等離子點火對虛假水位的影響

王國強(qiáng)　林清

摘 要：結(jié)合等離子燃燒的特點，對等離子點火時易發(fā)生虛假水位的原因進(jìn)行分析，提出防范的具體措施，避免因虛假水位造成鍋爐水位保護(hù)動作。

關(guān)鍵詞：鍋爐；燃燒；等離子點火；虛假水位

中圖分類號：TK223.23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）25-0165-02

1 概述

鍋爐虛假水位只是相對于進(jìn)出質(zhì)量流量不平衡而言的，并不是不存在虛假水位，相反它是可以進(jìn)行測量的可見的真實水位。它是汽包內(nèi)真實水位變化的反映，虛假水位的過高和過低同樣會引起有關(guān)保護(hù)動作甚至重大設(shè)備損壞事故，由于虛假水位變化劇烈，并且往往發(fā)生在機(jī)組運行工況不穩(wěn)定的時候，所以對虛假水位要引起高度重視。現(xiàn)在越來越多得電廠為了提高經(jīng)濟(jì)效率，節(jié)約燃油，將燃油點火方式改為等離子點火方式，而鍋爐采用等離子點火方式后，更容易造成虛假水位。

2 對象概況

我公司二期#5機(jī)組鍋爐型號SG-1100/17.6-M735，制粉系統(tǒng)為雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，汽輪機(jī)型號CC330/261.1-16.7/2.5/1.5/537/537，汽機(jī)沖轉(zhuǎn)參數(shù)：主汽壓力3.45MPa，主汽溫度320℃，再熱蒸汽溫度237℃。2012年#5爐將燃油點火改造為等離子點火方式，2012年7月9日鍋爐啟動，并網(wǎng)后帶初始負(fù)荷（5MW），主蒸汽壓力2.02MPa，主蒸汽流量42.7t/h，汽包壓力2.1MPa，隨后運行人員增加燃料量，加負(fù)荷，汽包壓力維持在2.53MPa，機(jī)組負(fù)荷由5MW升至10.61MW；爐膛負(fù)壓由91Pa突升至320Pa；汽包水位超+250mm水位保護(hù)值，延時5秒后MFT動作，首出汽包水位高高，汽輪發(fā)電機(jī)組聯(lián)跳，發(fā)電機(jī)解列。

3 產(chǎn)生虛假水位原因分析

汽包虛假水位的實質(zhì)是因為水冷壁內(nèi)的汽泡多少變化引起的，但是引起汽泡多少變化有哪些因素呢？從實質(zhì)上看因素只有兩個就是水冷壁內(nèi)汽水的溫度和壓力變化幅度，從現(xiàn)象上看就是內(nèi)擾和外擾。但溫度和壓力對汽包水位的影響方向卻是相反的，并且在不同工況下，哪是主要因素還有不同的變化。例如鍋爐正常運行中，如果加負(fù)荷，我們一般是先增加煤量或啟動一臺制粉系統(tǒng)，這時候，即使不增加給水流量，汽包水位也會有較快的增長，因為燃燒強(qiáng)度增加，水冷壁吸熱迅速增加，于是水冷壁內(nèi)的水會因溫度增加大量變成汽泡，所以溫度增加會使汽包水位快速升高；隨著壓力升高，對應(yīng)飽和溫度也要升高，某些汽泡會重新變成水，所以壓力增加會使汽包水位降低；但是此工況下水溫增加導(dǎo)致汽包水位快速升高是主要因素，壓力增加導(dǎo)致汽包水位降低是次要原因，甚至可以忽略不計。

液態(tài)水的比容隨壓力和溫度變化很小，但當(dāng)水發(fā)生汽、液變化時它們的比容變化很大，并且倍數(shù)隨壓力和溫度變化也很大。因此我們可以得出這樣一個結(jié)論：水冷壁內(nèi)的汽泡多少及變化速度（或干度）才是引起汽包虛假水位的關(guān)鍵所在。通過查閱水蒸汽表可以計算出不同壓力下，飽和蒸汽比容是飽和水比容的倍數(shù)。（見表1）

從表1可以看出壓力越低，比容倍數(shù)越大，鍋爐越容易發(fā)生虛假水位，且波動越劇烈。所以鍋爐在點火初期，汽包內(nèi)的壓力低，比容倍數(shù)大，當(dāng)爐膛內(nèi)燃燒工況不穩(wěn)定或者壓力變化時，造成爐水溫度變化，爐水中汽泡含量變化較大，水位出現(xiàn)大幅波動；隨著汽包壓力的逐漸上升，比容倍數(shù)逐漸減小，虛假水位波動的幅度會慢慢降低。

