胡 帆, 史慶璽, 任 冬, 吳曉光, 杜長(zhǎng)澎

(天壕節(jié)能科技股份有限公司,北京 100082)

我國(guó)玻璃行業(yè)余熱發(fā)電經(jīng)歷了從無到有的發(fā)展歷程,目前已有一批玻璃窯余熱電站投運(yùn),最長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間已近兩年.從已投運(yùn)項(xiàng)目的實(shí)際情況來看,行業(yè)內(nèi)對(duì)玻璃窯余熱發(fā)電還存在認(rèn)識(shí)不足、缺乏基礎(chǔ)理論研究、簡(jiǎn)單照搬其他行業(yè)余熱發(fā)電技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)象,這樣不僅無法實(shí)現(xiàn)最佳的煙氣余熱利用,造成煙氣余熱資源的二次浪費(fèi),而且還會(huì)對(duì)玻璃窯的安全生產(chǎn)帶來負(fù)面影響.

筆者長(zhǎng)期從事余熱發(fā)電技術(shù)的研究工作,結(jié)合研發(fā)實(shí)踐提出做好工業(yè)窯爐煙氣余熱發(fā)電的三項(xiàng)基本原則:(1)余熱發(fā)電是工業(yè)窯爐的配套設(shè)施,余熱電站尤其是余熱鍋爐系統(tǒng)的啟、停、事故等操作不能影響工業(yè)窯爐的正常運(yùn)行,不對(duì)窯爐的產(chǎn)量、質(zhì)量和能耗造成影響;(2)需充分掌握煙氣余熱參數(shù),根據(jù)煙氣余熱參數(shù)及煙氣特性優(yōu)化設(shè)計(jì)余熱鍋爐及熱力系統(tǒng),以獲得最大化的余熱利用率和熱電轉(zhuǎn)換效率,避免煙氣余熱資源的二次浪費(fèi);(3)需綜合考慮余熱發(fā)電、煙氣脫硫、脫硝和除塵的要求,實(shí)現(xiàn)煙氣治理的四位一體,同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗和環(huán)保排放達(dá)標(biāo)的要求.

掌握玻璃窯煙氣余熱的特性,研究玻璃窯粉塵的積灰機(jī)理和煙氣的腐蝕特性是進(jìn)行余熱鍋爐設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ);研究如何調(diào)節(jié)和穩(wěn)定玻璃窯的窯壓是保證玻璃窯及余熱鍋爐安全、可靠和穩(wěn)定運(yùn)行的重要先決條件.

1 玻璃窯的工作特點(diǎn)

玻璃窯是將玻璃原料在高溫下加熱,使之發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)形成玻璃液并實(shí)現(xiàn)玻璃液澄清和均化的重要熱工設(shè)備[1].

玻璃窯最重要的特點(diǎn)就是在一個(gè)窯齡內(nèi)不停窯.窯齡是指玻璃窯自點(diǎn)火生產(chǎn)到停窯之間的時(shí)間周期,通常燃用重油的玻璃窯窯齡為8～10年,甚至更長(zhǎng).因此,玻璃窯對(duì)與其相關(guān)的設(shè)備、設(shè)施和材料的工作安全、穩(wěn)定可靠要求極高.

玻璃窯余熱發(fā)電是玻璃窯的附屬配套工程,尤其余熱鍋爐系統(tǒng)是玻璃窯排煙通道上的重要設(shè)施,因此,余熱電站的設(shè)計(jì)和建設(shè)必須充分考慮玻璃窯不能停窯的特點(diǎn).

2 玻璃窯的煙氣余熱特性

2.1 影響玻璃窯煙氣余熱參數(shù)的主要因素

煙氣余熱參數(shù)主要包括:煙氣流量、煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣成分、粉塵特性(濃度、粒度、硬度、腐蝕、磨損、積灰、沉積與熔化).這些煙氣余熱參數(shù)(尤其是煙氣流量和煙氣溫度)會(huì)隨著工業(yè)窯爐工況的改變而產(chǎn)生一定的波動(dòng)和變化.煙氣余熱特性主要有換熱特性、積灰特性、磨損特性和腐蝕特性等.只有準(zhǔn)確掌握煙氣余熱參數(shù)和煙氣余熱特性,才能正確地進(jìn)行余熱鍋爐系統(tǒng)的設(shè)計(jì).

