鄒縣電廠335MW機(jī)組鍋爐汽包壁溫差的控制及預(yù)防

摘要：鄒縣電廠有4臺335MW機(jī)組，鍋爐采用亞臨界一次中間再熱、平衡通風(fēng)自然循環(huán)、單爐膛汽包鍋爐。自從這些鍋爐投入生產(chǎn)，不管是停爐或啟爐，特別是在停爐冷卻的過程中，壁溫差都會在汽包的上壁或下壁出現(xiàn)，鍋爐的安全運行深受影響。文章介紹了鄒縣電廠335MW機(jī)組汽包壁溫差產(chǎn)生的機(jī)理，鍋爐啟、停過程中控制及預(yù)防汽包壁溫差的措施。

關(guān)鍵詞：鄒縣電廠；壁溫差；鍋爐汽包；安全運行；產(chǎn)生機(jī)理；處理措施 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TK223 文章編號：1009-2374（2015）06-0149-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0502

鄒縣電廠有4臺335MW機(jī)組在1985年12月、1986年11月、1988年12月、1989年12月相繼投產(chǎn)。鍋爐采用亞臨界一次中間再熱、平衡通風(fēng)自然循環(huán)、單爐膛汽包鍋爐，系東方鍋爐廠制造。自從這些鍋爐投入生產(chǎn)，不管是停爐或啟爐，特別是在停爐冷卻的過程中，壁溫差都會在汽包的上壁或下壁出現(xiàn)，最高的時候，達(dá)到了60℃～100℃，鍋爐的安全運行深受影響。

1 汽包壁溫差產(chǎn)生的機(jī)理

1.1 汽包在鍋爐上水的時候產(chǎn)生溫度差

鍋爐上水時，除氧器的給水經(jīng)給水泵先進(jìn)入省煤器、水冷壁和集中下降管，最后進(jìn)入汽包。溫度上升最快和最慢的部位分別是管壁和汽包，主要是因為壁管最先被加熱，而汽包是最后接觸到水的，另外壁又比較厚。汽包下壁在水進(jìn)去汽包的時候最先觸碰到水，因此，上部壁的溫度會比下部的溫度要低。此外，汽包在注入一定溫度的水之后，也提高了內(nèi)壁的溫度，而外表面溫度因為汽包壁厚的緣故，上升比較緩慢，因此，內(nèi)壁和外壁溫度的差異就此形成。

1.2 鍋爐升壓過程中汽包產(chǎn)生的壁溫差

鍋爐點火之后，由于內(nèi)部燃料的數(shù)量因為壓力剛上升而減少，工質(zhì)也不能充分吸熱，火焰充滿的程度還不是特別理想，水冷壁受熱的程度尚不均勻，汽包下壁溫度由于蒸發(fā)區(qū)內(nèi)的非正常的自然循環(huán)，水在汽包里流動的速度降低，有的地方甚至沒有流動而變小。汽包上壁與飽和蒸汽接觸，如果壓力變低，凝結(jié)這一現(xiàn)象在較冷汽包壁和飽和蒸汽的相遇下產(chǎn)生，放出熱量。汽包上壁的溫度在蒸汽凝結(jié)強(qiáng)大的放熱系數(shù)中達(dá)到飽和迅速上升，很快就超出了下壁的溫度。再加上溫差與汽包升壓的速度及飽和溫度的升溫速度，由此形成了上部壁溫高于下部的壁溫差。

1.3 汽包在鍋爐停止運行過程中產(chǎn)生壁溫差

鍋爐停止運行后，就進(jìn)入降壓和冷卻階段，汽包的冷卻主要是由內(nèi)部的工質(zhì)決定的，爐水汽包里壓力和飽和溫度漸漸降低，汽包壁在汽包下壁對爐水的放熱情況下逐漸冷卻，在降壓的時候，汽包上壁與蒸汽的接觸降低了放熱的速度，下部的壁溫在金屬緩慢的冷卻速度下逐漸小于上部，由此產(chǎn)生溫度差異。

2 汽包壁溫差將導(dǎo)致汽包產(chǎn)生強(qiáng)大的熱應(yīng)力

結(jié)合應(yīng)力計算公式分析，應(yīng)力的大小是根據(jù)上下溫度的差成正比的。上壁金屬因為汽包上壁溫度的上升而拉伸，限制了下部，因而受到軸向壓應(yīng)力，下部金屬則受到軸向拉應(yīng)力。汽包由此逐漸向拱背的形狀變化。汽包的熱應(yīng)力在強(qiáng)大的壁溫差中越來越大，使用的壽命隨著汽包的損害越來越短。

3 如何抑制汽包壁溫差的產(chǎn)生

3.1 上水的速度和溫度要按要求嚴(yán)格執(zhí)行

在夏季，上水的時間通常要超過2個小時，冬季要在夏季的基礎(chǔ)上再增加2個小時。上水溫度高于汽包壁溫20℃～50℃，上水時，嚴(yán)格控制汽包任意兩點間的壁溫差≯33.5℃。

3.2 點火初期嚴(yán)格控制升溫升壓速度

通常情況下，汽包內(nèi)部飽和溫度上升的速度要低于1℃～1.5℃。汽包溫差隨著壓力的上升而變大，如果過大的話，就立即減低升溫的速度或者停止，同時開啟對空排汽或通過增加通汽量等方法控制。

3.3 停爐后嚴(yán)格控制降溫降壓速度

鍋爐在停止運行以后，冷卻通常是采取悶爐的方式。但是在現(xiàn)實操作的時候，冷卻的速度往往加速，總結(jié)以往運行的經(jīng)驗，壁內(nèi)溫度差在鍋爐停止運行冷卻以后，有時會產(chǎn)生80℃的溫差，甚至還會更高，在很大程度上危害了鍋爐汽包，所以在預(yù)防上，一定要采取合理有效的措施，以保證安全。

