如何控制自然循環(huán)汽包鍋爐汽包上下壁溫差

摘要：大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司Ⅱ期工程2×600MW汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐采用東方鍋爐廠生產(chǎn)的自然循環(huán)汽包爐，型號(hào)為DG2070/17.5-Ⅱ5，設(shè)計(jì)最大連續(xù)蒸發(fā)量為2070t/h，熱效率92.8%。為亞臨界、單爐膛、前后墻對(duì)沖燃燒方式、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、尾部雙煙道、全鋼懸吊P型結(jié)構(gòu)、半封閉布置的自然循環(huán)鍋爐。汽包采用較厚的板材，鍋爐點(diǎn)火初期、停爐后降壓放水過程中若控制不好，一般容易出現(xiàn)上下壁溫度偏差較大，由此會(huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，嚴(yán)重的會(huì)造成汽包壁裂紋、汽包連接管道焊口拉裂，影響設(shè)備的使用壽命。

關(guān)鍵詞：自然循環(huán)汽包鍋爐；汽包溫差；壁溫差控制；汽包壽命

中圖分類號(hào)：TK229 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）30-0091-03

1 汽包壁溫差過大的危害及易發(fā)生的階段

1.1 汽包壁溫差過大的危害

汽包上部壁溫的升高使得上壁金屬欲伸長(zhǎng)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(huì)使汽包趨向于拱背狀的變形。過大壁溫差的產(chǎn)生，將會(huì)導(dǎo)致汽包的熱應(yīng)力增大且上下溫差越大，則應(yīng)力也越大，進(jìn)而導(dǎo)致汽包受到損傷，減少汽包的使用壽命。

1.2 汽包上下壁溫差大易發(fā)生的階段

鍋爐啟動(dòng)初期、鍋爐停爐后的降溫降壓過程中，都是汽包上下壁溫差大易發(fā)生的階段。不同壓力下水的飽和溫度并不是線性的，低壓階段，水的飽和溫度隨壓力變化較大，而高壓階段，水的飽和溫度隨壓力變化較小，因此，機(jī)組啟動(dòng)初期、鍋爐停爐后的降溫降壓過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制汽包壓力的變化。

2 鍋爐啟動(dòng)階段汽包壁溫差大的原因及應(yīng)采取的防范措施

2.1 鍋爐啟動(dòng)階段汽包上下壁溫差大的原因分析

鍋爐啟動(dòng)初期，爐水溫度逐漸上升，未起壓前無蒸汽產(chǎn)生，由于上水溫度高于汽包下壁溫度，導(dǎo)致汽包下壁溫度高于上壁溫度。鍋爐起壓后，會(huì)產(chǎn)生一定的飽和蒸汽，由于飽和蒸汽溫度與汽包上壁存在溫差，飽和蒸汽對(duì)汽包壁放熱，且釋放汽化潛熱，汽包上壁溫度會(huì)逐漸高于下壁溫度。隨著汽包壓力的上升，飽和溫度變化逐漸緩慢，汽包上壁溫度也逐漸上升，上下壁溫差會(huì)逐漸減少。

2.2 鍋爐啟動(dòng)過程中減小汽包上下壁溫差的控制措施

嚴(yán)格控制升溫升壓速度，特別是點(diǎn)火初期；逐漸增加爐膛燃燒強(qiáng)度，避免大幅度增減；盡可能保持爐內(nèi)燃燒的均勻。啟動(dòng)過程中盡可能保持前后墻燃燒強(qiáng)度均勻；適當(dāng)進(jìn)行定排，促進(jìn)爐內(nèi)水循環(huán)。

3 鍋爐停運(yùn)階段汽包壁溫差大的原因及應(yīng)采取的防范措施

3.1 鍋爐停爐后汽包壁溫差大的原因分析

散熱條件差異較大：汽包處于爐外并保溫，加之熱容量較大，使汽包壁溫逐步高于汽包內(nèi)的水汽溫度。汽包筒體上半部分一部分熱量向爐外散熱，一部分向汽包內(nèi)部散熱，一部分向汽包下半部散熱，而汽包筒體的下半部分一部分熱量向爐外散熱，一部分向汽包內(nèi)部散熱，同時(shí)還要接受來自上半部分傳遞過來的熱量。

