邹县电厂335MW机组锅炉汽包壁温差的控制及预防

摘要：邹县电厂有4台335MW机组，锅炉采用亚临界一次中间再热、平衡通风自然循环、单炉膛汽包锅炉。自从这些锅炉投入生产，不管是停炉或启炉，特别是在停炉冷却的过程中，壁温差都会在汽包的上壁或下壁出现，锅炉的安全运行深受影响。文章介绍了邹县电厂335MW机组汽包壁温差产生的机理，锅炉启、停过程中控制及预防汽包壁温差的措施。

关键词：邹县电厂；壁温差；锅炉汽包；安全运行；产生机理；处理措施 文献标识码：A

中图分类号：TK223 文章编号：1009-2374（2015）06-0149-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0502

邹县电厂有4台335MW机组在1985年12月、1986年11月、1988年12月、1989年12月相继投产。锅炉采用亚临界一次中间再热、平衡通风自然循环、单炉膛汽包锅炉，系东方锅炉厂制造。自从这些锅炉投入生产，不管是停炉或启炉，特别是在停炉冷却的过程中，壁温差都会在汽包的上壁或下壁出现，最高的时候，达到了60℃～100℃，锅炉的安全运行深受影响。

1 汽包壁温差产生的机理

1.1 汽包在锅炉上水的时候产生温度差

锅炉上水时，除氧器的给水经给水泵先进入省煤器、水冷壁和集中下降管，最后进入汽包。温度上升最快和最慢的部位分别是管壁和汽包，主要是因为壁管最先被加热，而汽包是最后接触到水的，另外壁又比较厚。汽包下壁在水进去汽包的时候最先触碰到水，因此，上部壁的温度会比下部的温度要低。此外，汽包在注入一定温度的水之后，也提高了内壁的温度，而外表面温度因为汽包壁厚的缘故，上升比较缓慢，因此，内壁和外壁温度的差异就此形成。

1.2 锅炉升压过程中汽包产生的壁温差

锅炉点火之后，由于内部燃料的数量因为压力刚上升而减少，工质也不能充分吸热，火焰充满的程度还不是特别理想，水冷壁受热的程度尚不均匀，汽包下壁温度由于蒸发区内的非正常的自然循环，水在汽包里流动的速度降低，有的地方甚至没有流动而变小。汽包上壁与饱和蒸汽接触，如果压力变低，凝结这一现象在较冷汽包壁和饱和蒸汽的相遇下产生，放出热量。汽包上壁的温度在蒸汽凝结强大的放热系数中达到饱和迅速上升，很快就超出了下壁的温度。再加上温差与汽包升压的速度及饱和温度的升温速度，由此形成了上部壁温高于下部的壁温差。

1.3 汽包在锅炉停止运行过程中产生壁温差

锅炉停止运行后，就进入降压和冷却阶段，汽包的冷却主要是由内部的工质决定的，炉水汽包里压力和饱和温度渐渐降低，汽包壁在汽包下壁对炉水的放热情况下逐渐冷却，在降压的时候，汽包上壁与蒸汽的接触降低了放热的速度，下部的壁温在金属缓慢的冷却速度下逐渐小于上部，由此产生温度差异。

2 汽包壁温差将导致汽包产生强大的热应力

结合应力计算公式分析，应力的大小是根据上下温度的差成正比的。上壁金属因为汽包上壁温度的上升而拉伸，限制了下部，因而受到轴向压应力，下部金属则受到轴向拉应力。汽包由此逐渐向拱背的形状变化。汽包的热应力在强大的壁温差中越来越大，使用的寿命随着汽包的损害越来越短。

3 如何抑制汽包壁温差的产生

3.1 上水的速度和温度要按要求严格执行

在夏季，上水的时间通常要超过2个小时，冬季要在夏季的基础上再增加2个小时。上水温度高于汽包壁温20℃～50℃，上水时，严格控制汽包任意两点间的壁温差≯33.5℃。

3.2 点火初期严格控制升温升压速度

通常情况下，汽包内部饱和温度上升的速度要低于1℃～1.5℃。汽包温差随着压力的上升而变大，如果过大的话，就立即减低升温的速度或者停止，同时开启对空排汽或通过增加通汽量等方法控制。

