑总热负荷为500kW。如果冬季供暖期为120天，计算可得采暖期供暖用热量折合隧道窑中高温烟气为9630m3/h，剩余的烟气为80370m3/h。剩余烟气热量进入发电机组实施发电，假设发电热效率为10%，则发电功率为417kW，发电机组日运行时间24h，供暖期内发电量为1201859kW*h。非供暖期，高温烟气全部进入发电机组实施发电，假设发电热效率为10%，则发电功率为467kW。非供暖期每年按210天计算，发电机组日运行时间24h，则发电量为2355253kW.h。总计年发电量等于3.56X IO6 kW.h。按当地电价0.6元/度计算，每年经济效益可达224万元。除此之外，必将产生巨大的环境效益和节能效果。经折算，每年可节省标煤1422吨，CO2减排量3100吨，SO2减排量96吨，氮化物减排量为47吨。权利要求1.利用石英玻璃生产余热进行发电和供暖的方法，其特征是在采暖期，玻璃隧道窑排放的400°c高温烟气本文档来自技高网...
【技术保护点】
利用石英玻璃生产余热进行发电和供暖的方法，其特征是在采暖期，玻璃隧道窑排放的400℃高温烟气一部分进入换热器，将部分热量传递给冷却水，使烟气温度降至50℃，冷却水温度由40℃升至45℃，升温后的水进入埋置于厂区建筑地板下的盘管中，为厂区建筑供暖；另一部分高温烟气进入低温发电机组的蒸发器中，将热量传递给发电介质，高温烟气被冷却至50℃，升温后的高压气态发电介质进入发电机组的膨胀机膨胀作功，拖带发电机发电，作功后的低压发电介质进入冷凝器冷凝放热，将热量传给循环的冷却水，升温的冷却水送至冷却塔冷却后循环使用；在非采暖期，玻璃隧道窑排放的高温烟气全部进入低温发电机组，转化成电力输出。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张于峰，赵保明，邓娜，于晓慧，董胜明，贺中禄，张彦，张世顺，
申请(专利权)人：山西易通环能科技集团有限公司，天津大学，
类型：发明
国别省市：
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