鍋爐汽包水位影響因素分析

1、第23卷第2期電站系統(tǒng)工程V ol.23 No.2 2007年3月Power System Engineering Mar., 2007 文章編號:1005-006X(200702-0032-02鍋爐汽包水位影響因素分析陳鴻偉許振宇楊博李豐顧舒華北電力大學(xué)電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與控制教育部重點實驗室摘要:汽包水位是汽包鍋爐正常運行中的一個重要參數(shù)。對影響汽包水位變化的因素進(jìn)行了全面分析、研究,指出了各影響因素如何影響汽包水位。關(guān)鍵詞:鍋爐;汽包水位;影響因素中圖分類號:TK223.1+3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:BAnalysis of the Influential Factors to Boiler Dru

2、m LevelCHEN Hong-wei, XU Zhen-yu, YANG Bo, et al.Abstract: The drum level is an important parameter of drum boiler. It proceeds to analyze completely to the factors that affected the drum level and pointed out each influence factor how to affect the drum level.Key words: boiler; drum level; influenc

3、ing factors保持汽包的正常水位是汽包鍋爐和汽輪機安全運行的重要條件之一。汽包水位過高,使汽包蒸汽空間高度減小,汽水分離效果下降,將會引起蒸汽帶水,使蒸汽品質(zhì)惡化,蒸汽含鹽量提高,以致在過熱器管內(nèi)產(chǎn)生鹽垢沉積,使管子過熱,金屬強度降低而發(fā)生爆管;水位嚴(yán)重過高時,蒸汽大量帶水,過熱汽溫急劇下降,蒸汽管道、汽輪機等金屬溫度發(fā)生劇變,產(chǎn)生嚴(yán)重的熱應(yīng)力和熱變形,甚至發(fā)生水沖擊,造成設(shè)備損壞。汽包水位過低,致使下降管進(jìn)口帶汽、循環(huán)流動壓頭降低,嚴(yán)重時會引起水循環(huán)的破壞,使水冷壁管超溫過熱;嚴(yán)重缺水時,還可能造成汽包干鍋和水冷壁燒損等嚴(yán)重事故。因此,正確認(rèn)識汽包水位的影響因素,加強對水位的監(jiān)視和調(diào)

4、整對汽包鍋爐的安全運行至關(guān)重要。1 影響因素分析鍋爐在運行中,由于各因素的相互作用,水位是經(jīng)常變化的。引起汽包水位發(fā)生變化的主要因素有物質(zhì)平衡關(guān)系(即給水量與蒸發(fā)量之間的平衡關(guān)系和汽包水空間內(nèi)工質(zhì)狀態(tài)變化(當(dāng)鍋爐壓力變化時,水和蒸汽的比容發(fā)生變化兩個。進(jìn)入汽包的工質(zhì)流量和離開汽包的工質(zhì)流量的不平衡會引起水位變化,給水流量大于蒸汽流量使水位上升,反之使水位下降;汽包水空間內(nèi)蒸汽含量和密度變化也會引起水位變化。通過對水位變化機理的研究和對現(xiàn)場實際運行狀況的了解,知道影響汽包水位的具體因素如下:鍋爐負(fù)荷、燃燒工況、給水壓力、鍋爐汽水管道泄漏或排污閥不嚴(yán)密、爐水品質(zhì)、鍋水循環(huán)泵的啟停及運行工況等。1.

5、1 鍋爐負(fù)荷汽包水位的變化與鍋爐負(fù)荷的變化有密切關(guān)系,因為負(fù)荷的變化不僅影響蒸發(fā)受熱面中水的消耗量,而且由此引起收稿日期: 2006-08-01陳鴻偉(1965-,男,博士,教授。保定,071003 汽壓變化,將使鍋水狀態(tài)發(fā)生變化,其容積也相應(yīng)變化。汽包水位是否穩(wěn)定,取決于鍋爐負(fù)荷即蒸發(fā)量的變動量及其變化速度。當(dāng)負(fù)荷增加時,如果給水量不變或增加不及時,則蒸發(fā)設(shè)備中的水量逐漸被消耗,其最終結(jié)果將使汽包水位下降;反之,其最終結(jié)果將使汽包水位上升。水位的變化反映了鍋爐蒸發(fā)量(負(fù)荷與給水量之間的平衡關(guān)系。當(dāng)不考慮排污、漏水、漏氣等的影響時,如果給水量大于蒸發(fā)量,則水位上升;如果給水量小于蒸發(fā)量,則水位

6、下降。只有給水量等于蒸發(fā)量,即蒸發(fā)設(shè)備中保持物質(zhì)平衡時,水位才能保持穩(wěn)定。當(dāng)外界負(fù)荷突然增加,在給水量和燃燒工況不變的情況下,將引起鍋爐汽壓驟降,造成鍋水飽和溫度下降,汽包水空間內(nèi)部分水汽化,產(chǎn)生大量的汽泡,使汽包水位瞬間升高,形成虛假水位,這時為了恢復(fù)汽壓而過分加強燃燒,會引起蒸汽帶水,惡化蒸汽品質(zhì);反之,如果外界負(fù)荷突減,引起鍋爐汽壓驟升,汽包水位驟減,如此時大大減弱燃燒,則促使水位更低,若安全門動作又會使水位升高。所以,當(dāng)負(fù)荷驟變時,必須嚴(yán)密監(jiān)視水位,預(yù)防水位事故的發(fā)生。1.2燃燒工況燃燒工況的改變對水位的影響也很大。在外界負(fù)荷及給水量不變的情況下,當(dāng)爐內(nèi)燃料量突然增加時,爐內(nèi)放熱量增加