影響玻璃窯煙氣余熱參數(shù)的主要因素包括:(1)燃料種類及低位熱值;(2)燃料消耗量,與玻璃窯的拉引量、窯老期等因素有關(guān);(3)玻璃窯總煙道、支煙道、空氣交換機(jī)、煙道閘板的漏風(fēng)及保溫情況;(4)配合料析出氣體.

2.2 玻璃窯所使用的燃料

玻璃窯熔池的熔化溫度為1 500～1 600℃,熔化所需的熱量全部來自燃料燃燒放出的化學(xué)反應(yīng)熱.目前,我國(guó)玻璃行業(yè)所使用的燃料有液體燃料、氣體燃料和固體燃料三大類.液體燃料主要有重油、筑路油和煤焦油等;氣體燃料主要有天然氣、發(fā)生爐煤氣、焦?fàn)t煤氣和煤層氣等;固體燃料主要有石油焦粉.

玻璃企業(yè)進(jìn)行燃料選擇時(shí)通常要考慮燃料的供應(yīng)價(jià)格、長(zhǎng)期供應(yīng)的保障性等,因此,玻璃窯存在燃用單種燃料和燃用多種燃料組合的情形.不同的燃料將導(dǎo)致不同的煙氣量、煙氣溫度、煙氣成分和粉塵特性.

2.3 傳統(tǒng)空氣助燃玻璃窯的煙氣余熱

傳統(tǒng)的玻璃窯采用蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù),窯爐兩側(cè)設(shè)有蓄熱體,采用換向燃燒方式.冷空氣通過蓄熱體加熱到1 000～1 100℃后送入窯內(nèi)參與燃料的燃燒,燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)蓄熱體冷卻后排向總煙道.

通常,玻璃窯的排煙熱焓占總?cè)剂陷斎霟岬?5%～40%,有關(guān)玻璃窯的熱平衡見圖1[2].折算成熔化噸玻璃液排放出的煙氣熱焓為190×104～300×104kJ(具體數(shù)值取決于玻璃窯的熱耗水平),折算成熔化噸玻璃液排放出的煙氣量約3 000～4 500m3(具體數(shù)值取決于煙道及閘板的漏風(fēng)),旋轉(zhuǎn)閘板處的煙氣溫度約500～560℃(具體數(shù)值取決于煙道及閘板保溫效果和漏風(fēng)的情況),煙囪根的煙氣溫度為450～500℃.

圖1 玻璃窯熱平衡圖Fig.1 H eat balance diagram of g lass-m elting furnace

由于采用換向燃燒方式,在每個(gè)換火周期,玻璃窯排放的煙氣的余熱參數(shù)呈周期性頻繁波動(dòng).煙氣溫度波動(dòng)范圍約±(30～50)℃,煙氣流量波動(dòng)范圍約±(5 000～8 000)m3/h.典型的玻璃窯煙氣余熱參數(shù)隨換火周期的變化曲線見圖2.

圖2 玻璃窯煙氣流量及溫度的變化曲線Fig.2 Flow rate and tem perature of flue gas from glass-melting furnace

由于煙氣溫度周期性地頻繁波動(dòng),容易造成余熱鍋爐高溫過熱器金屬材料的蠕變變形.

2.4 全氧燃燒玻璃窯的煙氣余熱

玻璃窯采用全氧燃燒技術(shù)被譽(yù)為玻璃熔化技術(shù)的二次革命,代表今后的技術(shù)發(fā)展方向.與傳統(tǒng)空氣助燃的玻璃窯相比,全氧燃燒玻璃窯取消了蓄熱室、小爐和換火系統(tǒng)等,能顯著提高玻璃液質(zhì)量,可使能耗降低12.5%～22%,甚至更高,廢氣排放量減少60%以上,氮氧化物NO x可減少80%～90%,是玻璃企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、提高產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑[3].

全氧燃燒玻璃窯的排煙余熱情況如下:在無稀釋風(fēng)的情況下,熔化噸玻璃液排放出的煙氣量約500～1 300m3,玻璃窯排煙溫度為950～1 300℃.

2.5 煙氣成分

2.5.1 空氣助燃玻璃窯排煙煙氣成分

在燃用不同燃料的情況下,傳統(tǒng)空氣助燃玻璃窯(旋轉(zhuǎn)閘板處)排煙的煙氣成分見表1.

