“準(zhǔn)東”是指準(zhǔn)噶爾盆地東部從阜康市到木壘哈薩克自治縣的一條狹長地帶,東西長約220公里。準(zhǔn)東煤田資源預(yù)測(cè)儲(chǔ)量達(dá)3900億噸,累計(jì)探明煤炭資源儲(chǔ)量為2136億噸,是我國醉大的整裝煤田。準(zhǔn)東煤價(jià)格便宜，但是煤質(zhì)成分十分特殊，高水分且結(jié)焦沾污性極強(qiáng)，堿金屬氧化物含量極高，尤其是氧化鉀、氧化鈉含高達(dá)2%-10%。在我國新疆大部分電廠都在使用“準(zhǔn)東煤”。
北京志盛威華化工有限公司對(duì)準(zhǔn)東煤的應(yīng)用和應(yīng)用后常見問題及問題防治做出系統(tǒng)的分析和建議：
1.準(zhǔn)東煤結(jié)焦特征
a) 一般摻燒比列在60%以內(nèi)，且摻燒比列的高低和井工煤的品質(zhì)有直接關(guān)系。
b) 隨著鍋爐容量的增加，摻燒準(zhǔn)東煤的性能有所提高。
c) 準(zhǔn)東煤的摻燒比列和鍋爐的負(fù)荷有很大關(guān)系，一旦負(fù)荷超過某一臨界負(fù)荷結(jié)焦發(fā)展速度非常迅速，準(zhǔn)東煤摻燒能力大幅下降。
d) 四角切圓鍋爐隨著切圓減小，燃用準(zhǔn)東煤的性能有所提高。
e) 隨著飛灰含碳量升高，爐膛內(nèi)發(fā)生結(jié)焦的概率降低，但屏式受熱面和對(duì)流發(fā)生結(jié)焦的概率升高。
f) 燃用準(zhǔn)東煤的過程中吹灰頻次明顯增加，隨著摻燒比列升高，多數(shù)情況下需要連續(xù)吹灰。
g) 即使對(duì)于灰熔點(diǎn)大于1350℃的準(zhǔn)東煤，依然存在嚴(yán)重結(jié)焦問題，準(zhǔn)東煤的結(jié)焦性能同灰熔點(diǎn)的相關(guān)性不是很強(qiáng)（灰熔點(diǎn)醉高可達(dá)1500℃）。
h) 現(xiàn)役鍋爐摻燒準(zhǔn)東煤后飛灰中碳含量明顯升高。
i) 同一鍋爐不同礦區(qū)的準(zhǔn)東煤摻燒性能差異明顯，結(jié)焦部位有明顯不同。
2.燃用準(zhǔn)東煤結(jié)焦機(jī)理
1) 堿土金屬CaO的含量高，醉高可達(dá)60%左右，SiO2的含量變化范圍大從6%到50%不等，堿金屬Na2O含量在2%-10%之間（中國國內(nèi)動(dòng)力煤Na2O的含量都低于1%），Al2O3的含量在15%-25%，其中五彩灣和木壘礦區(qū)的灰分中發(fā)現(xiàn)SO3高達(dá)20%-35%。典型的準(zhǔn)東煤灰熔點(diǎn)在1100-1200℃之間，屬于易熔灰，極易結(jié)焦；DT與FT的溫差只有30-60攝氏度，屬于短渣煤，極易結(jié)焦。
2) 硅和鋁都有增高灰熔點(diǎn)的作用，但當(dāng)硅鋁比SiO2/Al2O3＞1.2時(shí)，自由的SiO2就會(huì)與CaO結(jié)合生成CaSiO3,焦渣的熔點(diǎn)就會(huì)大大降低，準(zhǔn)東煤硅鋁比普遍大于2.67，此時(shí)DT（變形溫度）無明顯變化，但FT（流動(dòng)溫度）下降，易結(jié)焦。
3) 準(zhǔn)東煤屬于高鈉煤，在燃燒過程中煤種的鈉會(huì)以蒸汽的形式析出，與煙氣中的硫化物反應(yīng)生成硫酸鈉鹽，并容易在換熱面上形成粘稠的熔融態(tài)冷凝膜，它會(huì)捕捉氣態(tài)重的固體顆粒，進(jìn)而加速積灰過程，造成管壁腐蝕和積灰。
現(xiàn)階段部分燃用準(zhǔn)東煤的企業(yè)，為了緩解鍋爐結(jié)焦的問題采取的方法為大量摻燒高嶺土，摻燒比例為3%-8%，僅此一項(xiàng)對(duì)企業(yè)來說每年增加成本已達(dá)上千萬元。
采用ZS-耐高溫遠(yuǎn)紅外輻射涂料可以很好地改善準(zhǔn)東煤結(jié)焦問題。