冷卻方式差異較大：停爐后鍋爐進(jìn)入降壓和冷卻階段，汽包主要靠?jī)?nèi)部工質(zhì)進(jìn)行冷卻，由于汽包內(nèi)爐水壓力及對(duì)應(yīng)的飽和溫度逐漸下降，汽包下壁對(duì)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，所以出現(xiàn)上部壁溫大于下部壁溫，造成溫差。如降壓速度越快，則溫差越大，特別是當(dāng)壓力降到低值時(shí)，將出現(xiàn)較大的溫差。

3.2 鍋爐停爐后放水前控制汽包壁溫差大的控制措施

3.2.1 停爐后控制通風(fēng)風(fēng)量與通風(fēng)時(shí)間，避免鍋爐急劇冷卻。鍋爐熄火后保持一組送引風(fēng)機(jī)運(yùn)行，維持風(fēng)量600t/h，充分通風(fēng)將受熱面吹掃干凈，吹掃15min后停止引送風(fēng)機(jī)，鍋爐負(fù)壓維持以爐膛微冒正壓為原則進(jìn)行自然通風(fēng)冷卻。

通風(fēng)量偏大或通風(fēng)時(shí)間長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致汽水系統(tǒng)壓力加速下降，汽包內(nèi)壓力同步下降，汽包內(nèi)汽水飽和溫度也隨之下降。由于汽包上下兩部分散熱條件的差異，不可避免地造成停爐后汽包壁溫差偏大。而且，汽壓越低，飽和溫度下降速度越快，汽包壁溫差的形成也加快。

3.2.2 提高給水溫度。鍋爐停爐后，由于爐內(nèi)溫度、爐水溫度仍然很高，在鍋爐上水時(shí)應(yīng)將除氧器輔汽加熱裝置投入，如果輔汽壓力允許，除氧器水溫應(yīng)保持在100℃以上，盡量提高給水溫度，減少水溫與汽包壁的溫差。

3.2.3 維持汽包在高水位運(yùn)行。利用汽包高水位控制汽包壁溫差。這樣做的目的是提高汽包水位，減少汽包汽側(cè)筒體體積，將省煤器中較汽包內(nèi)水溫更低的水送入汽包，一方面使汽包內(nèi)水溫有所下降，另一方面平衡上下壁溫差。

3.2.4 使用機(jī)前疏水，按降壓曲線進(jìn)行降壓。嚴(yán)格控制汽包降壓速度≯0.05MPa/min，飽和溫降速度≯1℃/min，汽包上下壁溫差≯56℃，否則應(yīng)減緩降壓速度。具體降壓速度為（約12小時(shí)）：9.0～6.0MPa用時(shí)1.5h；6.0～4.0MPa用時(shí)1.5h；4.0～3.0MPa用時(shí)1.5h；3.0～2.0MPa用時(shí)2h；2.0～1.0MPa用時(shí)3.5h；1.0～0.8MPa用時(shí)1h。

3.2.5 及時(shí)關(guān)閉連排、加藥、取樣門，減少爐水外排，汽包不得隨意補(bǔ)、放水。

3.3 鍋爐停爐后帶壓放水前應(yīng)具備的條件

鍋爐放水前，通知化學(xué)啟動(dòng)機(jī)組排水槽排污泵，投入排水槽減溫水，注意監(jiān)視機(jī)組排水槽水位及溫度（不超過60℃）。

汽包壓力降至0.8MPa時(shí)，汽包壁溫降低至180℃左右，汽包上下壁溫差最大一點(diǎn)小于15℃（越小越好）。放水前應(yīng)逐步消除汽包上、下壁溫差，保持小的溫差，開始放水后汽包上、下壁溫差較難控制。

