自然循環(huán)鍋爐汽包壁溫差控制及預(yù)防

1、安全技術(shù)自然循環(huán)鍋爐汽包壁溫差控制及預(yù)防 華能丹東電廠2臺350 MW機組于1998年11月和12月相繼投產(chǎn)。鍋爐系英國Babcock鍋爐廠制造，采納亞臨界一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)自然循環(huán)汽包鍋爐。自投產(chǎn)以來，通過運行觀看，無論是啟爐還是停爐，均發(fā)覺汽包上、下壁產(chǎn)生壁溫差，特殊是在停爐冷卻過程中，壁溫差有時高達(dá)80100，已嚴(yán)峻影響鍋爐的平安運行。 1 汽包壁溫差產(chǎn)生的機理1.1 鍋爐上水時汽包產(chǎn)生的溫差 當(dāng)鍋爐上水時，來自除氧器的給水經(jīng)給水泵首先進(jìn)入管壁較薄的省煤器、水冷壁及集中下降管，最終進(jìn)入汽包。因此，管壁首先被加熱，而且溫度上升較快，而汽包不但壁厚而且又是最終接觸水，則加熱溫度上

2、升就比較慢。當(dāng)水進(jìn)入汽包時，總是先與汽包下壁接觸，故汽包水位以下壁溫首先上升，造成汽包下部壁溫高于上部壁溫。另外，肯定溫度的給水進(jìn)入汽包后，內(nèi)壁溫度隨之上升，因汽包壁較厚，外部與環(huán)境接觸，外表面溫度上升的速度較內(nèi)壁溫升慢，從而形成了內(nèi)外壁的溫差。1.2 鍋爐升壓過程中汽包產(chǎn)生的壁溫差 升壓初期，鍋爐點火后投入爐內(nèi)的燃料量很少，火焰在爐內(nèi)的布滿程度差，水冷壁受熱不均，工質(zhì)吸熱量少，且在壓力低時，工質(zhì)的汽化潛熱大，這時產(chǎn)生的蒸汽量很少，蒸發(fā)區(qū)內(nèi)的自然循環(huán)尚不正常，汽包內(nèi)的水流淌很慢或局部停滯，對汽包壁的放熱系數(shù)很小，所以汽包下壁溫升小。汽包上壁與飽和蒸汽接觸，當(dāng)壓力上升時，飽和蒸汽遇到較冷的汽包壁

3、便發(fā)生凝聚放熱，由于蒸汽凝聚時的放熱系數(shù)要比汽包下半部水的放熱系數(shù)大幾倍，上壁溫度很快達(dá)到對應(yīng)壓力下的飽和溫度，使汽包上壁溫度大于下壁溫度。另外，汽包升壓速度越快，飽和溫度上升也越快，產(chǎn)生的溫差就越大。這樣由最初上水時上部壁溫低于下部很快變?yōu)楦哂谙虏勘跍?，因而形成了汽包壁溫上部高，下部低的壁溫差?.3 在停爐冷卻過程中汽包產(chǎn)生的壁溫差 在停爐過程中，鍋爐進(jìn)入降壓和冷卻階段，汽包主要靠內(nèi)部工質(zhì)進(jìn)行冷卻，由于汽包內(nèi)爐水壓力及對應(yīng)的飽和溫度漸漸下降，汽包下壁對爐水放熱，使汽包壁很快冷卻，而汽包上壁與蒸汽接觸，在降壓過程中放熱系數(shù)較低，金屬冷卻緩慢，所以消失上部壁溫大于下部壁溫，造成溫差。如降壓速度

4、越快，則溫差越大，特殊是當(dāng)壓力降到低值時，將消失較大的溫差。2 汽包壁溫差將導(dǎo)致汽包產(chǎn)生強大的熱應(yīng)力 依據(jù)應(yīng)力計算公式，上下溫差越大，則應(yīng)力也越大。 汽包上部壁溫的上升使得上壁金屬欲伸長而被下部限制，因而受到軸向壓應(yīng)力，下部金屬則受到軸向拉應(yīng)力。這樣將會使汽包趨向于拱背狀的變形。過大壁溫差的產(chǎn)生，將會導(dǎo)致汽包的熱應(yīng)力增大，進(jìn)而導(dǎo)致汽包受到損傷，削減汽包的使用壽命。 3 掌握及預(yù)防汽包壁溫差的措施3.1 嚴(yán)格按要求掌握上水溫度和上水速度一般規(guī)定上水時間夏季不少于2 h，冬季不少于4 h。若上水溫度與汽包壁溫差小于40時，可適當(dāng)加快上水速度。3.2 點火初期嚴(yán)格掌握升溫升壓速度 一般規(guī)定汽包內(nèi)飽和

