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玻璃熔窑余热发电与 除尘脱硝一体化影响发电量因素
2019-07-16 09:12作者:蒋自强 杨朝建 来源:玻璃杂志 1353
玻璃工业既是耗能大户,又是空气污染的来源之一。工业发达国家玻璃熔窑的热效率一般为30%~40%,我国玻璃窑炉的热效率仅为30%左右,而烟气带走的热量就占熔窑能耗的30%。余热发电同除尘脱硝一体化后,怎样充分利用现有设施和条件,让电站发出更多的电,减少能耗降低成本,是每个企业所追求的目标。
 
该公司有两条浮法玻璃生产线,共排出烟气20万m3/h,余热发电站的主要设备为2台余热锅炉,2套静电除尘脱硝系统,1台凝汽式汽轮机,1台汽轮发电机(装机容量6 Mw),1套化学水处理系统和其它与之配套的循环水系统及仪控系统。工艺流程原理见图1。
 
图1工艺流程原理
图1工艺流程原理
 
锅炉的热交换原理:余热发电的锅炉是水管锅炉,玻璃熔窑产生的中温废气,进入锅炉空间后将其热量部分传导给水管,受热后的水管与流入水管中的除氧水进行热交换,加热水产生过热蒸汽,经汽轮机带动发电机发电。产生的过热蒸汽量,直接影响发电量。
 
影响余热发电站发电量的因素:(1)玻璃熔窑的拉引量,拉引量越大,发电量越多。玻璃熔窑的拉引量大小与燃料的消耗量成正比,见表1。
 
表1玻璃拉引量与发电量统计
表1玻璃拉引量与发电量统计
 
说明:6月2至9日召开成都国际财富论坛,减排,2条线各降拉引量10 t。
 
(2)外界气温的影响,冬季发电量高,夏季发电量低。在玻璃拉引量不变的情况下,冬季由于气温低,窑炉与室外温差大,向外散热量就大,而要保证窑内熔化玻璃的温度不变,必须加大天然气用量,才能满足熔化玻璃的温度稳定要求。燃料用量增加,相应助燃风用量也增加,导致烟气流量增加,使发电量增加,夏季则相反,见表2。
 
表2不同季节与发电量统计
表2不同季节与发电量统计
 
说明:①8月份玻璃拉引量比4月份日均大7.9 t,但天然气日用量只多247.37 m3。②受锅炉临时停机消缺影响,对发电量也有影响。
 
(3)烟气温度,进入锅炉的烟气温度越高,发电量越高。烟气温度与玻璃熔化火焰长短及火焰气氛有关。火焰越长,燃料在窑内燃烧不完全,部分火焰会进入蓄热室燃烧,导致蓄热室温度升高,烟气温度也会升高。在锅炉排烟温度相同的情况下,温差增大,烟气会将更多热量传导给水,发电量会增加。(4)天然气热值,天然气热值越高,在相同玻璃熔化量的情况下,燃料消耗量会少,相应助燃风用量也会减少,导致烟气流量降低和发电量减少。(5)玻璃浮法主线熔化操作,余热发电站操作对浮法主线影响最大的因素是窑压。(6)锅炉水管内壁结垢,附着在水管内壁增加热阻造成水管的传热系数会降低,减少热烟气向水的传热量,使锅炉的排烟温度增高,发电量降低。(7)锅炉水管外壁积灰,熔化玻璃过程中,随着时间延长,水管外壁上的积灰越来越厚,使水管的传热系数会持续降低,减少烟气向水的传热量,使锅炉的排烟温度增高,发电量降低。水管结垢和积灰后对发电量影响见表3。
 
表3水管结垢与积灰后的发电量统计
表3水管结垢与积灰后的发电量统计
 
说明:①2013年11月开始两条浮法玻璃线逐步提高拉引量,尽管2013年11月天然气用量比2012年11月天然气用量增加,受水管结垢与积灰影响,发电量不高。②2014年8月脱硝系统投运后,因启炉前管内壁煮炉效果好,加之管外壁及时清洗,发电量比预想好很多。
 
(8)静电除尘脱硝系统的通畅度,脱硝系统的通畅度主要与SCR上下层的压差有直接关系,当吹扫系统不能正常工作时,易造成烟尘对催化剂孔隙的堵塞,严重时将会使通孔中产生析晶物,烟气不畅将影响锅炉后段的产汽量,从而影响发电量。(9)外供蒸汽量,余热锅炉产生的过热蒸汽,一部分用于汽轮机带动发电机发电,另一部分供给原料车间配料用和浴室洗澡用。进入冬天,随着气温降低,用于原料配料和淋浴的水温较低,而向原料车间输送蒸汽的管道向外散热也增多,为了加热需要,原料车间与浴室部分用蒸汽量增加,发电量会相应减少。(10)余热发电站操作,余热发电站锅炉引风机的频率与浮法玻璃生产线的窑压稳定关系比较大,余热发电站锅炉引风机一旦运行中出现风机故障、风机频率调整不及时,或设备检修与浮法主线联系不及时,将会导致窑压增大,主线为稳定窑压,将会立即提升烟囱根部大闸板开度排放部分烟气来保证窑压,这样使进入锅炉中的烟气流量减少,降低发电量。另外锅炉水处理质量如果出现不能达标的情况易造成水管结垢,降低发电量。
 
通过对余热发电站投产3年来运行数据的统计和对浮法主线与余热发电站运行情况的持续跟踪、分析,得出如下结论:
 
(1)浮法玻璃生产是主线,余热发电及除尘脱硝是配套。余热发电应在满足主线工艺要求的前提下,不断提高发电量。
 
(2)玻璃拉引量越大,天然气用量越多,在其他条件相同情况下,发电量会增加。
 
(3)夏季气候温度较高,在其他条件相同情况下,天然气用量会减少,发电量比冬天低。
 
(4)锅炉水管积灰增多或结垢,会降低水管传热和烟气传热效果,锅炉出口排烟温度增高,在其它条件相同情况下,发电量会降低。
 
(5)外供蒸汽量增加,在其它条件相同的情况下,发电量会降低。
 
(6)静电除尘脱硝系统因各种因素造成畅通度降低,将降低发电量。
 
(7)余热发电站与浮法主线在日常操作上相互联系、沟通不及时,会影响发电量。
 
(8)使用富氧空气的浮法生产线,天然气用量较少,锅炉进口烟气温度偏低,会减少发电量。
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