煤粉锅炉超低负荷运行的技术问题和应对措施

1 煤粉锅炉超低负荷运行中存在的技术问题

1.1 燃烧稳定性问题

在超低负荷运行工况时，煤粉锅炉内部的燃烧工况会出现显著改变。因进入炉膛的燃料量大幅削减，炉内温度水平下降，火焰中心向上移动，且燃烧区域收缩。这使得煤粉气流着火滞后，燃烧速率变缓，燃烧稳定性变差，易出现火焰脉动乃至熄火的情况。同时，低负荷条件下一次风与煤粉的混合特性也会有所变化，可能致使煤粉分布不均，进而对燃烧稳定性造成进一步影响。

1.2 污染物排放超标问题

在超低负荷工况下，煤粉锅炉污染物排放控制工作面临新的挑战。其一，燃烧温度下降将导致氮氧化物 (NO_χ) ）生成机理发生显著变化。尽管热力型 N0_χ 生成量呈下降趋势，但燃料型 N0_x 占比可能上升。同时，因燃烧不充分，一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）等不完全燃烧产物排放量将大幅增加。其二，低负荷工况下烟气流量减少，将直接影响脱硝、脱硫等环保设备的运行效能，致使污染物排放指标难以满足超低排放标准要求。

1.3 受热面磨损和积灰问题

在低负荷运行工况下，煤粉锅炉内部的烟气流速与颗粒浓度分布会出现改变。烟气流速的降低，致使飞灰颗粒于受热面上的沉积概率增大，进而易引发受热面积灰现象。积灰不仅会致使受热面的传热效率降低，造成锅炉效率下滑，还可能诱发局部过热等安全隐患。与此同时，因燃烧过程不稳定，部分未充分燃烧的煤粉颗粒会随烟气流动，对受热面产生冲刷磨损作用。特别是在弯头、三通等部位，磨损状况可能更为显著，长时间运行会对受热面的使用寿命造成影响，提高设备维护成本。

1.4 汽温调节困难问题

在超低负荷运行工况下，煤粉锅炉汽温调节更复杂、具挑战。因燃料量与蒸发量显著减少，蒸汽流量降低，炉膛辐射传热量相对变化小，导致过热器和再热器吸热量与蒸汽流量不匹配。这使汽温易大幅波动，常规调节方式（喷水减温、烟气挡板调节等）难将汽温控制在合理区间。汽温波动过大不仅影响蒸汽品质，还可能威胁汽轮机等下游设备安全稳定运行。

2 煤粉锅炉超低负荷运行技术问题的应对措施

2.1 提升燃烧稳定性的措施

为改善煤粉锅炉在超低负荷运行时的燃烧稳定性，可采用多种手段。首先，可以优化燃烧器的设计与运行方式。采用分级燃烧技术，合理分配一次风、二次风的比例和风速，使煤粉能够与空气充分混合，保证燃烧过程的均匀性。例如，调整一次风的速度和煤粉浓度，让煤粉能够及时着火并稳定燃烧。同时，可选用具有良好低负荷稳燃性能的燃烧器，如浓淡分离燃烧器，它能将煤粉气流分离成浓相和淡相，浓相煤粉气流更容易着火和稳定燃烧。另外，还可以通过添加助燃剂来增强燃烧稳定性。助燃剂能够降低煤粉的着火温度，加快燃烧速度，提高燃烧效率。向煤粉中加入适量的化学助燃剂，在低负荷运行时可以有效避免火焰脉动和熄火现象的发生。并且，加强对燃烧过程的监测与控制也至关重要。利用先进的燃烧监测系统，实时掌握炉内的燃烧状况，如火焰温度、燃烧强度等参数，根据监测结果及时调整燃烧器的运行参数，确保燃烧始终处于稳定状态。

