鍋爐汽包水位高造成跳機原因分析

邱傳銀

【摘 要】媽灣電廠#1爐跳閘，首發原因為汽包水位高。運行人員幾次大幅度的反向操作，使機組的參數劇烈變化。堵磨引起實際入爐煤量減少造成主汽流量、壓力降低，由于沒有能夠對“虛假水位”及水位的上升趨勢做出正確判斷，使汽包水快速上升，最終導致汽包滿水，造成鍋爐MFT。

【關鍵詞】虛假水位;給煤量;操作;鍋爐MFT

中圖分類號： TP29文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）21-0052-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.023

Cause Analysis of Boiler Drum Jumping Caused by High Water Level

QIU Chuan-yin

（Shenzhen Mawan Power co，Ltd， Shenzhen Guangdong 518052 China）

【Abstract】The first cause of #1 boiler tripping in Mawan Power Plant is high drum water level. Operators have made several large-scale reversal operations， resulting in drastic changes in the parameters of the unit. The reduction of actual coal inflow caused by grinding leads to the decrease of main steam flow and pressure. Because of the failure to correctly judge the “false water level” and the rising trend of water level， the drum water rises rapidly， which eventually leads to drum full water and boiler MFT.

【Key words】False water level; Coal feed; Operation; Boiler MFT

0 概述

汽包中有較大量的工質容量及能量儲存，有著明確的液——汽兩相的分界面。因此，汽包鍋爐其蒸發系統運行工況的外部監視參數，主要是汽包內的蒸汽壓力變化和液面位置的變化。

由于在汽包及系統中有相當一部分液體是處在非飽和狀態下，其過冷度會隨著工況而變動。在汽包液面以下的水容積中以及相連通的蒸發系統中有大量的蒸汽泡存在。它們的多少隨著工況的變化會有很大的不同，這點是影響鍋爐變工況的最主要的因素。液面下汽泡的產生與流動使得汽包內液面位置的變化并不單純取決于給水的質量平衡，使得在一定條件下出現所謂的“虛假水位”現象，這就是工況變動下水面汽泡的增多或減少使水位有瞬間的、與汽包內的物質平衡成反方向的變化。汽包內的“虛假水位”現象的出現對于運行操作是非常不利的因素。在供汽量突然增大的情況下，內部蒸汽壓力的下降，會使系統內水面下的汽泡長大，還由于飽和水的釋熱面增加了蒸汽的產生，會形成汽包內的“漲水”現象。而實際上，由于蒸汽量大于給水量，汽包內的存水量正在減少，必須給予充分的重視。

汽包水位是鍋爐運行操作時最重要的參數之一，水位過高或過低都是不允許的。水位過高會影響汽水分離器的正常工作，嚴重時會導致蒸汽帶水增加，使過熱器管壁和汽輪機葉片結垢，造成事故。

1 故障原因分析

#1爐為300MW機組，鍋爐蒸發量為1000t/h。當時負荷242MW，機跟爐（TF）方式;B、C、D、E磨運行，總煤量100T/h，各磨分布平均，約25T/h.臺，一次風壓約7400Pa。

運行人員發現主汽溫為544.7℃，再熱汽溫542℃。主汽溫接近小指標考核上限545℃，值班員開始采取開大減溫水降低噴燃器擺角措施降低主再熱汽溫。由于短時內劇烈反向操作，造成機組各參數大幅度變化，汽包水位急劇上升，制粉系統工作不正常，磨煤機嚴重堵煤，至#1爐跳閘，首發原因為汽包水位高。

1.1 調低蒸汽壓力對水位的影響

當改變鍋爐的熱負荷時，在蒸汽流量變化的同時汽壓也會變化，而汽壓的變化都會影響到水面下汽泡的體積的變化，從而形成“虛假水位”，尤其在汽壓急劇變化時，“虛假水位”更會呈現出劇烈的波動。

