我國(guó)是世界上玻璃需求最大的國(guó)家，玻璃行業(yè)是一個(gè)高耗能行業(yè)，燃料在玻璃熔化過程中釋放的熱量約有40%被煙氣帶走，造成嚴(yán)重污染和能量損失。余熱利用對(duì)玻璃生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)節(jié)能減排也做出了積極的貢獻(xiàn)。從2007年9月，國(guó)內(nèi)玻璃行業(yè)首條玻璃窯煙氣余熱發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電至今，玻璃窯余熱發(fā)電的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，但低溫受熱面腐蝕時(shí)有發(fā)生，由于發(fā)展緩慢，往往不易引起覺察;一旦出現(xiàn)余熱鍋爐爆管事故，將為余熱電站造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

余熱鍋爐低溫腐蝕原因

1、煙氣成分浮法玻璃窯池的熔化溫度約1500~C，玻璃熔化所需的熱量來自燃料燃燒所釋放化學(xué)反應(yīng)熱。目前我國(guó)玻璃行業(yè)所使用的燃料主要分為固體燃料、氣體燃料和液體燃料三大類。其中液體燃料主要有：重油，筑路油等;氣體燃料主要有：天然氣、發(fā)生爐煤氣、煤層氣等;固體燃料主要有：石油焦粉。玻璃生產(chǎn)企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力;選擇原料時(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。因此，玻璃熔窯存在燃用單種燃料和多種燃料組合的情形。不同的燃料將導(dǎo)致不同煙氣量、煙氣溫度、煙氣成分、粉塵特性。玻璃熔窯典型煙氣成分見表1。

表1玻璃窯排氣的典型煙氣成分

2、低溫腐蝕原理

低溫腐蝕的形成：玻璃熔窯熔化時(shí)燃料及玻璃原料中的硫燃燒會(huì)生成二氧化硫(s+0：=SO)，少量二氧化硫在催化劑的作用下會(huì)進(jìn)一步被氧化生成三氧化硫(2so+0=2S0，)，三氧化硫再與煙氣中的水蒸汽結(jié)合形成硫酸蒸汽(SO+H0：HSO)。所謂酸露點(diǎn)就是煙氣中硫酸蒸汽的凝結(jié)溫度，與煙氣中的SO，濃度直接相關(guān)，根據(jù)道爾頓分壓定律，酸露點(diǎn)溫度等于煙氣中硫酸蒸汽的分壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度。煙氣中水蒸汽含量為10%～15%時(shí)，純水蒸汽的露點(diǎn)僅為45～54℃，而硫酸蒸汽的凝結(jié)溫度比水高很多，因此煙氣中只要含有少量的硫酸蒸汽，露點(diǎn)溫度就顯著升高。當(dāng)水蒸汽分壓力為10%的煙氣中硫酸蒸汽含量為5～50ppm時(shí)，余熱鍋爐煙氣的硫酸露點(diǎn)溫度升高為129～149℃。由于省煤器和低壓蒸發(fā)器中介質(zhì)溫度較低，若管壁溫度低于硫酸露點(diǎn)溫度，硫酸蒸汽就會(huì)凝結(jié)在受熱面上，發(fā)生氧化反應(yīng)生成FeSO，F(xiàn)eSO繼續(xù)吸收煙氣中水分，最后形成腐蝕層脫離管壁;長(zhǎng)此以往，會(huì)使鍋爐產(chǎn)生爆管事故，影響電站正常運(yùn)行。

3、煙氣酸露點(diǎn)計(jì)算

由于煙氣酸露點(diǎn)受到諸多因素(燃燒溫度，燃料含硫量，玻璃原料含硫量，排煙的含灰量，含水量以及過量空氣系數(shù)等)的影響，很難從理論上推導(dǎo)出精確的通用公式。國(guó)內(nèi)外各研究機(jī)構(gòu)根據(jù)各自經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)出了不同的公式。主要有前蘇聯(lián)1973年《鍋爐機(jī)組熱力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)方法》經(jīng)驗(yàn)公式、穆勒曲線、Halstead曲線、A.G.Okkes公式、Haase&Borgmann估算公式及H.A.Bapahoba公式等。

由于浮法玻璃熔爐煙氣余熱鍋爐與玻璃生產(chǎn)線同步施工同步投產(chǎn)，煙氣量及成分是根據(jù)燃料組分計(jì)算得到，過量空氣受窯爐施工質(zhì)量的影響，飛灰濃度按照經(jīng)驗(yàn)值估算。如果采用前蘇聯(lián)1973年《鍋爐機(jī)組熱力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)方法》經(jīng)驗(yàn)公式等可能會(huì)引起不小主觀誤差。本文建議采用H.A.Bapahoba公式進(jìn)行計(jì)算。

tld=186+201g~bH20+261g6SO3

式中φH20、φSO3，分別代表煙氣中水蒸氣和SO3的體積百分含量。煙氣中的SO2：，有0.25%～5%會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成SO3。隨著煙氣的流動(dòng)，當(dāng)煙溫小于200℃時(shí)，煙氣中的SO3有99%和水蒸氣結(jié)合生成H2SO4蒸汽。SO3濃度、水蒸氣含量和H2SO4蒸汽濃度是影響酸露點(diǎn)的主要因素。由上面公式計(jì)算結(jié)果見表2。

表2玻璃窯排氣的酸露點(diǎn)

由表2可見，采用不同燃料，在不同含硫率及轉(zhuǎn)化率下，煙氣的算露點(diǎn)存在很大差別，而試驗(yàn)表明，排煙溫度每升高15～20℃，鍋爐熱效率會(huì)降低約l%，為了避免低溫受熱面出現(xiàn)腐蝕同時(shí)兼顧余熱電站的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，余熱電站投產(chǎn)后對(duì)煙氣成分標(biāo)定是非常有必要。