《安全技术》之自然循环锅炉汽包壁温差的控制及预防 VIP免费

自然循环锅炉汽包壁温差的控制及预防华能丹东电厂2台350MW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2h，冬季不少于4h。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10min)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-50mm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...