3.ZS-耐高溫遠(yuǎn)紅外輻射涂料改善準(zhǔn)東煤結(jié)焦的原理
燃燒準(zhǔn)東煤的鍋爐一般在水冷壁區(qū)域結(jié)焦率與燃燒其他煤種的鍋爐基本相當(dāng)，但屏式換熱器的結(jié)焦卻比其他鍋爐嚴(yán)重得多，主要原因?yàn)椋?br /> 折焰角下的水冷壁區(qū)域煙氣溫度較高（＞堿金屬氧化物或鹽的熔點(diǎn)600℃），且由于氣流流動(dòng)場(chǎng)的影響，單位時(shí)間與水冷壁接觸的堿金屬較少，因此在此區(qū)域堿金屬的鹽或氧化物處于氣態(tài)不易結(jié)焦，但到了屏式換熱器區(qū)域，煙氣直接沖刷屏式換熱器，此時(shí)的煙氣溫度降低，當(dāng)遇到較低的換熱器管時(shí)迅速放熱，堿金屬蒸汽溫度降低至400-500℃，低于堿金屬熔點(diǎn)，導(dǎo)致結(jié)焦的發(fā)生。
當(dāng)涂刷了ZS-耐高溫遠(yuǎn)紅外輻射涂料后：
ü 堿金屬鹽是熱輻射承接體，當(dāng)在折焰角下ZS-耐高溫遠(yuǎn)紅外輻射涂料吸收熱量后會(huì)對(duì)煙氣中的塵粒、堿金屬鹽進(jìn)行熱輻射，堿金屬鹽溫度上升，與不涂裝狀態(tài)下相比，上升到屏式換熱器區(qū)域的堿金屬鹽溫度要高，因此換熱至熔點(diǎn)以下的時(shí)間延長，在高速運(yùn)行的煙氣中，稍許的時(shí)間延長就有可能改變其結(jié)焦區(qū)域；
ü 涂刷有ZS-耐高溫遠(yuǎn)紅外輻射涂料的屏式換熱器熱輻射吸收率增加，管壁溫度高于未涂裝的管壁，減小了與堿金屬蒸汽的溫差，另涂層的導(dǎo)熱系數(shù)比金屬管壁較小，因此堿金屬在管壁上放熱減緩，結(jié)焦過程延長，在高速風(fēng)的作用下，減小了結(jié)焦率；
ü 涂刷有ZS-耐高溫遠(yuǎn)紅外輻射涂料的屏式換熱器表面瓷化且表面張力減小，堿金屬蒸汽即使放熱液化，也會(huì)成球狀掉落或以點(diǎn)接觸形式結(jié)焦，當(dāng)結(jié)焦較多，焦的重力大于粘結(jié)力時(shí)會(huì)自動(dòng)脫落。
綜上所述，ZS-耐高溫遠(yuǎn)紅外輻射涂料具有很好地改善準(zhǔn)東煤結(jié)焦的作用。
北京志盛威華化工有限公司對(duì)準(zhǔn)東煤的應(yīng)用和應(yīng)用后常見問題及問題防治做出系統(tǒng)的分析和建議：
1.準(zhǔn)東煤結(jié)焦特征
a) 一般摻燒比列在60%以內(nèi)，且摻燒比列的高低和井工煤的品質(zhì)有直接關(guān)系。
b) 隨著鍋爐容量的增加，摻燒準(zhǔn)東煤的性能有所提高。
c) 準(zhǔn)東煤的摻燒比列和鍋爐的負(fù)荷有很大關(guān)系，一旦負(fù)荷超過某一臨界負(fù)荷結(jié)焦發(fā)展速度非常迅速，準(zhǔn)東煤摻燒能力大幅下降。
d) 四角切圓鍋爐隨著切圓減小，燃用準(zhǔn)東煤的性能有所提高。
e) 隨著飛灰含碳量升高，爐膛內(nèi)發(fā)生結(jié)焦的概率降低，但屏式受熱面和對(duì)流發(fā)生結(jié)焦的概率升高。
f) 燃用準(zhǔn)東煤的過程中吹灰頻次明顯增加，隨著摻燒比列升高，多數(shù)情況下需要連續(xù)吹灰。
g) 即使對(duì)于灰熔點(diǎn)大于1350℃的準(zhǔn)東煤，依然存在嚴(yán)重結(jié)焦問題，準(zhǔn)東煤的結(jié)焦性能同灰熔點(diǎn)的相關(guān)性不是很強(qiáng)（灰熔點(diǎn)醉高可達(dá)1500℃）。
h) 現(xiàn)役鍋爐摻燒準(zhǔn)東煤后飛灰中碳含量明顯升高。
i) 同一鍋爐不同礦區(qū)的準(zhǔn)東煤摻燒性能差異明顯，結(jié)焦部位有明顯不同。
2.燃用準(zhǔn)東煤結(jié)焦機(jī)理
