汽包全充水啟動在鍋爐啟動中的應用與探討

　　摘 要： 汽包是鍋爐設備在運行過程中加熱、蒸發、過熱的中心樞紐，在機組故障狀態或調峰機組鍋爐的熱態啟停時，操作不當很容易造成汽包上下壁任意兩點之間的溫差大于40℃。汽包全充水啟停操作方法可以有效地減緩機組故障狀態或調峰機組鍋爐的熱態啟停時對鍋爐設備的損害，預防事故。
　　關鍵詞： 電廠鍋爐 汽包全充水啟動 啟停操作
　　
　　1.前言
　　鍋爐的使用壽命不但與運行時間的長短有關，而且與鍋爐啟停的次數有關，即鍋爐啟停次數越多，使用壽命越短。在電力系統作為調頻、調峰電廠的鍋爐啟停次數多是不可避免的，所以我們必須認真做好設備在運行過程中的安全保護工作，尤其是在鍋爐啟停過程中的安全保護工作，才能長期有效地保證鍋爐設備連續、安全和經濟運行的可靠性。
　　在鍋爐啟動的過程中，鍋爐的承壓部件溫差較大，熱應力也較大，容易造成設備部件的損壞，特別是壁厚較大的部件，如：汽包、聯箱等。另外給水調節系統操作頻繁、調節門前后壓差較大，水流長期沖刷造成調節門磨損嚴重（調節門關閉不嚴泄露）。若能在啟動過程中減少給水調節系統的操作次數，將會使給水調節門得到保護，延長其使用壽命。針對一些電力系統調頻、調峰電廠的鍋爐運行穩定性較差、頻繁啟動的鍋爐，使用汽包全充水啟停操作方法，可以有效地減緩設備損害、預防事故。
　　2.目前電廠鍋爐啟動時存在的問題
　　為了保證汽包、聯箱、省煤器等設備部件的安全，一般電廠在鍋爐的啟動過程中制訂了許多的防護措施（編入規程），如：控制升溫、升壓速度；定期切換對角油槍和火嘴；嚴格控制汽包上下壁任意兩點之間的溫差不大于40℃；采用鍋爐低部聯箱定期放水；監視承壓部件各部聯箱的膨脹情況，并根據聯箱的膨脹情況采取相應的措施，如加強燃燒調整，合理調配燃燒；根據鍋爐下部聯箱的膨脹情況進行放水；鍋爐停止上水時開啟省煤器再循環系統；在鍋爐啟動初期開啟過熱器、減溫器、集汽聯箱的疏水，等等。在鍋爐上水過程中，根據用水需求采用：底部聯箱、小旁路、大旁路、主給水進行調節汽包水位，保持汽包水位在+75mm的范圍。以上措施雖然保證了鍋爐能夠啟動，但是無法徹底消除啟動操作對鍋爐設備的損害，仍然存在如下問題。
　　（1）在鍋爐的啟停過程中，經常需要間斷上水，省煤器再循環門需要頻繁開啟或關閉，會使省煤器和汽包頻繁受交變應力的作用。當鍋爐連續上水時關閉省煤器再循環，會導致省煤器的溫度瞬間由汽包的飽和溫度降低至給水的溫度，從而使省煤器的溫度聚變（下降）而產生巨大的溫度應力。同時汽包溫度也有明顯的降低，并產生較大的溫度應力。在開始間斷性上水時，如果沒有及時將省煤器再循環門開啟，上水時一部分給水會進入省煤器，一部分會沿省煤器再循環管直接進入汽包，從而使汽包的溫度聚變（降低），產生巨大的溫度應力。
　　（2）在鍋爐啟停過程中，由于燃燒、負荷等不確定因素較多，鍋爐水位變化較大，造成上水操作頻繁。在此過程中如果再采用鍋爐底部聯箱放水，將會導致汽包內的水位更加迅速變化，在汽水交界面處產生溫度交變應力，交變應力長時間、頻繁的發生在汽包“0”水位處（原因是鍋爐運行規程中規定，鍋爐在運行過程中汽包水位變化的最大范圍不允許超過+50mm），由于水位、溫度的波動，從而造成該部位金屬疲勞，影響設備安全，且縮短鍋爐運行的使用壽命。
　　（3）在鍋爐的啟動過程中水位調節操作較多而且頻繁，容易造成誤操作。而且對其他設備造成一定的危害。如給水小旁路調節門前后壓差較大，對調節門沖刷磨損較大，長時間頻繁操作，會使調節門關閉不嚴，造成漏流，也容易造成損壞。在鍋爐啟動過程中，過早使用主給水調節門操作，對主給水調節門沖刷磨損較大造成漏流，同時也易造成損壞。
　　3.汽包全充水啟動在鍋爐啟停操作中的應用
　　汽包全充水停爐與汽包全充水啟動一樣，能有效地減少對設備的損害，減少因頻繁停爐及補水而造成的溫度交變應力，從而延長設備的使用壽命，減少非計劃檢修次數和檢修的費用。