5、溫度的溫升速度不超過11.5。在升壓過程中，若發(fā)覺汽包溫差過大時，首先應(yīng)減慢升壓速度或暫停升壓，同時可適當(dāng)開啟對空排汽以加大排汽量，或準(zhǔn)時將旁路系統(tǒng)投運以增加通汽量等方法加以掌握。另外，應(yīng)加強燃燒調(diào)整以盡量保證熱負(fù)荷勻稱，盡可能地提高給水溫度，維持汽包水位在較高的水平。采納水冷壁下聯(lián)箱定期或連續(xù)放水的方法，這樣既可以促進(jìn)水循環(huán)，還可以使受熱面受熱勻稱，削減汽包壁溫差。3.3 停爐后嚴(yán)格掌握降溫降壓速度 在鍋爐停爐后，一般采納悶爐的方法使鍋爐自然冷卻，但在實際操作中，往往實行加速冷卻的方法。依據(jù)運行閱歷，在停爐冷卻的末期，尤其是在帶壓放水后，壁溫差有時高達(dá)80以上，這對鍋爐汽包的平安構(gòu)成了極大的

6、危害。因此，必需實行預(yù)防措施。3.3.1 避開鍋爐急劇冷卻 當(dāng)鍋爐停爐并經(jīng)充分通風(fēng)(一般需10 min)將受熱面吹掃潔凈后，應(yīng)馬上將鍋爐風(fēng)道的風(fēng)門、煙氣檔板、送引風(fēng)機出入口檔板、人孔門和檢查孔全部關(guān)閉。3.3.2 盡量維持汽包在高水位運行 當(dāng)鍋爐汽包水位低至-50 mm時，必需向鍋爐上水，直上至鍋爐汽包的最高水位(即就地水位計最上面的一個監(jiān)視孔或略高一些)。3.3.3 提高給水溫度 鍋爐停爐后，由于爐內(nèi)溫度、爐水溫度仍舊很高，在鍋爐上水時應(yīng)將除氧器加熱裝置連續(xù)投入，假如輔汽壓力允許，應(yīng)盡量提高給水溫度，削減水溫與汽包壁的溫差。3.3.4 緊急冷卻可實行鍋爐換水的方法以降低汽包壁溫差 在事故搶修

7、時，為使壁溫差在規(guī)定范圍(50)內(nèi)，可實行換水的方法加快冷卻速度。即在保持汽包高水位的狀況下，盡量保持較高的給水溫度(100以上)，并在向鍋爐上水的同時，適當(dāng)開啟鍋爐下聯(lián)箱放水，利用適當(dāng)?shù)膿Q水量，使鍋爐不斷得到冷卻。3.3.5 盡量避開采納帶壓放水的方法對鍋爐進(jìn)行烘干防腐 在機組熱備用時，可采納間斷升火保持壓力法對鍋爐進(jìn)行愛護(hù)。在正常停爐時，可采納充氮法對鍋爐進(jìn)行保養(yǎng)。另外，可考慮當(dāng)鍋爐壓力降至0.2 MPa時再進(jìn)行放水。為達(dá)到對鍋爐愛護(hù)的目的，可對熱風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，將鄰爐的熱風(fēng)引到鍋爐的煙氣再循環(huán)管道中，在放水后，馬上將鄰爐的熱風(fēng)引進(jìn)放水的爐中，補充由于低壓力放水時鍋爐烘干所需儲熱量的不足，這樣就達(dá)到了對停用爐愛護(hù)的目的，又防止了汽包壁溫差的增大。(風(fēng)險管理世界-.RiskMW.com)4 結(jié)束語 對于自然循環(huán)鍋爐來說，汽包與下降管、上升管連接組成自然循環(huán)回路，同