1) 堿土金屬CaO的含量高，醉高可達(dá)60%左右，SiO2的含量變化范圍大從6%到50%不等，堿金屬Na2O含量在2%-10%之間（中國國內(nèi)動(dòng)力煤Na2O的含量都低于1%），Al2O3的含量在15%-25%，其中五彩灣和木壘礦區(qū)的灰分中發(fā)現(xiàn)SO3高達(dá)20%-35%。典型的準(zhǔn)東煤灰熔點(diǎn)在1100-1200℃之間，屬于易熔灰，極易結(jié)焦；DT與FT的溫差只有30-60攝氏度，屬于短渣煤，極易結(jié)焦。
2) 硅和鋁都有增高灰熔點(diǎn)的作用，但當(dāng)硅鋁比SiO2/Al2O3＞1.2時(shí)，自由的SiO2就會(huì)與CaO結(jié)合生成CaSiO3,焦渣的熔點(diǎn)就會(huì)大大降低，準(zhǔn)東煤硅鋁比普遍大于2.67，此時(shí)DT（變形溫度）無明顯變化，但FT（流動(dòng)溫度）下降，易結(jié)焦。
3) 準(zhǔn)東煤屬于高鈉煤，在燃燒過程中煤種的鈉會(huì)以蒸汽的形式析出，與煙氣中的硫化物反應(yīng)生成硫酸鈉鹽，并容易在換熱面上形成粘稠的熔融態(tài)冷凝膜，它會(huì)捕捉氣態(tài)重的固體顆粒，進(jìn)而加速積灰過程，造成管壁腐蝕和積灰。
現(xiàn)階段部分燃用準(zhǔn)東煤的企業(yè)，為了緩解鍋爐結(jié)焦的問題采取的方法為大量摻燒高嶺土，摻燒比例為3%-8%，僅此一項(xiàng)對(duì)企業(yè)來說每年增加成本已達(dá)上千萬元。
采用ZS-耐高溫遠(yuǎn)紅外輻射涂料可以很好地改善準(zhǔn)東煤結(jié)焦問題。
3.ZS-耐高溫遠(yuǎn)紅外輻射涂料改善準(zhǔn)東煤結(jié)焦的原理
燃燒準(zhǔn)東煤的鍋爐一般在水冷壁區(qū)域結(jié)焦率與燃燒其他煤種的鍋爐基本相當(dāng)，但屏式換熱器的結(jié)焦卻比其他鍋爐嚴(yán)重得多，主要原因?yàn)椋?br /> 折焰角下的水冷壁區(qū)域煙氣溫度較高（＞堿金屬氧化物或鹽的熔點(diǎn)600℃），且由于氣流流動(dòng)場(chǎng)的影響，單位時(shí)間與水冷壁接觸的堿金屬較少，因此在此區(qū)域堿金屬的鹽或氧化物處于氣態(tài)不易結(jié)焦，但到了屏式換熱器區(qū)域，煙氣直接沖刷屏式換熱器，此時(shí)的煙氣溫度降低，當(dāng)遇到較低的換熱器管時(shí)迅速放熱，堿金屬蒸汽溫度降低至400-500℃，低于堿金屬熔點(diǎn)，導(dǎo)致結(jié)焦的發(fā)生。
當(dāng)涂刷了ZS-耐高溫遠(yuǎn)紅外輻射涂料后：
ü 堿金屬鹽是熱輻射承接體，當(dāng)在折焰角下ZS-耐高溫遠(yuǎn)紅外輻射涂料吸收熱量后會(huì)對(duì)煙氣中的塵粒、堿金屬鹽進(jìn)行熱輻射，堿金屬鹽溫度上升，與不涂裝狀態(tài)下相比，上升到屏式換熱器區(qū)域的堿金屬鹽溫度要高，因此換熱至熔點(diǎn)以下的時(shí)間延長，在高速運(yùn)行的煙氣中，稍許的時(shí)間延長就有可能改變其結(jié)焦區(qū)域；
ü 涂刷有ZS-耐高溫遠(yuǎn)紅外輻射涂料的屏式換熱器熱輻射吸收率增加，管壁溫度高于未涂裝的管壁，減小了與堿金屬蒸汽的溫差，另涂層的導(dǎo)熱系數(shù)比金屬管壁較小，因此堿金屬在管壁上放熱減緩，結(jié)焦過程延長，在高速風(fēng)的作用下，減小了結(jié)焦率；
ü 涂刷有ZS-耐高溫遠(yuǎn)紅外輻射涂料的屏式換熱器表面瓷化且表面張力減小，堿金屬蒸汽即使放熱液化，也會(huì)成球狀掉落或以點(diǎn)接觸形式結(jié)焦，當(dāng)結(jié)焦較多，焦的重力大于粘結(jié)力時(shí)會(huì)自動(dòng)脫落。
綜上所述，ZS-耐高溫遠(yuǎn)紅外輻射涂料具有很好地改善準(zhǔn)東煤結(jié)焦的作用。