自然循环锅炉汽包壁温差的控制及预防措施

自然循环锅炉汽包壁温差的控制及自然循环锅炉汽包壁温差的控制及 预防措施预防措施 某电厂 2 台 350 mw 机组于 1998 年 11 月和 12 月相继投产 锅炉系英国 babcock 锅炉厂制造 采用亚临界一次中间再热 单炉膛 平衡通风自然循环汽包锅炉 自投产以来 通过运行 观察 无论是启炉还是停炉 均发现汽包上 下壁产生壁温差 特别是在停炉冷却过程中 壁温差有时高达 80 100 已严 重影响锅炉的安全运行 1 汽包壁温差产生的机理汽包壁温差产生的机理 1 1 锅炉上水时汽包产生的温差 当锅炉上水时 来自除氧器的给水经给水泵首先进入管壁 较薄的省煤器 水冷壁及集中下降管 最后进入汽包 因此 管壁首先被加热 而且温度上升较快 而汽包不但壁厚而且又 是最后接触水 则加热温度上升就比较慢 当水进入汽包时 总是先与汽包下壁接触 故汽包水位以下壁温首先上升 造成 汽包下部壁温高于上部壁温 另外 一定温度的给水进入汽包 后 内壁温度随之升高 因汽包壁较厚 外部与环境接触 外 表面温度上升的速度较内壁温升慢 从而形成了内外壁的温差 1 2 锅炉升压过程中汽包产生的壁温差 升压初期 锅炉点火后投入炉内的燃料量很少 火焰在炉 内的充满程度差 水冷壁受热不均 工质吸热量少 且在压力 低时 工质的汽化潜热大 这时产生的蒸汽量很少 蒸发区内 的自然循环尚不正常 汽包内的水流动很慢或局部停滞 对汽 包壁的放热系数很小 所以汽包下壁温升小 汽包上壁与饱和 蒸汽接触 当压力升高时 饱和蒸汽遇到较冷的汽包壁便发生 凝结放热 由于蒸汽凝结时的放热系数要比汽包下半部水的放 热系数大几倍 上壁温度很快达到对应压力下的饱和温度 使 汽包上壁温度大于下壁温度 另外 汽包升压速度越快 饱和 温度升高也越快 产生的温差就越大 这样由最初上水时上部 壁温低于下部很快变为高于下部壁温 因而形成了汽包壁温上 部高 下部低的壁温差 1 3 在停炉冷却过程中汽包产生的壁温差 在停炉过程中 锅炉进入降压和冷却阶段 汽包主要靠内 部工质进行冷却 由于汽包内炉水压力及对应的饱和温度逐渐 下降 汽包下壁对炉水放热 使汽包壁很快冷却 而汽包上壁 与蒸汽接触 在降压过程中放热系数较低 金属冷却缓慢 所 以出现上部壁温大于下部壁温 造成温差 如降压速度越快 则温差越大 特别是当压力降到低值时 将出现较大的温差 2 汽包壁温差将导致汽包产生强大的热应力汽包壁温差将导致汽包产生强大的热应力 根据应力计算公式 上下温差越大 则应力也越大 汽包上部壁温的升高使得上壁金属欲伸长而被下部限制 因而受到轴向压应力 下部金属则受到轴向拉应力 这样将会 使汽包趋向于拱背状的变形 过大壁温差的产生 将会导致汽 包的热应力增大 进而导致汽包受到损伤 减少汽包的使用寿 命 3 控制及预防汽包壁温差的措施控制及预防汽包壁温差的措施 3 1 严格按要求控制上水温度和上水速度一般规定上水时 间夏季不少于 2 h 冬季不少于 4 h 若上水温度与汽包壁温差 小于 40 时 可适当加快上水速度 3 2 点火初期严格控制升温升压速度 一般规定汽包内饱和温度的温升速度不超过 1 1 5 在 升压过程中 若发现汽包温差过大时 首先应减慢升压速度或 暂停升压 同时可适当开启对空排汽以加大排汽量 或及时将 旁路系统投运以增加通汽量等办法加以控制 另外 应加强燃 烧调整以尽量保证热负荷均匀 尽可能地提高给水温度 维持 汽包水位在较高的水平 采用水冷壁下联箱定期或连续放水的 方法 这样既可以促进水循环 还可以使受热面受热均匀 减 少汽包壁温差 3 3 停炉后严格控制降温降压速度 在锅炉停炉后 一般采用闷炉的方法使锅炉自然冷却 但 在实际操作中 往往采取加速冷却的方法 根据运行经验 在 停炉冷却的末期 尤其是在带压放水后 壁温差有时高达 80 以上 这对锅炉汽包的安全构成了极大的危害 因此 必须采 取预防措施 3 3 1 避免锅炉急剧冷却 当锅炉停炉并经充分通风 一般需 10 min 将受热面吹扫干净 后 应立即将锅炉风道的风门 烟气档板 送引风机出入口档 板 人孔门和检查孔全部关闭 3 3 2 尽量维持汽包在高水位运行 当锅炉汽包水位低至 50 mm 时 必须向锅炉上水 直上至 锅炉汽包的最高水位 即就地水位计最上面的一个监视孔或略高 一些 3 3 3 提高给水温度 锅炉停炉后 由于炉内温度 炉水温度仍然很高 在锅炉 上水时应将除氧器加热装置继续投入 如果辅汽压力允许 应 尽量提高给水温度 减少水温与汽包壁的温差 3 3 4 紧急冷却可采取锅炉换水的方法以降低汽包壁温差 在事故抢修时 为使壁温差在规定范围 50 内 可采取换 水的方法加快冷却速度 即在保持汽包高水位的情况下 尽量 保持较高的给水温度 100 以上 并在向锅炉上水的同时 适 当开启锅炉下联箱放水 利用适当的换水量 使锅炉不断得到 冷却 3 3 5 尽量避免采用带压放水的方法对锅炉进行烘干防腐 在机组热备用时 可采用间断升火保持压力法对锅炉进行 保护 在正常停炉时 可采用充氮法对锅炉进行保养 另外 可考虑当锅炉压力降至 0 2 mpa 时再进行放水 为达到对锅炉 保护的目的 可对热风系统进行改造 将邻炉的热风引到锅炉 的烟气再循环管道中 在放水后 立即将邻炉的热风引进放水 的炉中 补充由于低压力放水时锅炉烘干所需储热量的不足 这样就达到了对停用炉保护的目的 又防止了汽包壁温差的增 大 4 结束语结束语 对于自然循环锅炉来说 汽包与下降管 上升管连