การศึกษาปัจจัยที่ควบคุมการเกิดตะกรันในหม้อไอน้ำของโรงไฟฟ้าแม่เมาะ

Abstract

ตะกรัน (Slag) ที่เกิดขึ้นในโรงไฟฟ้าแม่เมาะสร้างปัญหาในการผลิตกระแสไฟฟ้าอย่างมาก เนื่องจากการที่มีตะกรันไปติดอยู่ในผนังเตาของหม้อไอน้ำของโรงไฟฟ้า ซึ่งสาเหตุหลักที่ก่อให้เกิดตะกรันคือ ถ่านหินที่มีปริมาณร้อยละของ CaO ที่อยู่ในช่วง 23-35% การทดลองนำเอาตัวอย่างถ่านหินจำนวนสามตัวอย่าง ซึ่งมีค่าปริมาณร้อยละของ CaO แตกต่างกันคือ ตัวอย่างที่มีค่า CaO ต่ำ (2.24%) ค่า CaO ปานกลาง (27.34%) และ ตัวอย่างที่มีค่า CaO สูง (31.81%) นำไปหาค่าอุณหภูมิเริ่มต้นของการหลอม (Initial deforming temperature: IT) ของเถ้า พบว่าอุณหภูมิการหลอมของตัวอย่าง ที่มีค่า CaO ปานกลาง มีค่า IT = 1,197°C (อุณหภูมิมิต่ำสุด) ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิในเตาเผาหม้อไอน้ำ (1,200°C) ตัวอย่างที่มีค่า CaO สูง มีค่า IT = 1,301°C และตัวอย่างที่มีค่า CaO ต่ำ จะมีค่า IT มากกว่า 1,500°C หลังจากนั้นนำตัวอย่างถ่านหินทั้งสามมาเผาที่อุณหภูมิ 800°C, 900°C, 1,000°C, 1,100°C และ 1,200°C แล้วนำเถ้าที่ได้มาวิเคราะห์ด้วยวี X-ray diffraction (XRD) เพื่อหาชนิดของแร่ในแต่ละอุณหภูมิของตัวอย่าง พบว่าเมื่อเผาตัวอย่างที่มีค่า CaO ปานกลางที่อุณหภูมิ 1,100°C เกิดแร่เกห์เลไนต์ (Gehlenite) ซึ่งเป็นแร่ชนิดเดียวกันกับที่พบในตัวอย่างตะกรันที่ได้เก็บตัวอย่างมาจากโรงไฟฟ้าแม่เมาะจำนวน 3 ตัวอย่าง จากนั้นได้นำตัวอย่างถ่านหินที่ผสมกันระหว่าง ตัวอย่างที่มีค่า CaO ต่ำ กับตัวอย่างที่มีค่า CaO ปานกลาง ในอัตราส่วนต่างๆ นำไปเผาที่อุณหภูมิต่างๆ กันพบว่า ตัวอย่างถ่านหินผสมระหว่าง ที่มีค่า CaO ต่ำ 20% กับ ที่มีค่า CaO ปานกลาง 80% (IT = 1,322°C) เกิดแร่เกห์เลไนต์ที่อุณหภูมิระหว่าง 800°C-1,100°C และเมื่อนำตัวอย่างเถ้ามาหาองค์ประกอบออกไซด์ ได้แก่ปริมาณร้อยละของ SiO₂, CaO และ Al₂O₃ มาพล็อตลงใน Ternary phase diagram พบว่าตัวอย่างที่มีค่า CaO ปานกลางและตัวอย่างถ่านหินผสมดังกล่าวข้างต้น อยู่ในบริเวณของแร่เกห์เลไนต์ที่มีอุณหภูมิของการหลอมตัวต่ำ อาจสรุปได้ว่าการควบคุมมิให้ปริมาณ SiO₂, CaO และ Al₂O₃ ในเถ้าถ่านหินเพื่อมิให้อยู่ในบริเวณของการหลอมตัวต่ำ (Low-temperature eutectic region) จะป้องกันการเกิดตะกรันได้