陳濤

摘要：介紹了汽包的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與作用，分析了汽包壁溫差產(chǎn)生的原因，多方面提出了有效防止汽包壁溫差增大的措施。通過采取這些措施，可以有效控制汽包壁溫在合適的范圍，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：鍋爐汽包壁溫差溫差控制

0 引言

由于鍋爐汽包壁厚、長(zhǎng)度值大，承受的壓力又特別高，因而機(jī)組起停過程中容易產(chǎn)生汽包內(nèi)外、上下壁溫差，產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，對(duì)汽包的安全運(yùn)行和壽命造成影響。所以，在機(jī)組運(yùn)行過程中，有效控制汽包壁溫差十分重要。

1 汽包的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

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汽包內(nèi)部裝置包括三個(gè)部分，第一部分是汽水分離裝置，它的作用是減少飽和蒸汽的機(jī)械攜帶，提高蒸汽品質(zhì)，如圖為汽包的內(nèi)部簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)。設(shè)有中間夾層，汽水混合物于汽包兩側(cè)引入其中，防止欠熱的水與汽包壁接觸，并形成溫度均勻的汽水混合物夾層，以減少汽包壁溫差，增強(qiáng)汽包的運(yùn)行靈活性和安全可靠性。共194只旋風(fēng)分離器分前后三排，沿汽包長(zhǎng)度均布，以保證負(fù)荷大幅度變化使水位波動(dòng)時(shí)，能有效地進(jìn)行汽水分離。旋風(fēng)分離器上部斜置一級(jí)百葉窗分離器，在汽包頂部布置二級(jí)百葉窗分離器。一二級(jí)百葉窗分離器進(jìn)一步分離蒸汽中的水份，使進(jìn)入過熱器的干度達(dá)到99.9%以上。第二部分是蒸汽清洗裝置作用是使蒸汽通過潔凈的清洗水，利用清洗水與鍋爐水含鹽的濃度差降低蒸汽的含鹽量；第三部分是排污、加藥、事故放水等其他裝置。汽包的兩封頭和下部共有四根大直徑下降管，為了防止產(chǎn)生渦流和下降管內(nèi)帶汽，在下降管入口處設(shè)有防旋柵格，并控制下降管入口水速在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)。

2 汽包的作用

2.1 汽包的作用是工質(zhì)加熱，蒸發(fā)，過熱三個(gè)過程的連接樞紐，它把下降管，飽和蒸汽管，汽水導(dǎo)管等數(shù)量眾多的管子連接在一起。

2.2 汽包中儲(chǔ)存有一定量的水和汽，因而具有蓄熱能力。

2.3 汽包上裝有壓力表，水位計(jì)，事故放水門，安全閥等安全附屬設(shè)備。

3 汽包產(chǎn)生上下壁溫差的原因與控制措施

3.1 由于汽包壁較厚，膨脹較慢，而連接在汽包壁上的管子壁較薄，膨脹較快，若進(jìn)水溫度過高或進(jìn)水速度過快，將造成膨脹不均，使焊口發(fā)生裂縫，造成設(shè)備損壞。

3.2 當(dāng)給水進(jìn)入汽包時(shí)，總是與汽包下壁接觸，若給水溫度與汽包溫度差值過大，進(jìn)水時(shí)速度又快，汽包的上下壁，內(nèi)外壁間將產(chǎn)生較大的膨脹差，給汽包造成較大的附加應(yīng)力，引起汽包變形，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生裂縫。

3.3 鍋爐啟動(dòng)前上水的時(shí)間和溫度規(guī)定，鍋爐啟動(dòng)前進(jìn)水速度不宜過快，一般冬季不少于4h，其它季節(jié)2~3h，進(jìn)水初期尤應(yīng)緩慢。冷態(tài)鍋爐的進(jìn)水溫度一般不大于100度，以使進(jìn)入汽包的給水溫度與汽包壁溫度的差值不大于40度。未完全冷卻的鍋爐，進(jìn)水溫度可比照汽包壁溫度，一般差值應(yīng)控制在40度以內(nèi)，否則應(yīng)減緩進(jìn)水速度。

3.4 鍋爐啟動(dòng)初期要嚴(yán)格控制升壓速度，由于水蒸氣的飽和溫度在壓力較低時(shí)對(duì)壓力的變化率較大，在升壓初期，壓力升高很小的數(shù)值，將使蒸汽的飽和溫度提高很多。鍋爐啟動(dòng)初期，自然水循環(huán)尚不正常，汽包下部水的流速低或局部停滯，水對(duì)汽包放熱為接觸放熱，放熱系數(shù)很小，故汽包下部金屬壁溫升高不多；汽包上部因是蒸汽對(duì)汽包金屬壁的凝結(jié)放熱，故汽包上部金屬溫度較高，由此造成汽包壁溫上高下低的現(xiàn)象。由于汽包壁厚較大，而形成汽包壁溫內(nèi)高外低的現(xiàn)象，因此，蒸汽溫度的過快提高將使汽包由于受熱不均而產(chǎn)生較大的溫差熱應(yīng)力。如圖所示在鍋爐啟動(dòng)過程中其下部先接受水加熱，因而溫度高于上部，當(dāng)爐點(diǎn)火產(chǎn)汽時(shí)，上部接受凝結(jié)放熱，使其溫度高于下部，溫差接受下圖約束，以此來保護(hù)汽包的安全，以免承受過大應(yīng)力。)