表1 空氣助燃玻璃窯排煙煙氣成分Tab.1 Flue gas composition of air-fuel glass-melting furnace %

在上述各種采用空氣助燃的情況下,煙氣成分中的水蒸氣含量有較大區(qū)別,CO2、SO2等三原子氣體含量越多,煙氣所攜帶的熱焓越大.

2.5.2 全氧燃燒玻璃窯排煙煙氣成分

在燃用不同燃料的情況下,全氧燃燒玻璃窯(旋轉(zhuǎn)閘板處)排煙的典型煙氣成分見表2.

全氧燃燒玻璃窯煙氣中水蒸氣的含量較多,N2及NO x的含量較低.

表2 全氧燃燒玻璃窯排煙煙氣成分Tab.2 Flue gas composition of oxygen-fuel glass-melting furnace %

2.6 煙氣粉塵

玻璃窯煙氣所攜帶的粉塵主要來自:(1)玻璃液表面蒸發(fā)、配合料揮發(fā)(約占顆粒物排放總量的80%);(2)燃料中的灰塵,如重油中的雜質(zhì)、石油焦粉等;(3)部分細(xì)小的配合料顆粒被熔窯內(nèi)的煙氣卷吸攜帶走.

玻璃窯煙氣粉塵是超細(xì)粉塵,通常粉塵粒徑尺寸為0.1～0.5μm,粉塵濃度為0.4～0.8 g/m3,粉塵的主要成分是各種硅酸鹽的化合物或共晶體,主要單體組 分有:SiO2、A l2O3、Fe2O3、CaO 、MgO、SO3、TiO2、K2O 、Na2O 、P2O5、M nO2等 ,這些單體組分在不同溫度區(qū)間組成復(fù)雜的化合物或共晶體,熔化溫度范圍較寬(350～1 100℃),大部分化合物或共晶體的熔點(diǎn)在700～900℃,呈弱還原性的熔融狀態(tài).

玻璃窯煙氣粉塵中堿金屬(K2O+Na2O)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%～40%,硫化物和硫酸鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～50%(燃料不同,硫化物的含量也不同),堿金屬和硫化物或硫酸鹽的含量超過80%.玻璃窯煙氣粉塵中SiO2和A l2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%～10%,粉塵粒徑在0.1～0.5μm.

通過研究表明:玻璃窯粉塵在高溫環(huán)境下易結(jié)渣,在低溫環(huán)境下易沾污;粉塵中堿金屬與硫化物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),腐蝕性強(qiáng),容易產(chǎn)生高溫腐蝕和低溫腐蝕;粉塵易吸附水分,易溶于水;粉塵濃度小、粒徑細(xì)、不會(huì)發(fā)生磨損.此外,由于玻璃窯煙氣中水蒸氣份額較大,并含有一定的硫酸鹽蒸汽,這會(huì)加劇玻璃窯粉塵的沉積和腐蝕.

由此可見,因粉塵特性不同,在設(shè)計(jì)玻璃窯余熱鍋爐時(shí)不能簡(jiǎn)單地照搬其他行業(yè)余熱發(fā)電的經(jīng)驗(yàn),否則會(huì)影響余熱鍋爐的壽命和經(jīng)濟(jì)性.

3 玻璃窯煙氣的積灰特性

3.1 玻璃窯煙氣的積灰機(jī)理

玻璃窯粉塵在窯池和蓄熱體的高溫段內(nèi)多發(fā)生熔融性結(jié)渣.在煙氣溫度高于600～700℃時(shí),煙道內(nèi)易發(fā)生高溫沉積;在煙氣溫度低于600℃時(shí),煙道內(nèi)易發(fā)生低溫沉積.通過實(shí)踐證明,在玻璃窯余熱鍋爐受熱管上同時(shí)存在高溫沉積和低溫沉積現(xiàn)象,因此,本文重點(diǎn)討論玻璃窯粉塵高溫沉積和低溫沉積的積灰機(jī)理.

高溫沉積主要分兩層:內(nèi)層(也稱原生層、第一層灰)主要成分是含有NaO2、K2O、SO3等的低熔點(diǎn)化合物,以液態(tài)形式?jīng)_刷到壁面然后附著在表面上,相當(dāng)于黏合劑的作用;外層則是飛灰沉積在第一層灰上的梳形沉積物,生長(zhǎng)速度很快.