3.3.1 避免鍋爐急劇冷卻。當(dāng)鍋爐停止運行或通風(fēng)十分鐘吹干凈受熱的一面以后，立即將鍋爐風(fēng)道的風(fēng)門、煙氣檔板、送引風(fēng)機(jī)出入口檔板、檢查孔和人孔門全部關(guān)閉，禁止通風(fēng)；停爐8～10小時后打開吸風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口擋板進(jìn)行自然通風(fēng)。若需緊急冷卻，在汽包壁溫任意兩點溫差不超過33.5℃的情況下，啟動一臺吸風(fēng)機(jī)通風(fēng)（一般情況下在停爐18小時后，才允許啟動），省煤器出口煙溫低于50℃時，停止吸風(fēng)機(jī)運行。

3.3.2 讓汽包隨時在高水位中運行。爐內(nèi)灌水需在汽包水位不足100mm時進(jìn)行，上至汽包達(dá)到最高水位為止（汽包導(dǎo)汽管溫度測點開始下降為止）。

3.3.3 將給水溫度提高。因為爐內(nèi)溫度和水的溫度和鍋爐在停爐以后短時間內(nèi)沒有降低，除氧器加熱裝置在鍋爐上水的時候要繼續(xù)使用，為了將水溫與汽包壁的溫差降低，水的溫度要在輔汽壓力允許的條件下適當(dāng)予以提升。

3.3.4 汽包壁溫差在鍋爐換水的方法下極速冷卻。搶修發(fā)生的事故時，需要不停的換水冷卻，以保證壁溫差的度數(shù)控制在56℃。給水溫度要在汽包高水位的維持下，控制在120℃以上，鍋爐下聯(lián)箱要在上水的同時進(jìn)行放水，保持適當(dāng)?shù)膿Q水量，這樣才能讓鍋爐得到

冷卻。

第一，鍋爐滿水快冷投入條件：（1）鍋爐熄火前，檢查相關(guān)的監(jiān)視裝置投入；（2）主給水旁路電動閥，事故放水一、二次電動閥、過熱器、再熱器向空排汽一、二次電動閥、過熱器出口管道、再熱器出口集汽集箱疏水電動一、二次閥動作正常；（3）高壓旁路系統(tǒng)處于良好的備用狀態(tài)；（4）熄火后汽包壓力已降至≤5MPa；（5）根據(jù)熄火后的檢測數(shù)據(jù)（汽溫、汽壓、水位），估算出停爐冷卻時間和降溫、降壓速率。

第二，滿水快冷的手動操作：（1）在DCS上通過主給水旁路電動閥上水；（2）在DCS上通過事故放水一、二次電動閥放水；（3）聯(lián)系汽機(jī)開啟高壓旁路；（4）在DCS上通過過熱器、再熱器向空排汽閥排汽，嚴(yán)禁向凝汽器內(nèi)排汽。

第三，鍋爐滿水快冷注意事項：（1）鍋爐快冷過程中，上水溫度保持在120℃～150℃，低于120℃時禁止快冷；（2）進(jìn)行快冷操作時，均必須嚴(yán)格監(jiān)視、控制汽包水位，防止?jié)M水溢入過熱器中；（3）嚴(yán)格監(jiān)視汽包任意兩點間壁溫差≯56℃，若接近時，應(yīng)放慢快冷速度或停止快冷；（4）在滿水快冷操作過程中，若發(fā)生閥門動作超時或過力矩故障時，通知有關(guān)人員排除故障；（5）開向空排汽或高旁時，應(yīng)在低水位時進(jìn)行，以防將水帶入過熱器中。

3.3.5 盡量避免采用帶壓放水的方法對鍋爐進(jìn)行烘干防腐。正常停爐的時候，保養(yǎng)鍋爐通常使用沖氮法，機(jī)組可以運行時，需要保持壓力以保護(hù)鍋爐，可以采用間斷生火的方法。將熱風(fēng)系統(tǒng)適當(dāng)改造，煙氣把臨爐的熱風(fēng)引導(dǎo)鍋爐里面后，在至管道里循環(huán)，而鄰近爐內(nèi)的熱風(fēng)在放完水后立刻引入放水的爐里面，提高低壓放水時鍋爐烘干所需的儲熱量，更好地保護(hù)停用爐，降低汽包壁的溫差。

4 結(jié)語

有些鍋爐的循環(huán)系統(tǒng)是自然循環(huán)，自然循環(huán)的回路是汽包和上升，下降管的連接組成，是連接鍋爐內(nèi)加熱、蒸發(fā)、過熱重要的橋梁。只要進(jìn)行合理的調(diào)整和維護(hù)，合理控制汽包壁溫差，從而將汽包使用的時間變至最長。

參考文獻(xiàn)

[1] 范從振.鍋爐原理[M].北京：中國電力出版社，1986.

[2] 高培利.華電國際鄒縣發(fā)電廠335MW機(jī)組集控運行規(guī)程[S].

[3] 惠雙強(qiáng)，吳千平.韓城第二發(fā)電廠鍋爐汽包吊裝[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2012，（4）.

[4] 商福民，呂邦泰，龐立平.鍋爐汽包壁上下溫差熱應(yīng)力有限元分析[J].華北電力大學(xué)學(xué)報，1999，（1）.

作者簡介：孔祥甲（1971-），男，山東曲阜人，華電國際鄒縣發(fā)電廠運行部助理工程師，研究方向：火電集控運行。

（責(zé)任編輯：蔣建華）