锅炉结焦原理及防结焦涂料

结焦是锅炉运行中比较普遍的问题，在燃烧过程中，煤粉颗粒中所含的易熔或易气化的物质迅速挥发成气态进入烟气中，当温度降低时凝结，或者黏附在烟气冲刷的受热面或炉墙上，或者凝结在飞灰颗粒表面，成为熔融的碱化物膜，然后黏附在受热面上形成初始结焦层，成为结焦发展的条件。一般情况下，随着烟气一起运动的灰渣颗粒，由于炉膛水冷壁受热面的吸热而同烟气一起被冷却。如果液态的渣粒在接近水冷壁或炉墙前，已经随温度降低而凝固，以固态扩散到受热管壁上，会形成疏松的灰层，运行中通过吹灰很容易清除。当炉膛内温度较高时，部分灰颗粒已经达到熔融或半熔融状态，这部分灰颗粒在扩散到受热面前未得到足够冷却达到凝固状态，具有较高的黏结能力，就容易黏附在受热面或炉墙上，甚至保持熔化状态，黏附熔融或半熔融状态的灰颗粒和未燃尽的焦炭，使结焦由点到面不断发展，结成大焦。

北京志盛威华化工有限公司在对炉管结焦原理的基础上，有针对性的研发出ZS-耐高温远红外辐射涂料，通过该涂料来有效阻止焦体的凝结。

根据众多应用案例的应用，志盛威华工程师对应用ZS-耐高温远红外辐射涂料喷涂技术对防止结焦做出以下分析

结焦的因素很复杂，防止结焦的基本原则是消除产生结焦的基本条件。如果炉膛内的高温烟气不冲刷水冷壁或受热面，或者当气流接触壁管前，熔融的灰粒已冷却呈凝固态或无粘结性，或在水冷壁及受热面附近创造氧化性气氛以提高灰熔点温度，或水冷壁及受热面表面具有良好的防结焦特性，结焦便不会产生。因此防止炉膛中下部结焦，主要从改善空气动力条件、减小还原气氛的产生、改善水冷壁表面的防结焦特性入手；防止炉膛上部结焦主要靠降低烟气温度或改善水冷壁表面的防结焦特性。

1. 在炉膛水冷壁上喷涂ZS-耐高温远红外辐射涂料后，因ZS-耐高温远红外辐射涂料黑度为 0.93，较常规水冷壁金属管材黑度高 0.23，会适当提高炉膛水冷壁的吸热量，降低炉膛近壁烟温，增强了冷却熔融灰渣的能力，使熔融灰渣在扩散过程中转变为半熔融状态或固态，降低了灰渣的黏附能力，继而有效地防止或避免结焦；

2.  在炉膛水冷壁表面上使用ZS-耐高温远红外辐射涂料，由于ZS-耐高温远红外辐射涂料属于非金属材料，其热阻较金属管壁热阻略大，使熔融的灰粒对管壁的传导放热变得缓慢，不易快速放热引起凝固结焦。

3.  ZS-耐高温远红外辐射涂料是经过纳米化加工而成的，因而具有了纳米材料共有的特点——表面能小的特性。这使得其涂层比原金属管壁表面的表面能大大减少，使得熔融的焦粒很难黏附在受热面上，防止了水冷壁的沾污，从而有效的避免或减少了结焦。即使有少量结焦，也因壁面表面能小，焦块在较小时就超过了附着力的临界值而自行脱落，因而无法形成大块的结焦。在水冷壁区域喷涂ZS-耐高温远红外辐射涂料后，ZS-耐高温远红外辐射涂料涂层提高辐射换热，增大近壁区域和燃烧区域温度梯度。在适量提高炉膛水冷壁吸热量的同时，相应降低炉膛出口烟温，减少或消除烟气中熔融灰渣的形成，使灰渣在接触屏过前就凝固，可避免或减少焦渣在水冷壁及屏过表面形成。同时因ZS-耐高温远红外辐射涂料的纳米特性，提高涂层的光洁度，有效防范粘污。

通过以上分析，我们不难看出ZS-耐高温远红外辐射涂料对防止结焦、减少结焦是有效的，可以利用该涂料的特性服务于结焦严重的煤粉炉。