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卡诺电池在玻璃窑炉低品位余热利用中的展望.pdf
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1、创新卡诺电池在玻璃窑炉低品位余热利用中的展望唐迪1韩晓2中建材玻璃新材料研究院集团有限公司1安徽蚌埠2 330 10中建材(蚌埠)光电材料有限公司2 安徽蚌埠2 330 30摘要:本文结合一种新型的大规模物理储电技术-关键词:玻璃窑炉;低品位余热;卡诺电池;节能;热利用一卡诺电池技术,对玻璃熔窑中低品位的余热利用进行浅析。Prospect of Carnot Cell in Utilization of Low Grade Waste-heat Glass FurnaceTang Di Han XiaoCNBM Research Institute for Advanced Glass Mat
2、erials Co.,Ltd.Bengbu Anhui 233010CNBM(Bengbu)Photoelectric Materials Co.,Ltd.?Bengbu Anhui 233030Abstract:This paper briefs on low grade waste-heat utilization of glass furnace by means of a new type of large-scalephysical storage technology-Carnot cell technology.Key words:Glass furnace;Low grade
3、waste-heat;Carnot cell;Energy conservation;Heat utilization蓄冷单元阵列1前言进入2 1世纪以来,全球温室效应的持续恶化迫使各国采取措施降低各类污染物的排放。新一轮能源技术革命成果不断挑战传统能源的基础和主体地位,绿色低碳已经成为当今世界能源发展的主旋律。而能源的高效利用也已成为全球共识。作为与石油、钢铁等并列的能源依赖型高耗能行业,玻璃领域的节能降耗尤为重要。玻璃生产线的三大热工设备熔窑、锡槽、退火窑所产生的余热保有量较大。据了解,窑炉在生产过程中超过30%的能耗会以废热的形式被烟气带走,目前通用的余热发电技术虽可利用大部分废热,但在
4、余热发电后烟气排放温度仍为170左右,仍有较大利用空间。此外,退火窑产生的余热由于品位较低,目前一些产线仍处于全部对空排放状态,在造成能源巨大浪费的同时,同样形成对环境的热污染。因此,如何实现对玻璃熔窑中低品位余热的利用是本文讨论的重点。卡诺电池技术又称热泵储电技术,作为一种新型的大规模物理储电技术,其具有成本低、储能密度高和不受地理条件限制等优点,可显著高效利用低品位余热,具有广阔的研究价值和应用前景。卡诺电池系统通常由压缩机、膨胀机、蓄热器和储冷器组成,如图1所示。其工作原理为,在储能时通过逆向布雷顿循环(热泵循环)将热能从储冷器内部“抽出”至储热器,并存储冷能与热能;当需要电能的时候,通
5、过正向布雷顿循环(动力循环)将存储的热能和冷能转化为电能蓄热单元阵列压缩机换热器图1蓄冷蓄热阵列化的热泵储电系统诺贝尔物理学奖获得者、储能领域国际知名专家、斯坦福大学的罗伯特拉夫林(RobertLaughlin)教授曾说到:“电力-热能-电力存储系统(称为卡诺电池)将成为在碳中和能源系统中存储大量能量的关键技术”。由此可见,在我国“双碳30 6 0”战略目标胀机电机换热器34回水下,卡诺电池技术将在能源二次回收再利用(如余热利用、余电存储等)中发挥重要作用,且具有非常可观的应用前景。2卡诺电池在玻璃窑炉低品位余热利用中的实施2.1余热发电后的低品位余热利用通常情况下,玻璃窑炉产生的高温烟气会先
6、流经热交换器,通过换热介质吸收烟气中的国家的节能降碳尤为重要。目前以熔盐卡诺电池为例,其储能次数超过10 0 0 0 次,配备熔盐储热的商业化太阳能光热发电站一般使用年限可高达30 50 年。发展潜力巨大。EX释冷却水机8泵热水5热锋储电过程XH释电过程回水HR泵风机真空泵HX1CRHX2W6HX4冷水冷却水热量,再将热能直接利用或者转变为电能。目前,玻璃行业进行余热利用的方式主要有两种,一是余热发电,二是余热产蒸汽热水。烟肉燕汽給水泵狐结水图2 玻璃窑炉余热发电工艺简图随着近年来的研究和应用,余热发电技术已日趋成熟。但即便如此,其仍然存在一些弊端,最典型的问题就是无论是吸收的热能或者转变的电
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