在溫度低于300～600℃的煙道及鍋爐受熱面上發(fā)生低溫沉積,低溫沉積形成的積灰與冷卻在表面上的酸或水蒸氣凝結(jié)有關(guān),主要是酸液或水蒸氣與飛灰凝聚在一起的產(chǎn)物,由三類物質(zhì)構(gòu)成:(1)酸腐蝕產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物;(2)形成的低溫積灰捕捉到的碰到管子表面的飛灰;(3)酸液與飛灰中的鐵、鈣、鈉等反應(yīng)形成的硫酸鹽[4].

玻璃窯余熱鍋爐受熱面管子上的積灰通常表現(xiàn)為三種形式:松散型積灰、黏結(jié)性積灰和黏附性積灰.靠近管壁的積灰層為黏附性積灰,其捕捉灰顆粒的能力較強(qiáng),從而形成第二層即黏結(jié)性積灰層,最外層為松散型積灰.由于粉塵較細(xì),松散型積灰到一定尺寸后,灰殼的強(qiáng)度不足,在重力作用下自行斷裂,因此最外層積灰具有中等以上的生長(zhǎng)性.松散型積灰容易去除,黏結(jié)性積灰相對(duì)也容易去除,但黏附性積灰主要是揮發(fā)性物質(zhì)或低熔點(diǎn)化合物在壁面上附著形成的,不容易去除.

玻璃窯煙氣在鍋爐內(nèi)的積灰形態(tài)與煙氣速度和流動(dòng)方向有關(guān).積灰形態(tài)主要為雙鍥形積灰和熔變形積灰.

3.2 清除玻璃窯粉塵積灰的有效措施

由于玻璃窯粉塵中堿金屬和硫化物的含量多、煙氣中水蒸氣的含量大,使得玻璃窯余熱鍋爐容易積灰.因此設(shè)計(jì)余熱鍋爐時(shí)需要考慮:(1)如何避免積灰的無限制生長(zhǎng);(2)如何清理積灰.

通過研究和實(shí)踐驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),玻璃窯余熱鍋爐產(chǎn)生的第一層灰的黏結(jié)性和黏附性極強(qiáng),很難去除,這主要是因?yàn)榧?xì)小顆粒沉積在管子凹凸的表面,附著力極強(qiáng).

通過實(shí)踐證明,對(duì)于玻璃窯余熱鍋爐受熱面的積灰,用一定過熱度和一定壓力的過熱蒸汽(高溫高壓氣流)進(jìn)行吹掃具有明顯的效果.采用過熱蒸汽吹灰不僅能吹掃附著力強(qiáng)的積灰,而且對(duì)減輕低溫腐蝕有很好的效果,這主要是因?yàn)榇祾哒羝倪^熱度較大,蒸汽不僅可以吹掃沉積在管子表面的積灰,而且其攜帶的熱量還可烘干管子表面,減慢低溫腐蝕的沉積速度.

3.3 自清潔煙氣流速的確定

避免和減緩積灰的生長(zhǎng)不僅與清灰方式的選擇有關(guān),也與煙氣流速的選擇密切相關(guān).如果煙氣流速選擇合適,則能實(shí)現(xiàn)管子表面積灰的自清潔,能有效降低清灰裝置的使用頻率.

玻璃窯煙氣粉塵很細(xì)且粉塵濃度較低,屬黏結(jié)性積灰,幾乎不產(chǎn)生磨損,因此煙氣流速的選擇主要考慮以下2個(gè)要求:如何能避免或減緩積灰的生長(zhǎng),即如何選取自清潔煙氣流速;煙氣流速與阻力成平方關(guān)系(主要影響運(yùn)行費(fèi)用)、與傳熱系數(shù)呈線性關(guān)系(影響鍋爐的造價(jià)),則還應(yīng)考慮如何選取經(jīng)濟(jì)煙氣流速.此處重點(diǎn)討論自清潔煙氣流速的選取.

