某廠#4鍋爐啟動過程中汽包壁溫差及并汽閥前溫度控制措施的探討

蔡侖（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古包頭 014010）

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某廠#4鍋爐啟動過程中汽包壁溫差及并汽閥前溫度控制措施的探討

蔡侖
（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古包頭 014010）

【摘要】某廠#4鍋爐由哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)，型號為HG-480/10.3-YM21煤粉爐，自投產(chǎn)以來，在啟動過程中，鍋爐一直存在著汽包上下壁溫差超限以及并汽時并汽門前溫度低的問題。汽包上、下壁溫差超過規(guī)定值50℃以上而產(chǎn)生的熱應(yīng)力嚴(yán)重地威脅了汽包的安全；并汽門前溫度低導(dǎo)致并汽后母管溫度急劇下降，尤其#4鍋爐主汽管道接近三線管道入口，并汽后導(dǎo)致三線溫度急劇下降，嚴(yán)重時三線溫度降至380度以下，影響了外管網(wǎng)用戶的安全性。針對以上問題，本文對如何在啟動過程中，減小汽包上、下壁溫差以及并汽前如何提高并汽門前溫度作為課題，認(rèn)真分析，查找原因，多次實踐，通過控制升溫升壓速度，增加換水量等方法，解決了啟爐過程中汽包上、下壁溫差大的問題，通過利用母管蒸汽倒暖提高了并汽門前溫度，使#4鍋爐在點火過程中出現(xiàn)的問題得到了解決。

【關(guān)鍵詞】啟動 換水 升壓 溫差

某#4鍋爐由哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)，型號為HG-480/10.3-YM21，為單爐膛、集中下降管、高壓參數(shù)、燃用煤粉、四角切向燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣的自然循環(huán)汽包爐，鍋爐前部為爐膛，四周布置膜式水冷壁，爐膛出口處布置屏式過熱器。水平煙道裝設(shè)了兩級對流過熱器，爐頂、水平煙道轉(zhuǎn)向室和尾部包墻均采用膜式管包敷，尾部豎井煙道中布置省煤器并配兩臺三分倉回轉(zhuǎn)式空預(yù)器。鍋爐汽包上、下壁溫差規(guī)定不超過50℃，自投產(chǎn)以來#4鍋爐在正常運行以及停爐過程中，均能保證汽包上下壁溫差在規(guī)定范圍內(nèi)，但在啟動升壓過程中，一直存在著汽包上下壁溫差超限的問題，嚴(yán)重時，汽包上、下壁溫差可達(dá)70—80℃，超過極限值 30℃左右，汽包上、下壁溫差一旦超過規(guī)定值，將使汽包上半部受到巨大的壓縮應(yīng)力，汽包下半部受到巨大的拉伸應(yīng)力，在這種巨大的熱應(yīng)力作用下，輕者使汽包產(chǎn)生變形，彎曲、縮短了汽包的使用壽命，嚴(yán)重時可使汽包壁產(chǎn)生裂紋，造成嚴(yán)重的汽包損壞事故；鍋爐并汽溫度規(guī)定小于母管溫度20—30℃，但#4鍋爐自投產(chǎn)以來，多次點火并汽時并汽閥前溫度只能達(dá)到400℃左右，并汽后導(dǎo)致蒸汽母管溫度急劇下降，嚴(yán)重時使三線出口溫度由410℃降至380℃，對外管網(wǎng)用戶的安全性造成很大的影響。本文通過研究、實踐找出了造成汽包壁溫差過大的原因以及造成并汽閥前蒸汽溫度低的原因為：汽包壁溫差大主要是因啟動過程中，使用燃?xì)恻c火升溫升壓速度過快；點火過程中未及時換水對汽包保護(hù)不夠，措施不當(dāng)造成的。并汽時并汽閥前溫度低主要是因并汽閥距離主汽母管較遠(yuǎn)，管道中存在一部分死汽；#4鍋爐主汽閥至并汽閥前管道內(nèi)存在部分死氣造成的。針對具體原因，采取有效措施解決了以上問題，延長了汽包的使用壽命及保證了外管網(wǎng)用戶的安全。