2.2 控制污染物排放的措施

针对超低负荷运行状态下污染物排放超标的问题，需从燃烧过程与环保设备运行两个维度着手。在燃烧过程中，运用低氮燃烧技术，通过对燃烧器结构及运行参数进行优化，以降低氮氧化物的生成。例如，采用空气分级燃烧、燃料分级燃烧等技术，对燃烧区域的氧浓度和温度分布加以控制，从而减少热力型和燃料型氮氧化物的生成量。同时，加强对燃烧过程的优化调整，提高燃烧的充分性，降低一氧化碳和碳氢化合物等不完全燃烧产物的排放。对于环保设备，要确保其在低负荷下能够稳定高效运行。可以对脱硝、脱硫等环保设备进行技术改造，提高其在低烟气流量下的处理能力。增加脱硝催化剂的活性和数量，优化脱硫塔的喷淋系统，保证在低负荷运行时也能有效去除污染物。并且，建立完善的污染物排放监测系统，实时监测污染物排放情况，根据监测结果及时调整环保设备的运行参数，确保污染物排放达到超低排放标准。

2.3 解决受热面磨损和积灰问题的措施

为解决煤粉锅炉在超低负荷运行工况下存在的受热面磨损和积灰等突出问题，需要从烟气流场优化和清灰方式改进两个关键方面采取综合措施。首先，在烟气流场优化方面，可通过精确计算和模拟分析，合理调整锅炉内部各级受热面区域的烟气导流板布置角度和间距，使烟气流速分布更加均匀，避免出现局部高速烟气涡流区，从而显著降低飞灰颗粒对受热面的局部冲刷强度。同时，在省煤器、过热器等易磨损部位的关键管排处加装高铬铸铁防磨瓦或采用等离子喷涂技术施加工艺性能优良的耐磨涂层，可大幅提升受热面的抗磨损性能，有效延长其使用寿命。针对积灰问题，应当根据锅炉不同部位（如尾部烟道、空气预热器等）的积灰特性差异，采用声波吹灰器与蒸汽吹灰器相结合的复合清灰方式，并制定分区、分时的智能化吹灰策略。对于常规积灰区域可优先采用高频声波吹灰，而对粘结性较强的顽固积灰则采用高压蒸汽吹灰。此外，还需建立完善的锅炉停炉维护制度，定期安排停炉进行全面的人工清灰作业，彻底清除受热面管束间的顽固积灰沉积层，避免因积灰过厚导致传热效率下降和排烟温度升高。在锅炉日常运行过程中，要重点加强对高温受热面区域壁温的实时监测，通过布置多点温度测点并结合 DCS 系统进行温度场分析，及时发现并处理因积灰导致的局部过热现象，防止发生受热面管材超温爆管等严重安全事故。

2.4 优化汽温调节的措施

为应对超低负荷运行状态下汽温调节难题，需综合运用多种调节手段。一方面，可对常规调节方式予以改进。优化喷水减温系统，精准控制喷水量，防止因喷水量不当致使汽温大幅波动。同时，合理调节烟气挡板开度，依据蒸汽流量与吸热量的动态变化，及时调整烟气流动路径与流量，确保过热器和再热器的吸热量与蒸汽流量相适配。另一方面，可采用新型汽温调节技术。运用智能控制算法，结合锅炉运行参数与历史数据，对汽温展开精准预测与调控。引入烟气再循环技术，将部分低温烟气导入炉膛，降低炉膛温度，削减辐射传热量，进而优化过热器和再热器吸热量与蒸汽流量的匹配关系，促使汽温得以稳定控制在合理区间，确保蒸汽品质以及下游设备的安全运行。

3 结语

煤粉锅炉超低负荷运行面临复杂多样技术问题，涉及燃烧、污染物排放、设备磨损和汽温调节等维度。解决这些问题关乎锅炉运行安全与经济，也影响能源利用效率和环保目标达成。采用针对性技术举措，如优化燃烧器设计、改进污染物控制技术、强化受热面防护和采用智能汽温调节方法等，可缓解问题。但随着技术进步和环保要求提高，仍需深入研究，寻找更高效可靠的解决方案。希望本文分析与建议能为相关技术人员提供参考，推动煤粉锅炉在超低负荷工况下的性能优化与技术升级。

参考文献：

[1] 谭静 . 煤粉锅炉超低负荷运行的技术问题和应对措施 [J]. 全面腐蚀控制，2024，38（11）：57-59.

[2] 关朋远. 煤粉锅炉超低负荷运行的技术问题和应对措施[J]. 电器工业，2023，（12）： 66-69+74 .