3.3 停炉后严格控制降温降压速度

锅炉在停止运行以后，冷却通常是采取闷炉的方式。但是在现实操作的时候，冷却的速度往往加速，总结以往运行的经验，壁内温度差在锅炉停止运行冷却以后，有时会产生80℃的温差，甚至还会更高，在很大程度上危害了锅炉汽包，所以在预防上，一定要采取合理有效的措施，以保证安全。

3.3.1 避免锅炉急剧冷却。当锅炉停止运行或通风十分钟吹干净受热的一面以后，立即将锅炉风道的风门、烟气档板、送引风机出入口档板、检查孔和人孔门全部关闭，禁止通风；停炉8～10小时后打开吸风机进、出口挡板进行自然通风。若需紧急冷却，在汽包壁温任意两点温差不超过33.5℃的情况下，启动一台吸风机通风（一般情况下在停炉18小时后，才允许启动），省煤器出口烟温低于50℃时，停止吸风机运行。

3.3.2 让汽包随时在高水位中运行。炉内灌水需在汽包水位不足100mm时进行，上至汽包达到最高水位为止（汽包导汽管温度测点开始下降为止）。

3.3.3 将给水温度提高。因为炉内温度和水的温度和锅炉在停炉以后短时间内没有降低，除氧器加热装置在锅炉上水的时候要继续使用，为了将水温与汽包壁的温差降低，水的温度要在辅汽压力允许的条件下适当予以提升。

3.3.4 汽包壁温差在锅炉换水的方法下极速冷却。抢修发生的事故时，需要不停的换水冷却，以保证壁温差的度数控制在56℃。给水温度要在汽包高水位的维持下，控制在120℃以上，锅炉下联箱要在上水的同时进行放水，保持适当的换水量，这样才能让锅炉得到

冷却。

第一，锅炉满水快冷投入条件：（1）锅炉熄火前，检查相关的监视装置投入；（2）主给水旁路电动阀，事故放水一、二次电动阀、过热器、再热器向空排汽一、二次电动阀、过热器出口管道、再热器出口集汽集箱疏水电动一、二次阀动作正常；（3）高压旁路系统处于良好的备用状态；（4）熄火后汽包压力已降至≤5MPa；（5）根据熄火后的检测数据（汽温、汽压、水位），估算出停炉冷却时间和降温、降压速率。

第二，满水快冷的手动操作：（1）在DCS上通过主给水旁路电动阀上水；（2）在DCS上通过事故放水一、二次电动阀放水；（3）联系汽机开启高压旁路；（4）在DCS上通过过热器、再热器向空排汽阀排汽，严禁向凝汽器内排汽。

第三，锅炉满水快冷注意事项：（1）锅炉快冷过程中，上水温度保持在120℃～150℃，低于120℃时禁止快冷；（2）进行快冷操作时，均必须严格监视、控制汽包水位，防止满水溢入过热器中；（3）严格监视汽包任意两点间壁温差≯56℃，若接近时，应放慢快冷速度或停止快冷；（4）在满水快冷操作过程中，若发生阀门动作超时或过力矩故障时，通知有关人员排除故障；（5）开向空排汽或高旁时，应在低水位时进行，以防将水带入过热器中。

3.3.5 尽量避免采用带压放水的方法对锅炉进行烘干防腐。正常停炉的时候，保养锅炉通常使用冲氮法，机组可以运行时，需要保持压力以保护锅炉，可以采用间断生火的方法。将热风系统适当改造，烟气把临炉的热风引导锅炉里面后，在至管道里循环，而邻近炉内的热风在放完水后立刻引入放水的炉里面，提高低压放水时锅炉烘干所需的储热量，更好地保护停用炉，降低汽包壁的温差。

4 结语

有些锅炉的循环系统是自然循环，自然循环的回路是汽包和上升，下降管的连接组成，是连接锅炉内加热、蒸发、过热重要的桥梁。只要进行合理的调整和维护，合理控制汽包壁温差，从而将汽包使用的时间变至最长。

参考文献

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[2] 高培利.华电国际邹县发电厂335MW机组集控运行规程[S].

[3] 惠双强，吴千平.韩城第二发电厂锅炉汽包吊装[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2012，（4）.

[4] 商福民，吕邦泰，庞立平.锅炉汽包壁上下温差热应力有限元分析[J].华北电力大学学报，1999，（1）.

作者简介：孔祥甲（1971-），男，山东曲阜人，华电国际邹县发电厂运行部助理工程师，研究方向：火电集控运行。

（责任编辑：蒋建华）