通過研究表明:當(dāng)煙氣流速在8～11 m/s時(shí),玻璃窯煙氣粉塵在受熱面管子上的沉積呈松散型狀態(tài),積灰的平衡狀態(tài)易被破壞;當(dāng)煙氣流速在8～11 m/s區(qū)間外時(shí),粉塵積灰易增加積灰的致密性,形成致密性強(qiáng)的黏結(jié)性積灰.因此,8～11m/s是防止粉塵沉積的自清潔煙氣流速,是玻璃窯余熱鍋爐設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,在此煙氣流速范圍內(nèi)不僅能防止致密性積灰的形成,而且還能抑制積灰的增長(zhǎng),起到自清潔作用.

4 玻璃窯煙氣的腐蝕性

4.1 積灰中堿金屬物質(zhì)加速積灰和腐蝕

玻璃窯的粉塵中含有大量的堿金屬,由于部分堿金屬化合物或共晶體的熔點(diǎn)較低(340～600℃),在400～500℃時(shí)(這通常是余熱鍋爐進(jìn)口的煙氣溫度)就會(huì)在管子表面發(fā)生類似高溫黏結(jié)的第一層灰.隨著溫度的降低,堿金屬的硫酸鹽與鐵、鋁硫酸鹽(因腐蝕產(chǎn)生的腐蝕物)產(chǎn)生化合作用,其產(chǎn)物的熔點(diǎn)更低(300～400℃),更容易捕捉到煙氣中的飛灰,形成二次灰.由此可見,堿金屬對(duì)增加玻璃窯粉塵的積灰起到“推波助瀾”的作用,不僅可以促進(jìn)一次灰的形成,而且還會(huì)加快二次灰的沉積.

當(dāng)煙溫在200～300℃以下時(shí),玻璃窯粉塵在鍋爐低溫段受熱面的表面發(fā)生低溫沉積,如上所述,堿金屬的硫酸鹽與其他硫酸鹽在酸液和水蒸氣的作用下產(chǎn)生腐蝕性更強(qiáng)的化合物.

4.2 煙氣的酸露點(diǎn)

煙氣的酸露點(diǎn)主要與煙氣中SO3的體積分?jǐn)?shù)有關(guān),玻璃窯煙氣中的硫化物主要來自:(1)燃料中的硫分;(2)配合料中的芒硝.在燃用不同燃料時(shí),玻璃窯煙氣的酸露點(diǎn)溫度見表3.

表3 玻璃窯煙氣的酸露點(diǎn)溫度Tab.3 Acid dewpoint temperature of flue gas from glass-melting furnace ℃

4.3 余熱鍋爐排煙溫度和給水溫度的選擇

為防止余熱鍋爐產(chǎn)生低溫腐蝕,低溫段受熱面的金屬壁溫需比煙氣的酸露點(diǎn)溫度高10 K[5].在煙氣溫度低于200℃時(shí),受熱面的金屬壁溫基本接近管內(nèi)工質(zhì)溫度.因此,為避免發(fā)生低溫腐蝕問題,需根據(jù)酸露點(diǎn)合理地選擇排煙溫度和給水溫度,受熱面金屬材料需考慮選擇適合的防腐蝕材料.

5 玻璃窯窯壓的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定

玻璃窯窯壓的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定主要與排煙方式有關(guān).能否實(shí)現(xiàn)無間斷的、順暢的排煙是關(guān)鍵技術(shù)問題,否則將直接影響窯壓、玻璃產(chǎn)品的質(zhì)量以及窯爐設(shè)備的安全,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失.以熔化玻璃液600 t/d的玻璃窯為例,如果停止排煙1min,則窯壓需要10～15 m in左右才能調(diào)整正常,玻璃產(chǎn)品質(zhì)量需要3～4 h才能達(dá)標(biāo),造成經(jīng)濟(jì)損失20～25萬元;如果停止排煙10 min,則窯壓需要30 min左右才能調(diào)整正常,玻璃產(chǎn)品質(zhì)量需要20～30 h才能達(dá)標(biāo),造成經(jīng)濟(jì)損失150～180萬元;如果停止排煙 30 min以上,則玻璃窯將無法運(yùn)行,被迫停窯、停止生產(chǎn),以減輕對(duì)窯體設(shè)備的損壞,此時(shí)將至少造成經(jīng)濟(jì)損失2 000～3 000萬元.

