การศึกษากลไกการเกิดตะกรันในหม้อไอน้ำของโรงไฟฟ้าแม่เมาะ

Abstract

การวิจัยนี้เป็นการศึกษากลไกการเกิดตะกรันในเตาเผาของหม้อไอน้ำของโรงไฟฟ้าถ่านหินที่การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย แม่เมาะ โดยการศึกษาด้านองค์ประกอบทางเคมีของเถ้าถ่านหินลิกไนต์ร่วมกับการศึกษาด้านแร่วิทยาเมื่อมีการเผาไหม้ถ่านหินลิกไนต์ที่อุณหภูมิสูง จากการศึกษา พบว่า ตัวอย่างถ่านหินลิกไนต์ K1 ซึ่งมีส่วนประกอบทางเคมีของเถ้าถ่านหิน 12.72 %CaO และ K2 ซึ่งมีส่วนประกอบทางเคมีของเถ้าถ่านหิน 15.24 %CaO แม้ว่าจะมีส่วนประกอบทางเคมีของเถ้าอยู่นอกช่วง 23 - 35 %CaO ซึ่งการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย แม่เมาะ คาดว่าไม่น่าจะเกิดตะกรัน แต่กลับเกิดตะกรันได้ การวิจัยนี้ได้พบว่า การวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีด้วยปริมาณ CaO แต่เพียงอย่างเดียว ไม่สามารถอธิบายกลไกการเกิดตะกรันได้ การศึกษานี้จึงใช้ Ternary Phase Diagram เพื่อช่วยศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของเถ้าถ่านหินร่วมกับการศึกษาด้านแร่วิทยา และพบว่า หากองค์ประกอบทางเคมี CaO-Al2O3-SiO2 ของเถ้าใน Diagram ดังกล่าวอยู่บริเวณใกล้เคียงกับบริเวณอุณหภูมิการหลอมต่ำ (Low-Temperature Eutectic Region) ถ่านหินลิกไนต์ดังกล่าวจะให้เถ้าที่เกิดตะกรันเมื่อนำไปเผาไหม้ในเตาเผาของโรงไฟฟ้า ทั้งนี้เนื่องจากกลไกการเปลี่ยนสถานะด้านแร่วิทยาของเถ้าถ่านหินลิกไนต์ได้เปลี่ยนไป โดยเถ้าถ่านหินลิกไนต์ K1 และ K2 ซึ่งก่อนการเผาไหม้ประกอบด้วยแร่เคโอลิไนต์ แร่ยิปซัม และแร่ควอตซ์ในปริมาณต่างๆ กัน แต่หลังจากการเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูง องค์ประกอบทางเคมีของเถ้าถ่านหินจะกลายเป็นแร่อะนอร์ไทต์ ซึ่งอยู่ใกล้เคียงกับบริเวณอุณหภูมิการหลอมต่ำ และทำให้เกิดตะกรันได้ ในขณะที่ตัวอย่างถ่านหินลิกไนต์ K3 ซึ่งมีส่วนประกอบทางเคมีของเถ้าถ่านหิน 22.88 %CaO กลับไม่เกิดตะกรัน ทั้งที่ก่อนการเผาไหม้จะมีองค์ประกอบทางแร่ของเถ้าถ่านหินเช่นเดียวกับเถ้า K1 และ K2 แต่หลังจากการเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูง องค์ประกอบทางแร่ของเถ้า K3 จะกลายเป็นแร่แคลเซียมซิลิเกต ซึ่งอยู่ห่างจากบริเวณอุณหภูมิการหลอมต่ำ จึงไม่เกิดตะกรัน การศึกษาวิจัยนี้ ได้เสนอแนะให้มีการผสมดินหรือวัสดุต่างๆ ที่ได้จากการทำเหมืองถ่านหิน แม่เมาะ กับถ่านหินลิกไนต์ก่อนการเผาไหม้ เพื่อควบคุมให้องค์ประกอบทางเคมีของ CaO-Al2O3-SiO2 ของเถ้าถ่านหินให้ห่างจากบริเวณอุณหภูมิการหลอมต่ำ (Low-Temperature Eutectic Region) ใน Ternary Phase Diagram เพื่อมิให้เกิดตะกรันหลังจากการเผาไหม้ถ่านหินลิกไนต์ที่ผสมแล้ว