一、技術背景

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

二、高鈉煤的特性

高鈉煤屬于高揮發分、低灰熔點的煙煤，煤中氧化鈉（Na₂O）含量較高。氧化鈉屬于易揮發物質，在高溫下揮發后，易凝結在受熱面上形成燒結積灰結焦，這類積灰結焦多發生在屏式過熱器和對流過熱器等受熱面上，影響鍋爐傳熱，并形成積灰結焦源。煤中當量Na₂O計算公式如下：煤中當量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。當煤中Na₂O含量為0.584%，屬于高積灰結焦煤種，接近嚴重積灰結焦范圍，運行中尤應重視。

三、鍋爐燃用高鈉煤出現的問題

水冷壁積灰結焦。鍋爐燃用高鈉煤灰造成水冷壁積灰結焦，迫使爐內吹灰器頻繁吹灰，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，會導致水封裝置內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和滅火。會造成高溫過熱器、高溫再熱器管腐蝕。并造成高溫過熱器、高溫再熱器管泄露，不得不大量換管。會造成鍋爐對流受熱面積灰結焦和管壁磨損。并造成鍋爐對流受熱面積灰結焦。還會造成高溫過熱器管子節距，高溫再熱器受熱面管間空間堵塞。由于鍋爐對流受熱面大量堵灰結焦，形成煙氣走廊，煙氣沖刷造成高溫再熱器、高溫過熱器泄露。燃用高鈉煤時，會形成高溫過熱器入口積灰結焦，并形成高溫過熱器出口、高溫再熱器入口側及低溫再熱器垂直管段積灰結焦。

圖1  高溫受熱面檢查情況

四、對流受熱面積灰結焦和管道磨損

引起對流受熱面積灰結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系。氧化鈉的含量對積灰結焦有很大影響，隨著氧化鈉含量增加，管道上的積灰結焦量會大幅增加。當氧化鈉含量較低時（灰中含氧化鈉1%），不管灰分含量多少，積灰結焦速度都很低，而氧化鈉含量在5%～10%時，積灰結焦隨煤的灰分呈指數增加。

五、防治高鈉煤積灰結焦的措施

當煤中加入鍋爐防焦劑時，灰熔點高，不容易結焦，煤的灰熔點一般在1250℃～1500℃，而含有Na₂O及K₂O煤的灰熔點則低于1100℃，鍋爐燃用Na₂O及K₂O的煤就非常容易結焦。鍋爐防焦劑可以提高灰熔點，并具有聚晶和熱膨脹作用，可使玻璃狀熔融相轉變成結晶相，是焦渣為多孔狀，疏松、易碎、膨脹、斷裂，有效地防止爐內嚴重結焦，在高負荷下，也能保證鍋爐正常運行。同時，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荷掉焦，減少因鍋爐結焦造成的經濟損失。