1 汽包壁溫差過大的原因分析

在鍋爐啟動過程中，汽包壁是從工質(zhì)吸熱，溫度逐漸升高。啟動初期，鍋爐水循環(huán)尚未正常建立，汽包中的水處于不流動狀態(tài)，對汽包壁的對流換熱系數(shù)很小，即加熱很緩慢。汽包上部與飽和蒸汽接觸，在壓力升高的過程中，貼壁的部分蒸汽將會凝結(jié)，對汽包壁屬凝結(jié)放熱，其對流換熱系數(shù)要比下部的水高出好多倍。當(dāng)壓力上升時，汽包的上壁能較快的接近對應(yīng)壓力下的飽和溫度，而下壁則升溫很慢。這樣就形成了汽包上壁溫度高、下壁溫度低的狀況。鍋爐升壓速度越快，上、下壁溫差越大。我們通過分析、研究，查找出了汽包上、下壁溫差過大的主要影響因素，并確認(rèn)出了以下主要原因。

表1　 #4鍋爐多次啟動汽包壁溫差及并汽閥前溫度對照

（1）鍋爐啟動初期換水速度過快。在鍋爐啟動過程中，為縮短啟動時間，需對鍋爐進(jìn)行換水，但是在換水過程中由于#4鍋爐給水管道閥門內(nèi)漏嚴(yán)重，大量熱水進(jìn)入汽包，由于給水溫遠(yuǎn)高于汽包壁溫，且與汽包下壁接觸，故汽包下壁溫快速上升，造成汽包下壁溫高于上壁溫。（2）鍋爐啟動初期自然循環(huán)尚未建立，汽包內(nèi)工質(zhì)存在循環(huán)停滯區(qū)。鍋爐點火初期，爐膛內(nèi)火焰充滿度差，導(dǎo)致水冷壁受熱不均，蒸發(fā)區(qū)域內(nèi)自然循環(huán)尚不正常，汽包內(nèi)水流較慢，局部出現(xiàn)循環(huán)停滯區(qū)，這部分水溫明顯偏低，對汽包的放熱系數(shù)很小，所以該區(qū)域處汽包下壁溫升較小，而汽包上壁與對應(yīng)壓力下的飽和蒸汽接觸，傳熱相對均勻，溫升較大，所以造成汽包上壁溫高于下壁溫。（3）鍋爐啟動過程中升壓速度過快。在鍋爐啟動過程中，特別是使用燃料氣點火初期沒有嚴(yán)格地按升溫升壓曲線運行，四只氣槍同時投入，升壓速度過快。運行人員未及時關(guān)小調(diào)整燃料氣調(diào)節(jié)閥，在點火后40分鐘左右汽包上、下壁溫差快速上升達(dá)到最大值。

2 控制汽包壁溫差采取的措施

在查找出了鍋爐啟動過程中造成汽包上、下壁溫差過大的主要影響因素后，針對原因采取了相應(yīng)的措施。

（1）在鍋爐啟動前投入鍋爐底部加熱系統(tǒng)，延長加熱時間，盡可能提高爐水溫度。（2）在鍋爐點火前期，換水時應(yīng)限制鍋爐給水溫度及換水速度，由于#1—#4鍋爐給水共同來至高壓給水熱母管，無法調(diào)節(jié)給水溫度，所以給水溫度不做為考慮因素。換水時應(yīng)解列汽包水位高低保護(hù)，微開鍋爐高壓給水隔斷門，就地觀察隔斷門后壓力表在5—6MPa之間，利用鍋爐定排放水調(diào)節(jié)汽包水位，維持汽包水位在200—250mm之間，換水時間2—3h，待汽包上下壁溫達(dá)到100℃以上停止換水。（3）鍋爐點火初期，應(yīng)加強(qiáng)換水，促進(jìn)水循環(huán)的建立。#4鍋爐點火初期應(yīng)全開定排及下降管排污手動門、電動門，利用給水調(diào)門維持汽包水位在-50—0mm之間，當(dāng)水位無法維持時可關(guān)閉2—5號下降管排污電動門，維持1、6號下降管排污（由于1、6號下降管靠近汽包兩側(cè)，此處為汽包內(nèi)工質(zhì)循環(huán)死區(qū)），待汽包壁溫到達(dá)140℃以上停止換水。（4）在點火初期控制升溫升壓速度。點火初期根據(jù)壓力變化逐漸投入鍋爐四角燃料氣，同時保持各角燃料氣不定時切換，當(dāng)汽包壓力小于1MPa，則應(yīng)控制升壓速度小于0.01MPa/ min，當(dāng)汽包壓力大于1MPa，則應(yīng)控制升壓速度小于0.09MPa/ min。升溫升壓必須嚴(yán)格按照規(guī)定曲線進(jìn)行如，若發(fā)現(xiàn)汽包壁溫差上升過快時，應(yīng)暫停升壓或減弱燃燒，直至汽包壁溫差有下降趨勢再進(jìn)行升壓。