未建設(shè)余熱電站時(shí),玻璃窯產(chǎn)生的煙氣經(jīng)蓄熱室排出,經(jīng)支煙道、總煙道后排向煙囪,窯壓的控制與穩(wěn)定主要通過煙囪的抽力和旋轉(zhuǎn)閘板的開度來實(shí)現(xiàn),是一種自然通風(fēng)且排煙通道上無阻塞物的排煙方式.

建設(shè)余熱電站后,則改變了排煙方式,變成強(qiáng)制排煙且排煙通道上有阻塞物的排煙方式,窯壓的控制與穩(wěn)定主要通過引風(fēng)機(jī)電機(jī)的工作頻率和旋轉(zhuǎn)閘板的開度來實(shí)現(xiàn).主要特點(diǎn)有:(1)排煙通道上增加了余熱鍋爐和引風(fēng)機(jī),余熱鍋爐和引風(fēng)機(jī)是排煙通道上的阻塞物;(2)煙氣的排放由自然通風(fēng)方式變成強(qiáng)制排風(fēng)方式,引風(fēng)機(jī)是實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制排煙的重要設(shè)備,其配電安全變得十分重要;(3)煙囪抽力降低,未建設(shè)余熱電站時(shí),排煙溫度為480～530℃,煙囪約能形成530～560 Pa的抽力,建設(shè)余熱電站后,因余熱鍋爐的排煙溫度較低,只有160～180℃,此時(shí)煙囪的抽力將降低一半,約為240～270 Pa;(4)窯壓的調(diào)節(jié)和控制變得更困難,主要依靠引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)閘板的開度來調(diào)節(jié),其調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性和可靠性將變得十分重要;(5)余熱鍋爐及閘板的漏風(fēng)、余熱鍋爐受熱面的積灰、余熱鍋爐受熱面爆管等增大了排煙控制的難度.因此,排煙系統(tǒng)、余熱鍋爐、引風(fēng)機(jī)和閘板等的設(shè)計(jì)必須針對(duì)上述特點(diǎn)采取針對(duì)性的措施,以保證實(shí)現(xiàn)順暢、連續(xù)、可控的排煙.

筆者通過研究實(shí)踐提出圖3所示的玻璃窯窯壓的調(diào)節(jié)和控制方式.該方式在實(shí)際工程中得到了充分的驗(yàn)證,是一種安全、可靠、穩(wěn)定、有效的窯壓調(diào)節(jié)方式.

圖3 玻璃窯窯壓調(diào)節(jié)示意圖Fig.3 Schematic diagram for control and adjustment of fu rnace pressure

調(diào)節(jié)窯壓的原理如下:(1)當(dāng)引風(fēng)機(jī)正常工作時(shí),通過變頻器調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)的壓頭,進(jìn)而在調(diào)節(jié)閘板后形成400～500 Pa的背壓;然后,通過改變調(diào)節(jié)閘板的開度來穩(wěn)定玻璃窯卡脖處的壓力處于8～10 Pa、波動(dòng)范圍在±1 Pa以內(nèi).(2)當(dāng)引風(fēng)機(jī)正常停運(yùn)時(shí),玻璃窯排放出的高溫?zé)煔庵苯咏?jīng)總煙道排向煙囪,在煙囪內(nèi)會(huì)形成較大的抽力,此抽力可在調(diào)節(jié)閘板后形成400～500 Pa的背壓,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)窯壓的調(diào)整.(3)當(dāng)引風(fēng)機(jī)事故停機(jī)后,一方面快速蝶閥在30 s內(nèi)完全打開,使高溫?zé)煔饪焖偻ㄟ^緊急排煙通道引入煙囪,從而使煙囪內(nèi)壁的溫度在3min內(nèi)從80～160℃升到480～530℃,恢復(fù)煙囪的抽力.此時(shí),在慣性力的作用下,引風(fēng)機(jī)的葉輪在慢慢減速,葉輪在未完全停止前仍能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制排煙.同時(shí),煙囪根的煙道閘板從全關(guān)位置變?yōu)槿_位置,快速增大排煙通道面積,降低沿程阻力.(4)當(dāng)引風(fēng)機(jī)事故停機(jī)3m in后,煙囪內(nèi)壁溫度已升至480～530℃,此時(shí)煙囪已恢復(fù)抽力,煙囪根的煙道閘板也完全打開,這樣玻璃窯的排煙就可以通過總煙道直接排向煙囪.

