电站锅炉汽包虚假水位问题研究

2011-11-01大唐洛阳首阳山发电厂

河南科技 2011年11期

大唐洛阳首阳山发电厂常皓

电站锅炉汽包虚假水位问题研究

大唐洛阳首阳山发电厂常皓

水位是汽包锅炉的命脉，维持正常汽包水位是锅炉调整的一项基本任务。蒸发设备存水量随着锅炉容量的增大而减小，这个变化使蒸发设备进出质量流量一旦有少量的不平衡就会引起水位迅速变化，如果处理不当就会引发水位事故。调整水位，仅仅依靠维持蒸发设备进出质量流量平衡是不够的，必须处理好虚假水位问题。在机组启动初期，虚假水位产生几率较大，如果重视不够就会因水位保护造成停炉或引发其他事故。

一、虚假水位的定义

不是由于蒸发设备中工质进出质量流量不平衡引起的水位变化现象被称为虚假水位，虚假水位只是相对于进出质量流量不平衡而言的，并不是不存在的，相反，它是可以进行测量的可见的真实水位（测量错误除外）。虚假水位过高和过低都会引起水位保护动作甚至重大设备损坏事故。由于虚假水位变化剧烈，并且往往发生在机组运行工况不稳定的时候，所以应对虚假水位引起高度重视。

二、产生虚假水位的原因

汽包锅炉的汽包、下降管、水冷壁可以看作一个连通容器。在研究虚假水位时，必须把水冷壁、下降管联系起来综合考虑。大唐洛阳首阳山发电厂二期300MW的锅炉型号为DG1025/ 16.7-π2，正常运行时汽包水容积为23m3，但水冷壁水容积为158m3。由于液态水的比容随压力和温度变化很小，但当水发生汽、液变化时它们的比容变化很大，并且倍数随压力和温度变化也很大，因此可以得出这样一个结论，水冷壁内的气泡多少及变化速度（或干度）是引起汽包虚假水位的关键因素。通过查阅水蒸气表，可以计算出不同压力下饱和蒸汽比容是饱和水比容的倍数，见表1。

表 1 不同压力下，饱和蒸汽、饱和水比容及其倍数

由表1可知，汽包虚假水位的实质是因为水冷壁内的气泡多少变化引起的。但是引起气泡多少变化因素分析，从实质上看是水冷壁内汽水的温度和压力变化幅度所致，从现象上看是内扰和外扰所致。

三、在特殊的工况下，造成虚假水位主、次要原因的变化

水汽的温度和压力对汽包水位的影响作用是反方向的，在不同工况下，影响因素有所不同。在机组加负荷时，由于燃料量的增加，燃烧强度增加，水冷壁吸热量迅速增加，水冷壁内的水会因温度升高形成大量气泡，此时即使不增加给水流量，汽包水位也会有较快的增长。随着压力升高，对应饱和温度也要升高，一些气泡会重新变成水，所以压力升高会使汽包水位降低。但是此工况下水温升高是导致汽包水位快速升高是主要因素，压力增加导致汽包水位降低是次要原因。

锅炉极热态启动点火时，汽包水位有突降的现象，就是影响汽包水位变化的主要因素和次要因素发生变化的结果。其原因是锅炉刚灭火后，因炉膛温度急剧下降，水冷壁吸热迅速减少，水冷壁管内的气泡大量破灭为液态水，引起汽包水位急剧下降，此时操作人员将会大量补水，虽然锅炉已经灭火，但炉膛温度仍然较高，水冷壁内的液态水会逐渐汽化，产生气泡，在点火前汽包水位呈上升趋势，操作人员会暂时中断给水。此时锅炉点火后，只要汽包压力稍有增加，对应的饱和温度提高，水冷壁内的汽水混合物温度低于饱和温度，大量的气泡会重新变成水，导致汽包水位急剧下降。这种工况下，压力升高使水冷壁内气泡破灭，导致汽包水位快速下降变为主要因素，此时操作人员发现水位降低会加大补水量，因补水水温较低将会使水冷壁内气泡迅速减少，导致水位继续下降。在停炉后，打开汽机高压旁路时，汽包压力下降快，水冷壁内的水更容易汽化成蒸汽，锅炉点火后，只要汽包压力稍有增加，气泡变成水的作用就更加强烈。并且主气压越低，气泡变为水体积缩小的倍数就越大，那么产生汽包虚假水位的程度就越严重。

由此可以得出这样的结论，锅炉极热态启动时，水冷壁内气泡越多（或干度越大），点火后虚假水位越严重。