自然循环锅炉锅筒壁温差的控制及预防(一)

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华能丹东电厂2台350 MW机组于1998年11月和12月相继投产。锅炉系英国Babcock锅炉厂制造，采用亚临界一次中间再热、单炉膛、平衡通风自然循环汽包锅炉。自投产 以来，通过运行观察，无论是启炉还是停炉，均发现汽包上、下壁产生壁温差，特别是在停炉冷却过程中，壁温差有时高达80～100℃，已严重影响锅炉的安全 运行。
1 汽包壁温差产生的机理
1.1 锅炉上水'>锅炉上水时汽包产生的温差
　　当锅炉上水'>锅炉上水时，来自除氧器的给水经给水泵首先进入 管壁较薄的省煤器、水冷壁及集中下降管，最后进入汽包　。因此，管　壁首先被加热，而且温度上升较快，而汽包不但壁厚而且又是最后接触水，则加热温度上升 就比较慢。当水进入汽包时，总是先与汽包下壁接触，故汽包水位以下壁温首先上升，造成汽包下部壁温高于上部壁温。另外，一定温度的给水进入汽包后，内壁温 度随之升高，因汽包壁较厚，外部与环境接触，外表面温度上升的速度较内壁温升慢，从而形成了内外壁的温差。
1.2 锅炉升压过程中汽包产生的壁温差
　 　升压初期，锅炉点火后投入炉内的燃料量很少，火焰在炉内的充满程度差，水冷壁受热不均，工质吸热量少，且在压力低时，工质的汽化潜热大，这时产生的蒸汽 量很少，蒸发区内的自然循环尚不正常，汽包内的水流动很慢或局部停滞，对汽包壁的放热系数很小，所以汽包下壁温升小。汽包上壁与饱和蒸汽接触，当压力升高 时，饱和蒸汽遇到较冷的汽包壁便发生凝结放热，由于蒸汽凝结时的放热系数要比汽包下半部水的放热系数大几倍，上壁温度很快达到对应压力下的饱和温度，使汽 包上壁温度大于下壁温度。另外，汽包升压速度越快，饱和温度升高也越快，产生的温差就越大。这样由最初上水时上部壁温低于下部很快变为高于下部壁温，因而 形成了汽包壁温上部高，下部低的壁温差。
1.3 在停炉冷却过程中汽包产生的壁温差
　　在停炉过程中，锅炉进入降压和冷却阶段，汽 包主要靠内部工质进行冷却，由于汽包内炉水压力及对应的饱和温度逐渐下降，汽包下壁对炉水放热，使汽包壁很快冷却，而汽包上壁与蒸汽接触，在降压过程中放 热系数较低，金属冷却缓慢，所以出现上部壁温大于下部壁温，造成温差。如降压速度越快，则温差越大，特别是当压力降到低值时，将出现较大的温差。
2 汽包壁温差将导致汽包产生强大的热应力
　　根据应力计算公式，上下温差越大，则应力也越大。
　　汽包上　部壁温的升高使得上壁金属欲伸长而被下部限制，因而受到轴向压应力，下部金属则受到轴向拉应力。这样将会使汽包趋向于拱背状的变形。过大壁温差的产生，将会导致汽包的热应力增大，进而导致汽包受到损伤，减少汽包的使用寿命。
3 控制及预防汽包壁温差的措施
3.1 严格按要求控制上水温度和上水速度一般规定上水时间夏季不少于2 h，冬季不少于4 h。若上水温度与汽包壁温差小于40℃时，可适当加快上水速度。
3.2 点火初期严格控制升温升压速度
　 　一般规定汽包内饱和温度的温升速度不超过1～1.5℃。在升压过程中，若发现汽包温差过大时，首先应减慢升压速度或暂停升压，同时可适当开启对空排汽以 加大排汽量，或及时将旁路系统投运以增加通汽量等办法加以控制。另外，应　加强燃烧调整以尽量保证热负荷均匀，尽可能地提高给水温度，维持汽包水位在较高 的水平。采用水　冷壁下联箱定期或连续放水的方法，这样既可以促进水循环，还可以使受热面受热均匀，减少汽包壁温差。