一、技術(shù)背景

當(dāng)煤中的氧化鉀和氧化鈉含量大時(shí)，灰熔點(diǎn)低，容易結(jié)焦；研究表明，煤中Na₂O燃燒時(shí)蒸發(fā)升華，然后在鍋爐受熱面上凝結(jié)下來(lái)是造成鍋爐受熱面結(jié)焦和腐蝕的主要原因，煤中K₂O對(duì)鍋爐受熱面的結(jié)焦比煤中Na₂O還強(qiáng)，煤中Na₂O及K₂O含量高是鍋爐受熱面結(jié)焦的主要因素，煤中含Na₂O在0.5時(shí)鍋爐結(jié)焦輕，煤中含Na₂O在0.5-1.0時(shí)鍋爐結(jié)焦中等，煤中含Na₂O在1.0-2.5時(shí)鍋爐結(jié)焦強(qiáng)，煤中含Na₂O大于2.5時(shí)，鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重。煤中Na₂O的含量全部蒸發(fā)，將會(huì)造成鍋爐嚴(yán)重結(jié)焦，煤中K₂O成分在燃燒過(guò)程中會(huì)發(fā)生沉積，K₂O化合物具有zui低的熔化溫度，含K₂O高的煤在燃燒中會(huì)形成大的熔融體，這種熔融體的阻力系數(shù)很小，很容易穿過(guò)煙氣流在水冷壁受熱面上結(jié)焦，燃煤中Na₂O含量高時(shí)，則鍋爐爐膛結(jié)焦嚴(yán)重，燃煤中K₂O含量高時(shí)，則鍋爐對(duì)流受熱面結(jié)焦積灰嚴(yán)重，燃煤中Na₂O及K₂O含量過(guò)高時(shí)，揮發(fā)份高，熱值高，灰熔點(diǎn)低，在鍋爐運(yùn)行中極易結(jié)焦，即使采用蒸汽或壓縮空氣吹灰亦難以維持鍋爐正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)鍋爐灰渣形成熔融的玻璃體，凝結(jié)于冷灰斗排渣系統(tǒng)，迫使鍋爐停運(yùn)。

二、高鈉煤的特性

高鈉煤屬于高揮發(fā)分、低灰熔點(diǎn)的煙煤，煤中氧化鈉（Na₂O）含量較高。氧化鈉屬于易揮發(fā)物質(zhì)，在高溫下?lián)]發(fā)后，易凝結(jié)在受熱面上形成燒結(jié)積灰結(jié)焦，這類(lèi)積灰結(jié)焦多發(fā)生在屏式過(guò)熱器和對(duì)流過(guò)熱器等受熱面上，影響鍋爐傳熱，并形成積灰結(jié)焦源。煤中當(dāng)量Na₂O計(jì)算公式如下：煤中當(dāng)量Na₂O=（Na₂O+0.659 K₂O）×%，式中：Na₂O、K₂O為煤灰中氧化鈉與氧化鉀含量，%；Ad為煤的干基灰分，%；0.659為Na₂O與K₂O分子量之比。當(dāng)煤中Na₂O含量為0.584%，屬于高積灰結(jié)焦煤種，接近嚴(yán)重積灰結(jié)焦范圍，運(yùn)行中尤應(yīng)重視。

三、鍋爐燃用高鈉煤出現(xiàn)的問(wèn)題

水冷壁積灰結(jié)焦。鍋爐燃用高鈉煤灰造成水冷壁積灰結(jié)焦，迫使?fàn)t內(nèi)吹灰器頻繁吹灰，沖刷水冷壁，造成水冷壁減薄爆管。另外，大量尺寸較大的焦塊瞬間脫落，掉入爐底水封裝置，會(huì)導(dǎo)致水封裝置內(nèi)存水被熾熱焦渣沖擊、汽化，大量的蒸汽易造成爐膛燃燒波動(dòng)和滅火。會(huì)造成高溫過(guò)熱器、高溫再熱器管腐蝕。并造成高溫過(guò)熱器、高溫再熱器管泄露，不得不大量換管。會(huì)造成鍋爐對(duì)流受熱面積灰結(jié)焦和管壁磨損。并造成鍋爐對(duì)流受熱面積灰結(jié)焦。還會(huì)造成高溫過(guò)熱器管子節(jié)距，高溫再熱器受熱面管間空間堵塞。由于鍋爐對(duì)流受熱面大量堵灰結(jié)焦，形成煙氣走廊，煙氣沖刷造成高溫再熱器、高溫過(guò)熱器泄露。燃用高鈉煤時(shí)，會(huì)形成高溫過(guò)熱器入口積灰結(jié)焦，并形成高溫過(guò)熱器出口、高溫再熱器入口側(cè)及低溫再熱器垂直管段積灰結(jié)焦。

圖1  高溫受熱面檢查情況

四、對(duì)流受熱面積灰結(jié)焦和管道磨損

引起對(duì)流受熱面積灰結(jié)焦和管道磨損與煤灰中氧化鈉、氧化鉀等的金屬含量有密切關(guān)系。氧化鈉的含量對(duì)積灰結(jié)焦有很大影響，隨著氧化鈉含量增加，管道上的積灰結(jié)焦量會(huì)大幅增加。當(dāng)氧化鈉含量較低時(shí)（灰中含氧化鈉1%），不管灰分含量多少，積灰結(jié)焦速度都很低，而氧化鈉含量在5%～10%時(shí)，積灰結(jié)焦隨煤的灰分呈指數(shù)增加。

五、防治高鈉煤積灰結(jié)焦的措施

當(dāng)煤中加入鍋爐防焦劑時(shí)，灰熔點(diǎn)高，不容易結(jié)焦，煤的灰熔點(diǎn)一般在1250℃～1500℃，而含有Na₂O及K₂O煤的灰熔點(diǎn)則低于1100℃，鍋爐燃用Na₂O及K₂O的煤就非常容易結(jié)焦。鍋爐防焦劑可以提高灰熔點(diǎn)，并具有聚晶和熱膨脹作用，可使玻璃狀熔融相轉(zhuǎn)變成結(jié)晶相，是焦渣為多孔狀，疏松、易碎、膨脹、斷裂，有效地防止?fàn)t內(nèi)嚴(yán)重結(jié)焦，在高負(fù)荷下，也能保證鍋爐正常運(yùn)行。同時(shí)，還可使排煙溫度顯著下降，減少熱損失約0.6%～1%，使鍋爐熱效率明顯提高。可避免停爐打焦和減負(fù)荷掉焦，減少因鍋爐結(jié)焦造成的經(jīng)濟(jì)損失。