如何解决准东煤锅炉结焦问题？

什么是准东煤？如何解决准东煤的结焦问题？

志盛威华唐工

“准东”是指准噶尔盆地东部从阜康市到木垒哈萨克自治县的一条狭长地带,东西长约220公里。准东煤田资源预测储量达3900亿吨,累计探明煤炭资源储量为2136亿吨,是我国最大的整装煤田。准东煤价格便宜，但是煤质成分十分特殊，高水分且结焦沾污性极强，碱金属氧化物含量极高，尤其是氧化钾、氧化钠含高达2%-10%。在我国新疆大部分电厂都在使用“准东煤”。

北京志盛威华化工有限公司对准东煤的应用和应用后常见问题及问题防治做出系统的分析和建议：

1.准东煤结焦特征

a)   一般掺烧比列在60%以内，且掺烧比列的高低和井工煤的品质有直接关系。

b)   随着锅炉容量的增加，掺烧准东煤的性能有所提高。

c)   准东煤的掺烧比列和锅炉的负荷有很大关系，一旦负荷超过某一临界负荷结焦发展速度非常迅速，准东煤掺烧能力大幅下降。

d)   四角切圆锅炉随着切圆减小，燃用准东煤的性能有所提高。

e)   随着飞灰含碳量升高，炉膛内发生结焦的概率降低，但屏式受热面和对流发生结焦的概率升高。

f)   燃用准东煤的过程中吹灰频次明显增加，随着掺烧比列升高，多数情况下需要连续吹灰。

g)   即使对于灰熔点大于1350℃的准东煤，依然存在严重结焦问题，准东煤的结焦性能同灰熔点的相关性不是很强（灰熔点最高可达1500℃）。

h)   现役锅炉掺烧准东煤后飞灰中碳含量明显升高。

i)   同一锅炉不同矿区的准东煤掺烧性能差异明显，结焦部位有明显不同。

2.燃用准东煤结焦机理

1)   碱土金属CaO的含量高，最高可达60%左右，SiO₂的含量变化范围大从6%到50%不等，碱金属Na₂O含量在2%-10%之间（中国国内动力煤Na₂O的含量都低于1%），Al₂O₃的含量在15%-25%，其中五彩湾和木垒矿区的灰分中发现SO₃高达20%-35%。典型的准东煤灰熔点在1100-1200℃之间，属于易熔灰，极易结焦；DT与FT的温差只有30-60摄氏度，属于短渣煤，极易结焦。

2)   硅和铝都有增高灰熔点的作用，但当硅铝比SiO₂/Al₂O₃＞1.2时，自由的SiO₂就会与CaO结合生成CaSiO₃,焦渣的熔点就会大大降低，准东煤硅铝比普遍大于2.67，此时DT（变形温度）无明显变化，但FT（流动温度）下降，易结焦。

3)   准东煤属于高钠煤，在燃烧过程中煤种的钠会以蒸汽的形式析出，与烟气中的硫化物反应生成硫酸钠盐，并容易在换热面上形成粘稠的熔融态冷凝膜，它会捕捉气态重的固体颗粒，进而加速积灰过程，造成管壁腐蚀和积灰。

现阶段部分燃用准东煤的企业，为了缓解锅炉结焦的问题采取的方法为大量掺烧高岭土，掺烧比例为3%-8%，仅此一项对企业来说每年增加成本已达上千万元。

采用ZS-耐高温远红外辐射涂料可以很好地改善准东煤结焦问题。

3.ZS-耐高温远红外辐射涂料改善准东煤结焦的原理

燃烧准东煤的锅炉一般在水冷壁区域结焦率与燃烧其他煤种的锅炉基本相当，但屏式换热器的结焦却比其他锅炉严重得多，主要原因为：

折焰角下的水冷壁区域烟气温度较高（＞碱金属氧化物或盐的熔点600℃），且由于气流流动场的影响，单位时间与水冷壁接触的碱金属较少，因此在此区域碱金属的盐或氧化物处于气态不易结焦，但到了屏式换热器区域，烟气直接冲刷屏式换热器，此时的烟气温度降低，当遇到较低的换热器管时迅速放热，碱金属蒸汽温度降低至400-500℃，低于碱金属熔点，导致结焦的发生。

当涂刷了ZS-耐高温远红外辐射涂料后：

ü  碱金属盐是热辐射承接体，当在折焰角下ZS-耐高温远红外辐射涂料吸收热量后会对烟气中的尘粒、碱金属盐进行热辐射，碱金属盐温度上升，与不涂装状态下相比，上升到屏式换热器区域的碱金属盐温度要高，因此换热至熔点以下的时间延长，在高速运行的烟气中，稍许的时间延长就有可能改变其结焦区域；

ü  涂刷有ZS-耐高温远红外辐射涂料的屏式换热器热辐射吸收率增加，管壁温度高于未涂装的管壁，减小了与碱金属蒸汽的温差，另涂层的导热系数比金属管壁较小，因此碱金属在管壁上放热减缓，结焦过程延长，在高速风的作用下，减小了结焦率；

ü  涂刷有ZS-耐高温远红外辐射涂料的屏式换热器表面瓷化且表面张力减小，碱金属蒸汽即使放热液化，也会成球状掉落或以点接触形式结焦，当结焦较多，焦的重力大于粘结力时会自动脱落。

综上所述，ZS-耐高温远红外辐射涂料具有很好地改善准东煤结焦的作用。