干熄焦余热锅炉低负荷运行隐患：蒸发量骤减引发的过热器爆管风险

在工业锅炉与电站锅炉的实际运行中，低负荷工况是常见的运行状态之一。然而，当干熄焦余热锅炉长期处于低负荷运行时，一系列潜在风险随之而来，其中因蒸发量骤减引发的过热器爆管问题尤为突出。这不仅会导致设备损坏、生产中断，还可能带来严重的安全事故与经济损失。深入探究其风险形成机制，并制定有效的防范措施，对保障设备安全稳定运行至关重要。

一、低负荷运行与蒸发量骤减的关联

干熄焦余热锅炉的蒸发量与负荷呈正相关关系。正常工况下，干熄焦余热锅炉按照设计参数运行，燃料燃烧释放的热量与给水吸收的热量保持平衡，产生稳定的蒸汽量。但当干熄焦余热锅炉进入低负荷运行状态时，燃料供给量与给水量相应减少。此时，炉膛内的燃烧工况发生变化，火焰充满度降低，燃烧效率下降，导致产生的热量不足。同时，为维持蒸汽压力，给水流量的减少幅度可能小于热量减少幅度，使得工质在蒸发受热面中的吸热量减少，蒸发量随之骤减。

例如，在一些工业生产淡季，企业为节省能源降低锅炉运行负荷，当负荷降至设计值的 40% 以下时，部分干熄焦余热锅炉的蒸发量甚至会下降至正常水平的 30% - 35%，这种显著的蒸发量变化为后续问题埋下隐患。

二、蒸发量骤减引发过热器爆管的风险机制

过热器是利用高温烟气加热蒸汽，使其温度升高到额定参数的重要部件。在低负荷、蒸发量骤减的情况下，过热器面临多重风险因素，可能导致爆管事故：

1. 蒸汽流量不足引发的超温：蒸发量骤减直接导致进入过热器的蒸汽流量大幅下降。而此时，虽然燃料量减少，但炉膛出口烟温并不会等比例降低，甚至在某些工况下可能出现局部烟温升高的情况。这使得过热器管内蒸汽对管壁的冷却能力减弱，而管外高温烟气仍持续向管壁传递热量，导致管壁温度迅速上升，超过钢材的许用温度，造成金属材料强度下降，长期运行下极易引发爆管。

2. 汽水循环异常：低负荷运行时，蒸发量减少可能打破锅炉原有的汽水循环平衡。自然循环锅炉中，循环流速降低，甚至可能出现循环停滞或倒流现象，使得部分受热面得不到充分冷却；强制循环锅炉中，也可能因流量调节不当，导致水冷壁出口蒸汽干度增加，进入过热器的蒸汽带水，造成过热器局部水塞或水击现象，损伤管壁，增加爆管风险。

3. 热应力集中：由于蒸发量骤减导致的温度场和压力场变化，过热器各部件的热膨胀和收缩不一致，产生较大的热应力。特别是在过热器的弯管、联箱等结构复杂部位，热应力更容易集中，反复的热应力作用会使金属材料产生疲劳裂纹，随着时间推移，裂纹扩展引发爆管。

三、典型案例分析与危害

某热电厂在供暖淡季采用低负荷运行模式，将锅炉负荷降至 30% 额定负荷。运行约 1 个月后，一次巡检中发现过热器区域出现异常蒸汽泄漏声，经检查确认，多根过热器管道发生爆管。事故导致该机组被迫停运检修，直接经济损失达数百万元，同时影响了周边区域的正常供暖。

进一步分析事故原因发现，低负荷运行时，蒸发量大幅下降，蒸汽流量不足，使得过热器管壁温度持续超温。此外，由于未及时调整燃烧工况和汽水系统参数，加剧了热应力和汽水循环异常问题，导致爆管事故发生。该案例充分体现了低负荷运行下蒸发量骤减引发过热器爆管的严重后果，不仅造成经济损失，还对社会服务产生负面影响。

四、防范低负荷运行过热器爆管风险的措施

为有效防范低负荷运行时过热器爆管风险，可从设备运行调整、参数监测与技术改进等方面入手：

1. 优化燃烧调整：在低负荷工况下，采用合理的燃烧器布置和配风方式，提高燃烧的稳定性和均匀性，确保炉膛热负荷分布合理。例如，采用分层配风、旋流燃烧器组合等技术，避免局部高温。同时，根据负荷变化及时调整燃料量与给水量，保持合适的燃料 - 给水比，维持蒸发量的相对稳定。

2. 加强参数监测与控制：完善锅炉运行参数的监测系统，重点关注过热器进出口蒸汽温度、压力，蒸汽流量，管壁温度等关键参数。设置合理的报警阈值，当参数出现异常波动时，及时采取调整措施。同时，利用先进的在线监测技术，对过热器管壁温度进行实时分布式监测，提前发现超温隐患。

3. 改进设备结构与运行方式：对锅炉的汽水系统进行优化设计，如增加节流圈、改进下降管与上升管的布置，改善低负荷下的汽水循环特性。对于频繁需要低负荷运行的锅炉，可考虑采用可调速给水泵、分级燃烧等技术，提高设备在低负荷工况下的适应性。此外，定期对过热器进行检查和维护，及时发现并处理管道磨损、腐蚀、裂纹等缺陷，降低爆管风险。

低负荷运行时蒸发量骤减引发的过热器爆管风险不容忽视。通过深入了解风险形成机制，结合实际案例总结经验教训，采取科学有效的防范措施，能够较大程度降低该风险，保障锅炉设备的安全、稳定、高效运行，为工业生产和社会服务提供可靠的能源支持。