受电网负荷需求的影响，自1995年初以来，沙角B发电厂的两台锅炉经常带30%～ 40%的低负荷，且调峰较频繁。1995年8月至11月间，两台锅炉共发生8 次过 热器爆管事故，其中2号炉辐射过热器4次爆管。有些观点认为：机组低负荷运行会导致锅炉 辐射过热器超温爆管。本文结合2号炉辐射过热器爆管情况，论述锅炉辐射过热器爆管与低 负荷运行的关系。
1 锅炉本体简况
沙角B发电厂的两台锅炉是日本石川岛播磨公司引进美国福斯特惠勒公司的技术制造的，为单汽包再热式自然循环锅炉，最大连续蒸发量为
1 070 t/h，带350 MW 汽轮机，炉膛上部布置有辐射过热器，称分隔墙式过热器。
燃烧系统采用旋流燃烧式燃烧器，前后墙对冲布置。每台中速磨煤机带4个燃烧器成为独立的一组，有5台磨煤机，正常运行时，一台备用。在燃烧器群之上有二次风口(简称OAP)，以使炉膛形成偏离化学当量燃烧，降低燃烧区域的过量氧，减少NOx的生成量。设计 了边界风系统，在冷灰斗区域和炉膛下部转角处引入少量空气(从二次风来)，以便在炉膛水 冷壁墙附近维持一个氧化气氛，防止结渣。
过热器系统按照蒸汽流程依次为一次过热器、分隔墙式过热器、屏式过热器和末级过热器。有两级喷水减温器，第一级在一次过热器出口，第二级在末级过热器入口。分隔墙式过热器共5屏，垂直地布置在炉膛上部前墙处，为避免发生水动力不稳定特性，该过热器管束全部布置成上升流动的，每个管子入口内都设计有节流孔板，以保证各受热管的蒸汽分配及其相应的质量流速合适。再热器布置在尾部烟道的后半部，主要由下面的烟气挡板调节汽温。
2 负荷变化时辐射过热器受热情况
当负荷从低往高增加时，燃料和风量增加，此时炉膛温度有所提高，辐射传热量也将增加。但是，因炉膛温度提高得不多，辐射传热量的增加赶不上蒸发量的增加，辐射传热的比例却下降了，即辐射传热相对减少了。由于负荷和燃料增加，流过对流过热器的烟气质量流速与炉膛出口烟温升高使传热增加，超过由于过热器内蒸汽量的增加所引起的吸热增加。
根据试验结果，沙角B发电厂的分隔墙式过热器在负荷工况为120～125 MW时金属壁温最高，其炉外金属温度为490 ℃左右，较额定工况高20 ℃左右。一级过热器炉外金属温度变化与负荷变化无明显关系，一般在415～436 ℃；炉内金属温度在450～472 ℃。另外，在此工况下，一级减温水量最大，达38.5 t/h；一级减温水与过热蒸汽流量的比值也最大，达9.8%。显然，在此负荷区间内冷却一级过热器的蒸汽流量相对较少，当工况变动时一级过热器出口蒸汽温度易升高。
在升负荷试验中，在120～200 MW区间，当升负荷速率大于2.5 MW/min时，分隔墙式过热器 炉外金属温度会升高(达496 ℃)，一级过热器会严重超温，其炉外金属温度最高为512 ℃； 当升负荷速率为1.2 MW/min时，分隔墙式过热器正常，一级过热器也属于正常范围。在200 ～350 MW区间，用2.5 MW/min、3.5 MW/min速率升负荷基本能维持过热器温度正常。
3 2号炉分隔墙式过热器4次爆管情况
第一次，C屏5号管爆，材质STBA24，爆口呈短时超温状态。当时C，D磨运行带110 MW稳定负荷，机组启动并网不到一天。
第二次，D屏25号管爆，材质STBA22-S，爆口呈短时超温状。当时机组恢复运行仅12 h，C，D磨运行，投入A磨加负荷到210 MW。
第三次，C屏17号管爆，材质STBA22-S，当时投入运行约28 h，B，C，D磨运行，投入E磨刚加负荷340 MW。停机后发现该管节流孔板前有断裂的锯片。
第四次，C屏12号管爆，材质为美国T22(相当于10CrMo910)，45 mm×6.9 mm。当时A，D，E磨运行，带345 MW负荷，从稳定的175 MW加到此负荷状态运行了3 h。
4次爆管都呈短期过热器爆管形态，未爆管无明显的蠕胀现象，说明是管子蒸汽流量减少，热交换情况发生变化导致超温爆管。第一、二次爆管是由于一次过热器蒸汽泄漏，引起分隔墙式过热器热交换情况恶化；第三次爆管很明显是节流孔板前有异物；第四次爆管可能是管子本身有缺陷。
4 措施
4.1 增加炉膛吹灰次数
在低负荷时，为避免过热器超温必须增加炉膛吹灰次数，一般在煤种特殊时(如燃煤含灰量较大)需一天三班各吹灰一次，每次1 h，正常情况下，一天吹灰1次或2次。在125 MW试验负荷时，可使一次过热器出口温度下降30～40 ℃。
4.2 锅炉燃烧调整
对二次风量挡板、各燃烧器二次风调节、过量氧、煤粉系度和OAP开度等进行调整，在低负荷运行时，尽量投运下层磨煤机或适当减少上层磨煤机出力。
一般来说，配旋流燃烧器锅炉的燃烧及其稳定性更多地取决于单个燃烧器内一次风、二次风的配合及其旋流强度等因素，煤粉着火、燃烧好，其燃烬时间就短，过热器也就不易超温，所有这些工作的综合影响，最大可使一次过热器出口汽温降低40 ℃左右。
4.3 提高过热器的安全性
捉高部分一次过热器、再热器材质，增加防磨护板等。利用每次大小修机会，例行检查所有过热器，及时发现问题，尽快解决，不留隐患。
4.4 加强运行监控
加强各过热器蒸汽温度和金属壁温的运行监控，尽量使其在正常范围内。如果超温，则即时利用燃烧调整、蒸汽吹灰等手段校正。一般分隔墙式过热器金属壁温最高点可控制在不超过475 ℃，蒸汽温度不超过370 ℃。
5 结束语
由于本身特性所致，分隔墙式过热器在低负荷时金属温度容易升高，超温爆管的可能性较额定工况时大，如果在低负荷运行期间，炉膛燃烧火焰中心上移，或一次过热器因设计材料规格偏低等，都会引发分隔墙式过热器频繁超温爆管。
目前的负荷与1995年相比并无好转，而分隔墙式过热器在这几年再未发生过爆管。这一方面说明所做的一系列工作是有效的，另一方面我们也得出结论：沙角B电厂锅炉的辐射过热器超温爆管与低负荷运行并无必然的联系。
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