3 并汽時并汽閥前溫度低的原因分析

在鍋爐啟動過程中，并汽閥前溫度低，并汽后導(dǎo)致蒸汽母管溫度急劇下降，嚴(yán)重時使三線出口溫度由410℃降至380℃，對外管網(wǎng)用戶的安全性造成很大的影響，我們通過多次鍋爐啟動分析、總結(jié)，

············

查找出了并汽閥前溫度低的主要影響因素，并確認(rèn)出了以下主要原因。

（1）#4鍋爐并汽閥距離主汽母管較遠(yuǎn)，管道中存在部分死汽。在#4鍋爐并汽前，由于并汽閥到主汽母管這段管道內(nèi)蒸汽處于不流動狀態(tài)，溫度較主蒸汽溫度要低很多，在#4鍋爐并汽后將該部分蒸汽帶入主汽母管，造成母管蒸汽溫度及三線溫度快速下降。（2）#4鍋爐主汽閥至并汽閥前管道內(nèi)蒸汽無法從并汽閥前疏水排出，導(dǎo)致該段管道存在部分死氣。由于并汽閥內(nèi)漏嚴(yán)重，蒸汽從母管泄漏到并汽閥前，導(dǎo)致并汽閥前形成高壓區(qū)域，#4鍋爐主汽管道壓力又低于該區(qū)域壓力，使主汽管道內(nèi)蒸汽無法通過并汽閥前疏水排出，導(dǎo)致該段管道得不到充分暖管，從而使并汽時并汽閥前溫度達(dá)不到要求。（3）鍋爐升壓速度快，暖管時間不夠。#4鍋爐在啟動過程中，當(dāng)壓力達(dá)到8MPa時，對并汽閥前管道暖管時間較短，導(dǎo)致并汽閥前管道沒有暖到，在并汽時導(dǎo)致并汽溫度急劇下降。

4 提高并汽時并汽閥前溫度采取的措施

在查找出了鍋爐并汽時并汽閥前溫度低的主要影響因素后，針對原因采取了相應(yīng)的措施。（1）開啟并汽閥旁路電動一、二次閥，對并汽閥后管道暖管。當(dāng)#4鍋爐主汽壓力達(dá)到7MPa時，開啟并汽閥旁路電動一、二次電動閥，使并汽閥后管道內(nèi)“死氣”通過并汽閥前疏水排出，達(dá)到對并汽閥后管道暖管作用。（2）利用母管蒸汽對并汽閥前管道進(jìn)行倒暖。當(dāng)#4鍋爐主汽壓力達(dá)到8MPa時，微開并汽閥，對#4鍋爐主汽管道進(jìn)行倒暖，當(dāng)并汽閥前溫度上漲緩慢時關(guān)閉并汽閥，這時并汽閥前溫度開始下降，當(dāng)該溫度下降緩慢時再次微開并汽閥進(jìn)行倒暖，如此反復(fù)操作，直至并汽閥前溫度達(dá)到480℃可進(jìn)行并汽。（3）鍋爐在啟動過程中，當(dāng)壓力達(dá)到8MPa時，控制給煤量，停止升溫升壓，增加暖管時間，直至并汽閥前溫度達(dá)到480℃以上時方可增加給煤量，進(jìn)行升溫升壓，達(dá)到并汽條件后便可并汽。

5 結(jié)論及應(yīng)用

在#4鍋爐多次啟動的實踐工作，通過對鍋爐啟動前投入鍋爐底部加熱系統(tǒng)，延長加熱時間；在鍋爐點火前期，換水時限制鍋爐給水溫度及換水速度；點火初期控制升溫升壓速度的預(yù)防措施的實施使#4爐啟動時汽包上、下壁溫差控制在50℃范圍內(nèi)。通過開啟并汽閥旁路電動一、二次閥，對并汽閥后管道暖管；利用母管蒸汽對并汽閥前管道進(jìn)行倒暖；增加暖管時間的預(yù)防措施的實施使并汽時并汽閥前溫度提高至480℃。解決了#4爐啟動過程中，汽包上、下壁溫差超限及并汽時并汽閥前溫度低的問題，下表1 為#4鍋爐多次啟動汽包壁溫差及并汽閥前溫度對照。

參考文獻(xiàn)：

［1］容鑾恩，袁鎮(zhèn)福，劉志敏，等.電站鍋爐原理［M］.中國電力出版社，1997：202-203.

［2］林宗虎.鍋爐手冊［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，1987.