鍋爐采用燃油點火，由于燃油的輻射強(qiáng)度大，對流換熱強(qiáng)度低，啟動時汽包壓力上升快，汽溫上升慢，符合啟動曲線要求，當(dāng)蒸汽溫度達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)時，汽壓相對較高（和等離子點火相比），且燃油著火穩(wěn)定，虛假水位相對較少。

鍋爐采用等離子點火，初期爐膛溫度低，煤粉燃燼率低，爐膛熱負(fù)荷波動大，引起水位變化。煤粉燃燒使得汽溫上升速度快，當(dāng)汽溫達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)時，汽壓較低，比容倍數(shù)大，虛假水位發(fā)生較頻繁。

我廠#5爐2014年7月9日發(fā)生水位高鍋爐熄火的原因，主要是并網(wǎng)后，汽壓維持過低，容易發(fā)生虛假水位，在加負(fù)荷時，熱負(fù)荷增加過快，使得水位快速上升。

4 防范措施

（1）鍋爐汽包上完水后進(jìn)行換水，將汽包內(nèi)的水溫提高

至>100℃，節(jié)約啟動時間，同時提高水循環(huán)可靠性。

（2）磨煤機(jī)暖風(fēng)器預(yù)暖應(yīng)盡早投入，全開進(jìn)口蒸汽及出口疏水門，便于暖風(fēng)器預(yù)暖徹底，保證初期建立料位期間的干燥出力。

（3）為了使煤粉燃燒穩(wěn)定，啟動前投入4只油槍點火，提高爐膛溫度，30分鐘后，投入等離子點火，磨煤機(jī)暖磨后啟動。

（4）磨煤機(jī)啟動初期建立料位時，總給煤量控制≯10t。適當(dāng)開啟A1側(cè)旁路風(fēng)，提高干燥出力，控制磨煤機(jī)出口溫度70℃左右，以提高煤粉燃盡度。

（5）磨煤機(jī)料位正常后，緩慢開啟A1、A2側(cè)容量風(fēng)，就地觀察等離子著火情況穩(wěn)定，逐漸撤出油槍，調(diào)整磨煤機(jī)運行穩(wěn)定。等離子電壓270V，等離子前端、中心筒壁溫<350℃。鍋爐逐漸升溫升壓。

（6）根據(jù)鍋爐給水流量及給水旁路調(diào)整門開度大小，間斷上水時及時開啟省煤器再循環(huán)，保證省煤器中存水連續(xù)流動，防止省煤器存水干燒汽化，影響汽包進(jìn)水。

（7）鍋爐啟動階段，兼顧鍋爐汽溫、汽壓同步上升。投入旁路后，控制高低旁開度，確保沖轉(zhuǎn)時汽壓達(dá)到3.4MPa，并網(wǎng)時汽壓達(dá)到5.8MPa。

（8）啟動階段，因鍋爐汽水系統(tǒng)供需平衡未建立正常，汽包壓力低，飽和溫度變化幅度大，小范圍燃燒燃動導(dǎo)致汽包水位變化大。在進(jìn)行高低旁調(diào)整、燃料加減操作時，預(yù)先調(diào)整水位至-100mm，以增加水位調(diào)節(jié)余度，防止虛假水位導(dǎo)致鍋爐MFT動作。

（9）機(jī)組并網(wǎng)后根據(jù)負(fù)荷及時投入A2層運行，防止A1

層風(fēng)速過高，煤粉著火變差。投入A2層煤粉時，為防止初期煤粉著火不穩(wěn)定，影響水位安全，可預(yù)先投運對應(yīng)角油槍引燃煤粉，安排人員就地看火，觀察A2層煤粉著火穩(wěn)定程度后，逐步撤出油槍。

（10）鍋爐啟動過程中因虛假水位導(dǎo)致滅火后，立即關(guān)閉高低旁路，防止汽壓下降過快。調(diào)整給水，控制汽包水位正常后及時進(jìn)行爐膛吹掃。根據(jù)給水流量、氧量、主汽壓力、主汽溫度、省煤器進(jìn)出口溫度變化趨勢判斷虛假水位產(chǎn)生的原因，制定相應(yīng)的預(yù)防措施，及時恢復(fù)鍋爐升溫升壓階段。

（11）在鍋爐啟停過程中，保護(hù)全程投入。

5 結(jié)束語

本文從運行的角度，深入總結(jié)、提煉生產(chǎn)經(jīng)驗，較為系統(tǒng)地提出了等離子點火時，虛假水位的防范措施并在實際生產(chǎn)中得到了良好的驗證。

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