　　（1）鍋爐冷態啟動操作。按正常的鍋爐上水操作步驟，通過底部聯箱或給水小旁路，控制一定的上水速度，將水上至汽包空氣門冒水后停止上水；開啟省煤器再循環，過熱器、集汽聯箱及一、二級減溫器的疏水門；具備點火條件后鍋爐點火，隨著升溫、升壓、底部聯箱放水，汽包水位逐漸出現。在此過程中，當汽包水位過低時進行適當補水，并汽時如水位高則通過事故放水調節至并汽水位。當鍋爐采用汽包全充水啟動過程中，其他操作和鍋爐正常啟動時的步驟一樣。
　　（2）停爐操作。當鍋爐爐膛滅火主蒸汽門關閉后，關閉鍋爐連排、鍋爐定排、加藥、各取樣門，解除汽包水位保護，繼續向鍋爐上水至+300mm處，再以20t/h流量上水10分鐘，當停止給水時，打開省煤器再循環門。鍋爐停爐冷卻和其他操作步驟與正常停爐相同。
　　（3）鍋爐熱態啟動操作。在鍋爐熱態啟動過程中，采用汽包全充水啟動方式就是將鍋爐點火前的上水水位由-100mm改為上滿整個汽包。其他的點火、升壓、升溫和并汽操作和鍋爐冷態啟動時的操作步驟相同。
　　4.汽包全充水啟停操作法的探討
　　（1）在鍋爐點火升壓過程中，由于鍋爐汽包內全部充滿了水，隨著爐膛溫度的升高，汽包內的水均勻升溫，將不會造成過大的汽包上下壁溫溫。因此，汽包的上下部壁溫差導致的汽包的軸向變形將得到有效的避免。
　　（2）在整個鍋爐的啟動過程中鍋爐很少進行頻繁的補水，這樣就避免了因鍋爐啟動初期采用間歇式補水造成鍋水在汽包中頻繁的起伏波動而在汽水分界面處產生溫度交變應力和金屬疲勞。
　　（3）由于采用汽包全充水啟動時鍋爐汽包內的水位很高，可提高下降管上部的水位高度，有效避免下降管帶汽和下降管自汽化，對水循環十分有利，尤其是在點火初期。
　　（4）在鍋爐正常啟動過程中，鍋爐給水一般不經過汽機高加的加熱，而是直接由除氧器供給，給水溫度相對較低。將低溫的鍋爐除氧水直接供給鍋爐，會造成鍋爐汽包和省煤器聯箱溫度急劇降低，在汽包和省煤器聯箱內外壁之間形成溫差應力，上水次數越頻繁，這種應力對鍋爐汽包的危害越厲害。采用汽包全充水啟動可以減少補水次數，減少了因給水的進入造成的汽包內鍋水溫度突變（降低），避免或減少給水溫度聚變對汽包、省煤器的不良影響。同時，采用汽包全充水啟動時在鍋爐點火初期補水次數減少，可相應地減少省煤器管壁金屬溫度和省煤器出入口聯箱溫度因補水造成的交替變化，從而減少受熱面和聯箱手孔泄露的幾率。
　　（6）在以往鍋爐正常啟動過程中，鍋爐補水會導致省煤器處的煙溫頻繁變化，當溫度較低的鍋爐給水進入省煤器，和煙氣的熱交換程度劇烈，造成鍋爐排煙溫度較低，極易形成煙氣結露。而采用全充水啟動則因很少補水，故在點火初期省煤器處能保持較高的煙溫，可有效降低和防止煙氣結露，減少低溫腐蝕。
　　（7）在點火初期，鍋爐有較長一段時間的水溫低于100℃，水冷壁管內還沒有產生蒸汽，此時水冷壁管是靠水冷壁管內的溫水循環來冷卻的，由于上升管進入汽包的位置高于汽包水位，在這種情況下的冷卻屬于內部溫水循環，冷卻效果不太好，而采用汽包全充水啟動方式，則可在汽包、下降管、水冷壁之間形成一個完整的外部溫水循環，冷卻效果良好。
　　（8）減少給水系統的操作，可以有效地降低給水對調節門的沖刷，同時也減少誤操作的幾率，從而起到保護調節門、延長其使用壽命的作用。
　　（9）由于在啟動前鍋爐汽包內需要全部充滿水，如果操作不當可能會造成過熱器蛇型管內積水，在點火過程中可能會引起過熱器蛇形管之間的蒸汽量和減溫水量分配不均勻，造成熱偏差；或個別蛇形管內形成“水塞”，使管子過熱，造成不良后果。因此，在給鍋爐汽包全充水時一定要根據汽包容積和給水流量嚴格控制上水時間。
　　（10）采用汽包全充水啟動，可能還會造成蒸汽帶鹽，若含有大量鹽分的蒸汽進入汽機將會給汽機的安全運行帶來隱患。因此，在鍋爐上水時要嚴格控制鍋爐給水水質，確保水質合格；在鍋爐并汽前必須對主蒸汽進行化驗，只有主蒸汽品質合格后才能進行鍋爐并汽操作。
　　在鍋爐的啟停操作中采用汽包全充水法有許多優點，同時也存在一些問題，這就要在實際的操作中采取相應的措施揚長避短，使汽包全充水法在鍋爐的啟停操作中真正發揮應有的作用。