玻璃工業既是耗能大戶,又是空氣污染的來源之一。工業發達國家玻璃熔窯的熱效率一般為30%~40%,我國玻璃窯爐的熱效率僅為30%左右,而煙氣帶走的熱量就占熔窯能耗的30%。余熱發電同除塵脫硝一體化后,怎樣充分利用現有設施和條件,讓電站發出更多的電,減少能耗降低成本,是每個企業所追求的目標。
該公司有兩條浮法玻璃生產線,共排出煙氣20萬m3/h,余熱發電站的主要設備為2臺余熱鍋爐,2套靜電除塵脫硝系統,1臺凝汽式汽輪機,1臺汽輪發電機(裝機容量6 Mw),1套化學水處理系統和其它與之配套的循環水系統及儀控系統。工藝流程原理見圖1。

圖1工藝流程原理
鍋爐的熱交換原理:余熱發電的鍋爐是水管鍋爐,玻璃熔窯產生的中溫廢氣,進入鍋爐空間后將其熱量部分傳導給水管,受熱后的水管與流入水管中的除氧水進行熱交換,加熱水產生過熱蒸汽,經汽輪機帶動發電機發電。產生的過熱蒸汽量,直接影響發電量。
影響余熱發電站發電量的因素:(1)玻璃熔窯的拉引量,拉引量越大,發電量越多。玻璃熔窯的拉引量大小與燃料的消耗量成正比,見表1。

表1玻璃拉引量與發電量統計
說明:6月2至9日召開成都國際財富論壇,減排,2條線各降拉引量10 t。
(2)外界氣溫的影響,冬季發電量高,夏季發電量低。在玻璃拉引量不變的情況下,冬季由于氣溫低,窯爐與室外溫差大,向外散熱量就大,而要保證窯內熔化玻璃的溫度不變,必須加大天然氣用量,才能滿足熔化玻璃的溫度穩定要求。燃料用量增加,相應助燃風用量也增加,導致煙氣流量增加,使發電量增加,夏季則相反,見表2。

表2不同季節與發電量統計
說明:①8月份玻璃拉引量比4月份日均大7.9 t,但天然氣日用量只多247.37 m3。②受鍋爐臨時停機消缺影響,對發電量也有影響。
(3)煙氣溫度,進入鍋爐的煙氣溫度越高,發電量越高。煙氣溫度與玻璃熔化火焰長短及火焰氣氛有關。火焰越長,燃料在窯內燃燒不完全,部分火焰會進入蓄熱室燃燒,導致蓄熱室溫度升高,煙氣溫度也會升高。在鍋爐排煙溫度相同的情況下,溫差增大,煙氣會將更多熱量傳導給水,發電量會增加。(4)天然氣熱值,天然氣熱值越高,在相同玻璃熔化量的情況下,燃料消耗量會少,相應助燃風用量也會減少,導致煙氣流量降低和發電量減少。(5)玻璃浮法主線熔化操作,余熱發電站操作對浮法主線影響最大的因素是窯壓。(6)鍋爐水管內壁結垢,附著在水管內壁增加熱阻造成水管的傳熱系數會降低,減少熱煙氣向水的傳熱量,使鍋爐的排煙溫度增高,發電量降低。(7)鍋爐水管外壁積灰,熔化玻璃過程中,隨著時間延長,水管外壁上的積灰越來越厚,使水管的傳熱系數會持續降低,減少煙氣向水的傳熱量,使鍋爐的排煙溫度增高,發電量降低。水管結垢和積灰后對發電量影響見表3。

表3水管結垢與積灰后的發電量統計
說明:①2013年11月開始兩條浮法玻璃線逐步提高拉引量,盡管2013年11月天然氣用量比2012年11月天然氣用量增加,受水管結垢與積灰影響,發電量不高。②2014年8月脫硝系統投運后,因啟爐前管內壁煮爐效果好,加之管外壁及時清洗,發電量比預想好很多。
(8)靜電除塵脫硝系統的通暢度,脫硝系統的通暢度主要與SCR上下層的壓差有直接關系,當吹掃系統不能正常工作時,易造成煙塵對催化劑孔隙的堵塞,嚴重時將會使通孔中產生析晶物,煙氣不暢將影響鍋爐后段的產汽量,從而影響發電量。(9)外供蒸汽量,余熱鍋爐產生的過熱蒸汽,一部分用于汽輪機帶動發電機發電,另一部分供給原料車間配料用和浴室洗澡用。進入冬天,隨著氣溫降低,用于原料配料和淋浴的水溫較低,而向原料車間輸送蒸汽的管道向外散熱也增多,為了加熱需要,原料車間與浴室部分用蒸汽量增加,發電量會相應減少。(10)余熱發電站操作,余熱發電站鍋爐引風機的頻率與浮法玻璃生產線的窯壓穩定關系比較大,余熱發電站鍋爐引風機一旦運行中出現風機故障、風機頻率調整不及時,或設備檢修與浮法主線聯系不及時,將會導致窯壓增大,主線為穩定窯壓,將會立即提升煙囪根部大閘板開度排放部分煙氣來保證窯壓,這樣使進入鍋爐中的煙氣流量減少,降低發電量。另外鍋爐水處理質量如果出現不能達標的情況易造成水管結垢,降低發電量。
通過對余熱發電站投產3年來運行數據的統計和對浮法主線與余熱發電站運行情況的持續跟蹤、分析,得出如下結論:
(1)浮法玻璃生產是主線,余熱發電及除塵脫硝是配套。余熱發電應在滿足主線工藝要求的前提下,不斷提高發電量。
(2)玻璃拉引量越大,天然氣用量越多,在其他條件相同情況下,發電量會增加。
(3)夏季氣候溫度較高,在其他條件相同情況下,天然氣用量會減少,發電量比冬天低。
(4)鍋爐水管積灰增多或結垢,會降低水管傳熱和煙氣傳熱效果,鍋爐出口排煙溫度增高,在其它條件相同情況下,發電量會降低。
(5)外供蒸汽量增加,在其它條件相同的情況下,發電量會降低。
(6)靜電除塵脫硝系統因各種因素造成暢通度降低,將降低發電量。
(7)余熱發電站與浮法主線在日常操作上相互聯系、溝通不及時,會影響發電量。
(8)使用富氧空氣的浮法生產線,天然氣用量較少,鍋爐進口煙氣溫度偏低,會減少發電量。