引風(fēng)機(jī)電機(jī)配有變頻器,通過變頻器對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié),進(jìn)而調(diào)整引風(fēng)機(jī)的壓頭.由于玻璃窯煙氣中含有黏結(jié)性的粉塵,容易黏附在風(fēng)機(jī)的葉輪上,造成葉輪失去動(dòng)平衡,這不僅會(huì)降低風(fēng)機(jī)的壓頭,還會(huì)引起風(fēng)機(jī)故障.因此,引風(fēng)機(jī)采用一用一備的方式運(yùn)行,每周定期輪換工作,引風(fēng)機(jī)停運(yùn)后要進(jìn)行葉輪的清洗.

6 結(jié) 論

(1)玻璃窯排放出的煙氣余熱占總?cè)剂陷斎霟岬?5%～40%.采用空氣助燃的玻璃窯,熔化噸玻璃液排放出的煙氣量約3 000～4 500m3,煙氣溫度約500～560℃;采用全氧燃燒的玻璃窯,熔化噸玻璃液排放出的煙氣量約500～1 300m3,煙氣溫度為950～1 300℃.受換火的影響,空氣助燃玻璃窯的煙氣余熱參數(shù)呈周期性頻繁波動(dòng).

(2)當(dāng)玻璃窯采用全氧燃燒時(shí),煙氣中水蒸氣的含量將達(dá)到40%～56%,但NO x含量將大大降低.

(3)玻璃窯煙氣粉塵中堿金屬和硫化物或硫酸鹽的含量超過80%.玻璃窯粉塵在高溫環(huán)境下易結(jié)渣,在低溫環(huán)境下易沾污,易產(chǎn)生高溫腐蝕和低溫腐蝕,腐蝕性較強(qiáng);玻璃窯煙氣的酸露點(diǎn)溫度較高;粉塵易吸附水分、易溶于水;粉塵濃度較小、粒徑細(xì)、不會(huì)發(fā)生磨損.

(4)玻璃窯粉塵在余熱鍋爐中易同時(shí)發(fā)生高溫沉積和低溫沉積.積灰形態(tài)主要為雙鍥形和熔變形積灰,具有中等以上的生長(zhǎng)性,黏附性強(qiáng).采用具有一定過熱度和壓力的過熱蒸汽進(jìn)行吹掃是有效的清灰方式.玻璃窯余熱鍋爐的自清潔煙氣流速為8～11 m/s.

(5)實(shí)現(xiàn)玻璃窯窯壓的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定是玻璃窯安全生產(chǎn)的重要前提.建設(shè)余熱電站后,玻璃窯的排煙方式由無阻塞式的、自然排煙的方式變?yōu)樽枞降?、?qiáng)制性的排煙方式.因此,建設(shè)余熱發(fā)電需考慮各種主動(dòng)和被動(dòng)的措施,以保證實(shí)現(xiàn)順暢、連續(xù)、可控的排煙,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)窯壓的可調(diào)和穩(wěn)定.

[1] 張戰(zhàn)營(yíng),姜宏,黃迪宇,等.浮法玻璃生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

[2] 岑可法,樊建人,池作和,等.鍋爐和熱交換器的積灰、結(jié)渣、磨損和腐蝕的防止原理與計(jì)算[M].北京:科學(xué)出版社,1994.

[3] 王宗偉.我國(guó)浮法玻璃余熱發(fā)電前景[C]//2007年全國(guó)玻璃工業(yè)節(jié)能新技術(shù)交流大會(huì)論文.北京:[s.n.],2007.

[4] 劉志付,趙恩錄,陳福.玻璃熔窯的全氧燃燒、純氧助燃和富氧燃燒技術(shù)[J].玻璃,2009,36(12):18-20.LIU Zhifu,ZHAO En lu,CHEN Fu.Technology of oxy-fuel combustion,pure-oxygen combustion,supporting and oxygen-enriched combustion p rocess[J].Glass,2009,36(12):18-20.

[5] 劉正寧,劉洋,譚厚章,等.余熱鍋爐省煤器腐蝕機(jī)理的研究[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào),2010,30(7):508-511.LIU Zhengning,LIU Yang,TAN Houzhang,et a l.Study on corrosion mechanism of econom izer of w aste heat boilers[J].Journal of Power Engineering,2010,30(7):508-511.