3.4 鍋爐停爐后帶壓放水的操作過程

3.4.1 停運(yùn)電泵，開啟定排總門及各個(gè)分支一二次門、下聯(lián)箱放水手動(dòng)一二次門、A側(cè)和B側(cè)省煤器放水門，鍋爐帶壓放水。當(dāng)機(jī)組排水槽溫度及水位能滿足要求、汽包上下壁溫差也不大的情況下，盡可能加快放水速度，以便鍋爐能保持足夠余熱烘干殘留水蒸氣。

3.4.2 當(dāng)汽包壓力降至0.5MPa時(shí)，聯(lián)系熱控強(qiáng)制減溫水閉鎖閥邏輯，開啟過熱、再熱汽減溫水各門，開啟給水、減溫水管道各放水門，反沖洗減溫水管道，并通知熱控人員儀表管放水防凍。

3.4.3 當(dāng)汽包壓力降至0.4MPa時(shí)，全開主汽管道疏水門及對(duì)空排汽電動(dòng)門，加快放水速度。開啟對(duì)空排汽電動(dòng)門，將使汽包內(nèi)壓力急劇下降，汽包內(nèi)汽水溫度也急劇下降，因而加速了汽包上、下壁溫差的形成，此時(shí)注意監(jiān)視汽包上下壁溫差。必要時(shí)節(jié)流對(duì)空排汽門。

3.4.4 當(dāng)汽包壓力降至0.1MPa時(shí)關(guān)閉主汽管道及高旁疏水。注意監(jiān)視主機(jī)背壓，在主汽管道及高旁疏水關(guān)閉后，汽機(jī)破壞真空前不允許再開主汽管道及高旁疏水。

3.4.5 當(dāng)汽包壓力降至0，開啟過熱器系統(tǒng)全部疏水、空氣門，開啟爐底加熱各支門及加熱聯(lián)箱底部放水門放凈存水。

3.4.6 開啟汽包緊急放水門、汽包至定排、汽包至定排管道電動(dòng)門、調(diào)整門、汽包各水位計(jì)放水門，放凈管道內(nèi)存水后關(guān)閉上述各門。

3.4.7 鍋爐爐水放凈（定排聯(lián)箱放水檢查門無水）后，繼續(xù)烘干4小時(shí)，聯(lián)系化學(xué)在空氣門處化驗(yàn)確無濕氣時(shí)關(guān)閉鍋爐汽水系統(tǒng)所有空氣門、疏水、放水門（包括定排各一次門），關(guān)閉風(fēng)煙系統(tǒng)所有擋板，鍋爐密閉。若鍋爐有檢修工作，可進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)冷卻，降低爐內(nèi)溫度，為檢修做

準(zhǔn)備。

3.4.8 汽包壓力到0，破壞真空，停止軸封供汽，停運(yùn)輔汽，關(guān)閉各用戶供汽門。

4 鍋爐搶修需緊急冷卻可采取鍋爐換水的方法以降低汽包壁溫差

在事故搶修時(shí)，可采取換水的方法加快冷卻速度。即在保持汽包高水位的情況下，盡量保持給水溫度在100℃以上，并在向鍋爐上水的同時(shí)，適當(dāng)依次開啟鍋爐定排放水，利用適當(dāng)?shù)膿Q水量，使鍋爐不斷得到冷卻。

對(duì)于自然循環(huán)鍋爐來說，汽包是鍋爐內(nèi)加熱、蒸發(fā)、過熱這三個(gè)過程的連接樞紐。在實(shí)際操作中，只要加強(qiáng)調(diào)整，精心維護(hù)，控制好鍋爐啟動(dòng)初期的升溫升壓、鍋爐停爐后的降溫降壓及防水過程，就一定能將汽包壁溫差控制在規(guī)定范圍內(nèi)，從而延長(zhǎng)汽包的使用壽命。

作者簡(jiǎn)介：劉濤（1981-），男，陜西韓城人，大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司助工，研究方向：發(fā)電廠熱能動(dòng)力。

（責(zé)任編輯：周 瓊）