將機前壓力由16.9MPa降至16MPa后，雖然此前是采取的機跟爐的運行方式，但最終還是會影響到汽包壓力，即汽包壓力會降低，這樣就促使汽包內產生了由-20mm↗60mm，且水位升高時間較長達1分鐘虛假水位。由于給水量的減少，水位開始回落至正常。

1.2 往復調整磨后出口溫度和降低一次風壓對水位的影響

燃料量的變化是各參數變化的主要因素。一次風的煤粉濃度對著火穩定性有很大的影響，煤粉濃度的過度增大勢必會導致磨煤機堵煤、煤粉管堵管，使得進入爐膛內的煤粉瞬間斷流，爐膛燃燒急劇減弱，汽包水位出現暫時下降的“虛假水位”。值班員降低一次風壓設定實際風壓可能從7400Pa減到6470Pa，磨煤機出口溫度由83℃降至65℃。二種操作的疊加，使磨煤機的出力立即降低，而磨后出口溫度減低后，由于其冷風調門的設定在手動位置，不可能及時開大開度，在熱風擋板關小的情況下，使進入磨煤機的總風量會急劇減少，會使磨煤機的輸送能力劇減。而此前給煤機的給煤量沒變，這就使磨煤機發生堵磨現象。而入爐燃料量并沒有減少的假象，也使事件分析更為復雜。

從爐膛負壓歷史變化趨勢圖，也證實了爆燃現象的存在。爐膛負壓是反應爐內燃燒是否穩定的最直接的指標，爐內燃燒工況一旦發生變化，爐膛壓力將迅速發生相應地改變。當燃燒不穩定時，爐膛壓力將產生強烈地脈動，爐膛壓力表相應地做大幅度劇烈晃動。

1.3 入爐煤量減少對水位的影響

由于堵磨現象的發生，進入爐內的燃料量減少，此時汽機側的用汽量不變，則隨著汽包壓力的降低，必然使汽機負荷、機前壓力、汽包水位、主汽流量降低。但由于鍋爐燃燒率降低水面下的蒸汽容積減少，會出現“水位虛低”的現象，此時正是汽包水位恢復正常的下降階段，給水流量做出正常反應開始增加。

因為燃料量的變化對負荷、壓力、水位的影響有120s～300s的延時，而本次事件的作用時間為130s左右，符合其規律。

1.4 多種反向操作造成“虛假水位“變化

汽包內壓力及水位在不同工況下的變化規律，是汽包鍋爐動態特性。汽包水位在工況改變時的變化規律遠比蒸汽壓力的變化規律復雜，后者的確定因素較多，其中壓力的變化也會影響到水位的變化，這就使水位的變化出現較為復雜的規律性，也是假水位現象的來源。

一次風壓和磨煤機出口溫度有一個先調低后快速調高的過程、噴燃器擺角有一個先調到最高又迅速調至最低的過程、汽包壓力有一個調降的過程。三種調節任何一個單獨作用都不會造成汽包水位失去控制，可是當它們同時向一個方向發生作用，結果就會被疊加放大。

2 結論及糾正措施

運行人員幾次大幅度的反向操作，使機組的參數劇烈變化，水位向上正常波動，其回落時，正值由于堵磨瞬間疏通時大量積存煤粉噴入爐膛，引起爆燃，在汽包內形成強烈的虛假上升水位。由于給水調節系統對于往復的驟變，沒有對“虛假水位”及水位的上升趨勢做出正確判斷，使汽包水位快速上升，加上之前為防止汽溫再次超溫采取過度調整引起虛假上升水位的疊加，最終導致汽包水位+300mm，鍋爐MFT。

要加強對磨煤機、一次風機等設備的檢修維護，保證能夠達到運行要求的性能指標。冷風擋板設定在手動位時，應按照廠家要求最小位置至少>5%開度。

鍋爐運行中密切監視汽包水位，工況劇烈變化時應避免大幅度調整。注意“虛假水位”現象的判斷和操作。

【參考文獻】

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