自然循环锅炉汽包壁温差产生的主要原因和控制

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1、自然循环锅炉汽包壁温差产生的主要原因和控制　　(神华准能公司发电厂安监站，内蒙古薛家湾010300) 　　摘要：文章分析了自然循环锅炉汽包壁温差产生的原因，提出了有针对性的控制和预防措施，对于同类型锅炉产生汽包壁温差的控制及预防有一定的借鉴和指导作用。 　　关键词：锅炉汽包；壁温差；热应力；发电厂 　　中图分类号：TM621.2文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)17—0091—02 　　准能公司发电厂#1、2锅炉时有存在锅炉在上水时以及点火到接带负荷期间、停炉密闭冷却后发生汽包上下壁温差大，有时能达到80℃，特别在机

2、组冷态启动时尤为明显，因此需找到引起壁温差的真正原因，以便采取针对性的措施加以解决，从而保证机组安全、稳定运行。 1锅炉设备简介 　　准能公司发电厂＃１锅炉是XX巴布科克?威尔科克斯有限公司生产的ＢＷＢ－４１０／9.81－Ｍ型单汽包自然循环、单炉膛、П型布置、平衡通风固态排渣全悬吊结构煤粉炉。锅炉设计煤种为准格尔洗中煤，采用钢球磨中间储仓式乏气送粉系统。燃烧器采用四角切园布置，缝隙式直流燃烧器，假想切园直径为Ф800mm。三层一次风和四层二次风交错布置，每个燃烧器共有四个二次风口，其中上和中上风口为可调的，其余为固定的。尾部竖井交错布置两级

3、省煤器和两级空气预热器。 2锅炉汽包壁温差大的主要原因分析 2.1锅炉上水时，存在温差大的原因 　　汽包壁温等于周围空气温度，当给水经省煤器进入汽包时，汽包内壁温度迅速升高，而外壁温度要随着热量从内壁传至外壁而慢慢上升。由于汽包壁较厚(中压炉为45~50mm，高压炉为90~100mm)，外壁温度上升的较慢。汽包内壁温度高有膨胀的趋势，而外壁温度低，阻止汽包内壁膨胀，使汽包内壁产生压应力，而外壁承受拉伸应力，这样汽包就产生了热应力。热应力的大小决定于内外壁温差的大小和汽包壁的厚度，而内外壁温差又决定于上水温度和上水速度。上水的温度高，上水速

4、度快，则热应力大；反之，则热应力小。准能公司发电厂锅炉在上水时，虽然规程规定上水温度50℃~80℃，但实际上水温度大都在90℃左右，引起上水温度高的主要原因是汽机的除氧器溢放水门经常自动打开进入锅炉疏水箱造成的。同时，上水速度规程要求冬季4~5h，夏季2~3h，而运行人员大都在冬季上水时速度较快，这种现象特别在冬季的冷炉状态下特别明显。 2.2锅炉在启动过程中产生温差的原因 　　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

5、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。准能公司发电厂锅炉在点火初期，汽包壁温差大尤为突出，主要是因为升压初期速度较快。每台锅炉的运行规程中，都对各个阶段

6、的升压速度作了具体明确规定。一般规律是升压初期速度较慢，而后期较快。后期的升压速度往往是前期的3~4倍。 2.3在停炉冷却过程中产生壁温差的原因 　　锅炉进入降压和冷却阶段，汽包主要内部工质进行冷却，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。我厂运行人员在停炉冷却过程中，降压速度过快，主要是因为抢修设备，进行加速冷却，造成汽包壁温差

7、大。 3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。 4控制及预防汽包壁温差的措施 4.1在上水时控制及预防的措施 　　严格按照运行规程的要求，控制上水温度和上水速度，一般规定上水时间夏季不少于2h，冬季不少于4h。在相同的条件下，因锅炉压力越高，汽包壁越厚，产生的热应力越大，所

8、以，锅炉压力越高，上水所需时间越长。若上水温度与汽包壁温差小于40℃时，可适当加快上水速度。 4.2锅炉在启动中控制及预防的措施