超低负荷运行对燃气锅炉的危害

一、什么是燃气锅炉的 “超低负荷运行”？

二、超低负荷运行对燃气锅炉的主要危害

（1）锅炉水循环可靠性大幅下降

• 原理：燃气锅炉水循环多采用自然循环方式，依赖水冷壁受热产生的密度差驱动水流。超低负荷时，燃料投入量减少，炉膛温度降低，水冷壁吸热能力减弱，导致：
  • 汽水混合物产生量减少，循环动力（密度差）不足，水流速降低；
  • 局部受热不均风险增加，可能出现 “循环停滞” 或 “汽水分层”，导致水冷壁管过热、鼓包甚至爆管。
• 案例：某 6 吨燃气锅炉在 20% 额定负荷运行时，因水循环流速从 1.2m/s 降至 0.5m/s，水冷壁下联箱出现结垢过热现象。

（2）蒸汽品质恶化，过热器安全风险升高

• 温度波动：超低负荷时，锅炉蒸发量下降，过热器内蒸汽流量减少，而炉膛辐射热降低，导致：
  • 过热蒸汽温度难以维持额定值（可能下降 50~80℃），尤其对于带过热器的锅炉，汽温低于设计值会使蒸汽带水增多，品质变差；
  • 当汽温降至 “技术最低允许负荷” 对应的临界温度时（如低于 400℃），过热器金属壁温可能因蒸汽冷却不足而超温，加速管材老化。
• 汽水分离问题：负荷降低使锅筒内汽水分离效率下降，蒸汽带水量增加，可能引发汽轮机叶片冲蚀（若用于发电场景）。

（3）尾部受热面低温腐蚀加剧

• 露点腐蚀机理：燃气燃烧主要产生 CO₂和 H₂O，但含硫燃气（如天然气含微量 H₂S）或空气中的水分会使排烟中含有酸性气体。正常负荷下，排烟温度（通常 120~180℃）高于酸性气体露点（约 110℃），但超低负荷时：
  • 炉膛温度整体下降，排烟温度可能降至 80~100℃，低于硫酸蒸汽露点（约 110~140℃，取决于硫含量）；
  • 酸性蒸汽在空气预热器、省煤器等低温受热面结露，形成硫酸溶液，腐蚀金属壁面（如省煤器钢管壁厚年减薄量可达 0.5mm 以上）。
• 与燃油锅炉的差异：燃气含硫量通常低于燃油，露点温度较低，但超低负荷时排烟温度降幅更大，仍可能触发腐蚀，且燃气锅炉尾部受热面材质若抗腐蚀能力不足，腐蚀速度可能更快。

（4）燃烧稳定性破坏，安全隐患增加

• 燃烧器运行异常：超低负荷时，燃气量与空气量大幅减少，可能导致：
  • 火焰不稳定，出现 “脱火”（火焰脱离燃烧器）或 “回火”（火焰倒灌），引发熄火保护动作；
  • 燃烧不完全，烟气中 CO 含量超标（如从正常的 50ppm 升至 500ppm 以上），既污染环境又可能引发爆炸风险。
• 氮氧化物（NOx）排放波动：部分锅炉在超低负荷时，因燃烧温度不均匀，可能导致 NOx 排放短期升高（如从 30mg/m³ 升至 80mg/m³），超出环保标准。

（5）锅炉热效率显著降低，能耗增加

• 低负荷运行时，锅炉散热损失（如炉墙散热）占比相对增大，热效率可能从 90% 降至 80% 以下；
• 辅助设备（如引风机、给水泵）仍需维持基本运行，厂用电率上升，综合能耗增加 10%~15%。

（6）辅机设备寿命缩短

• 风机、水泵在低负荷时可能进入 “喘振” 区间，产生剧烈振动，加速轴承、叶轮磨损；
• 燃烧器频繁启停（若采用间歇运行模式），点火电极、电磁阀等部件寿命缩短（如正常寿命 5 万次，低负荷时可能 3 万次即失效）。

三、燃气锅炉与燃油锅炉超低负荷危害的对比

四、总结：避免超低负荷运行的核心原则

1. 设定负荷下限（如不低于 40% 额定负荷），通过负荷调度或多台锅炉并联运行实现分载；
2. 优化燃烧控制（如采用变频风机、比例调节燃气量），维持燃烧稳定性；
3. 加装尾部受热面防腐措施（如喷涂防腐涂层、设置暖风器提高排烟温度）；
4. 定期监测水质、排烟温度、CO/NOx 浓度等参数，建立超低负荷预警机制。