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3.5 鍋爐啟動(dòng)過程中控制汽包溫差在規(guī)定范圍(40度內(nèi))。①點(diǎn)火前進(jìn)水溫度不能過高，速度不宜過快，按規(guī)程規(guī)定執(zhí)行。②進(jìn)水完畢，有條件時(shí)可投入底部蒸汽加熱。③嚴(yán)格控制升壓速度，特別是0~0.981MPA階段升壓速度應(yīng)不大于0.014MPA/min，升溫速度不大于1.5～2度每分。④應(yīng)定期進(jìn)行對(duì)角油槍切換，直至下排四只油槍全投時(shí)，盡量使各部均勻受熱。⑤經(jīng)上述操作仍不能有效控制汽包上、下壁溫差，在接近或達(dá)到40度時(shí)應(yīng)暫停升壓，并進(jìn)行定期排污，以使水循環(huán)增強(qiáng)，待溫度差穩(wěn)定且小于40度再進(jìn)行升壓。

3.6 鍋爐啟動(dòng)后期仍要控制升壓速度。此時(shí)雖然汽包上下壁溫差逐漸減小，但由于汽包比較厚，內(nèi)外壁溫差仍很大，甚至有增加的可能；另外，啟動(dòng)后期汽包內(nèi)承受接近工作下的應(yīng)力，因此控制后期的升壓速度，以防止汽包壁的應(yīng)力增加。

3.7 在停爐過程中控制汽包壁溫差。在停爐過程中，因?yàn)槠^熱保溫層較厚，向周圍的散熱較弱，冷卻速度較慢，汽包的冷卻主要靠水循環(huán)進(jìn)行，汽包上壁是飽和汽，下壁是飽和水，水的導(dǎo)熱系數(shù)比汽大，汽包下壁的蓄熱量很快傳給水，使汽包下壁溫接近于壓力下降后的飽和水溫度，而與蒸汽接觸的上壁由于管壁對(duì)蒸汽的放熱系數(shù)較小，傳熱效果較差而使溫度下降較慢，因而造成了上、下壁溫差擴(kuò)大，我們做到以下幾點(diǎn)：①降壓速度不宜過快，汽包產(chǎn)生壁溫差在40度以內(nèi)。②停爐過程中，給水溫度不得低于140度。③停爐時(shí)為防止汽包壁溫差大，鍋爐熄火前將水進(jìn)至略高于汽包正常水位，熄火后不必進(jìn)水。④為了防止鍋爐急劇冷卻，熄火后6~8h內(nèi)應(yīng)關(guān)閉各空門，保持密閉，此后可根據(jù)汽包溫差不大于40度的條件，開啟煙道擋板、引風(fēng)擋板，進(jìn)行自然通風(fēng)冷卻，18h后方可啟引風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)。

3.8 熱爐放水過程，汽包上、下壁溫差最大不超過40度，當(dāng)溫差達(dá)到40度時(shí)，應(yīng)暫停放水，待溫差穩(wěn)定后，重新放水。

3.9 汽包內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用環(huán)行夾套結(jié)構(gòu)，極大減少汽包上下壁溫差。

3.10 保證鍋爐安全運(yùn)行維持汽包正常和穩(wěn)定的水位，設(shè)置幾種不同功能的水位監(jiān)控表，如雙色水位計(jì)、電視監(jiān)視器、電接點(diǎn)水位計(jì)作水位報(bào)警用途。作為監(jiān)視上下壁溫差的溫度測(cè)點(diǎn)分布于下圖1所示：分別取上下平均值的差值作參考量來監(jiān)視。溫差的控制主要表現(xiàn)在飽和溫度的變化率的控制，起壓后這取決于壓力變化，而壓力控制更容易掌握。圖1溫度熱電偶上下相對(duì)，兩側(cè)靠近給水管邊。圖2是飽和溫度允許的增長(zhǎng)率，從圖可知啟始溫升對(duì)應(yīng)111℃/h(1.85℃/min)，這相對(duì)于汽包的初始?jí)毫统跏紲囟葋碇v，總的溫升量也是受限的。通過連排或定排來控制汽包水位，鍋爐的定排開啟受汽壓限制，若是不行則應(yīng)通過燃燒率的調(diào)整。

4 結(jié)論

汽包的熱應(yīng)力主要由汽包內(nèi)外壁溫差和上下壁溫差引起，通過采取合理的機(jī)組起動(dòng)和停爐措施可以有效控制汽包壁溫在合適的范圍，從而減小熱應(yīng)力對(duì)汽包產(chǎn)生的危害，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳祿.大型鍋爐汽包壁溫差的控制[J].熱力發(fā)電，2008(01).

[2]唐續(xù)坤，黃海濤，趙炳坤.汽包內(nèi)壁溫度測(cè)點(diǎn)的安裝及汽包壁溫度場(chǎng)的初探[J].華北電力技術(shù)，1983(02).

[3]高嵩，安國(guó)銀，邊疆.汽包壁溫差的控制及其對(duì)壽命的影響[J].河北電力技術(shù)，1991(02).