7、使鍋水吸熱量增加,汽泡增多,體積膨脹,而使水位暫時升高。又由于產(chǎn)生的蒸汽量不斷增加,使汽壓上升,飽和溫度也相應(yīng)地提高了,鍋水中汽泡數(shù)量又隨之減少,又導(dǎo)致水位下降。此時,對于單元機組,由于汽壓上升使蒸汽做功能力上升,在外界負(fù)荷不變的情況下,汽輪機調(diào)節(jié)汽門將關(guān)小,進(jìn)汽量減少,而此時因鍋爐的蒸發(fā)量減少而給水流量沒有變化,故汽包水位上升。反之,汽包水位變化情況與上述相反。因此水位波動的大小,取決于燃燒工況改變的強烈程度以及運行調(diào)節(jié)的及時性。第2期 陳鴻偉等:鍋爐汽包水位影響因素分析 33歡迎訂閱 歡迎投稿 歡迎刊登廣告1.3 給水壓力汽包水位的變化與給水壓力有關(guān),給水壓力變化,將使給水流量發(fā)生變化,從

8、而破壞了給水量與蒸發(fā)量的平衡,引起水位變化。在鍋爐負(fù)荷和燃燒工況不變的條件下,當(dāng)給水壓力增加時,給水流量增大,水位上升;給水壓力下降時,給水流量減少,水位下降。給水壓力過低,則汽包進(jìn)水困難,若給水壓力低于汽包壓力,給水將無法進(jìn)入汽包,會造成鍋爐嚴(yán)重缺水。給水泵故障、給水管道破裂、給水門故障等均能使給水壓力降低,故應(yīng)對給水壓力和給水流量嚴(yán)格監(jiān)視,注意控制給水流量與蒸汽流量相適應(yīng)。 1.4 鍋爐汽水管道泄漏或排污閥不嚴(yán)密鍋爐汽水管道損壞、下聯(lián)箱放水門不嚴(yán)或連續(xù)排污門不嚴(yán)時,將消耗大量的蒸汽和水,如果此時外界負(fù)荷和鍋爐的給水量沒有做出相應(yīng)的調(diào)整,將造成水位的逐漸下降,如果損壞嚴(yán)重將會造成鍋爐嚴(yán)重缺水

9、事故。 1.5 爐水品質(zhì)當(dāng)給水處理不當(dāng)以及鍋爐排污不及時等造成爐水品質(zhì)不合格而長期運行時,使?fàn)t水含鹽量過大,不但會造成蒸汽的污染,而且會在水冷壁受熱面上結(jié)垢,甚至?xí)g受熱面,同時由于爐水中的油脂、懸浮物或含鹽濃度過高,汽泡的表面含有雜質(zhì)而不易破裂,在汽包水面上產(chǎn)生大量泡沫,使汽包水位急劇升高并產(chǎn)生強烈波動現(xiàn)象。 1.6 鍋水循環(huán)泵的啟停及運行工況強制循環(huán)鍋爐在啟動鍋水循環(huán)泵前,汽包水位線以上的水冷壁出口至汽包的導(dǎo)管均是空的,在啟動鍋水循環(huán)泵時,汽包中的一部分水將進(jìn)入這些導(dǎo)管,使汽包水位急劇下降。當(dāng)鍋水循環(huán)泵全部停運后,這部分水又要重新返回到汽包和水冷壁中,而使汽包水位上升。此外,鍋水循環(huán)泵的

10、運行工況對汽包水位也有一定的影響。2 結(jié) 論(1 通過對水位變化機理的研究和對現(xiàn)場實際運行狀況的了解,提出了影響汽包水位變化的6個因素:鍋爐負(fù)荷、燃燒工況、給水壓力、鍋爐汽水管泄漏或排污閥不嚴(yán)密、爐水品質(zhì)、鍋水循環(huán)泵的啟停及運行工況。(2 系統(tǒng)地對影響汽包水位變化的各個因素進(jìn)行了分析,使鍋爐運行人員能夠準(zhǔn)確地了解影響汽包水位變化的主要因素以及各種影響因素是如何影響汽包水位的,在運行中及時發(fā)現(xiàn)問題并迅速采取正確的措施,保證汽包水位在正常的范圍內(nèi)運行,使機組的安全運行得到保證。 參 考 文 獻(xiàn)1 金維強. 大型鍋爐運行M. 北京: 中國電力出版社, 1998. 2 王晉一. 自然循環(huán)鍋爐汽包水位的

11、變化及控制J. 東北電力技術(shù),2003(10: 3234.3 白國亮. 鍋爐設(shè)備運行M. 北京: 中國電力出版社, 2005. 4 曹大安. 鍋爐汽包水位管理與發(fā)電機組安全穩(wěn)定運行J. 華北電力技術(shù), 1998(7: 2628.編輯:聞 彰(上接第31頁強制流化(氣槽式流化床冷渣器等技術(shù)手段。(3 對應(yīng)不同的底渣流動設(shè)計,在水冷管束傳熱及防磨問題上,幾種冷渣器的水冷管束采用布置在冷渣器內(nèi)密相段上方(選擇式流化床冷渣器、布置在密相段內(nèi)(溢流式流化床冷渣器和布置在密相段上方并采用鑄鐵式水冷管束(氣槽式流化床冷渣器的設(shè)計方案。(4 為適應(yīng)CFB 鍋爐大型化后對冷渣器性能的更高要求,迫切需要在現(xiàn)有流化

12、床冷渣器基礎(chǔ)上,揚長避短,開發(fā)出結(jié)構(gòu)更先進(jìn)、冷渣效果更好的流化床冷渣器,使冷渣器內(nèi)大渣能夠及時流化輸送與排放,布置有磨損輕的水冷管束,在保證爐渣冷卻效果的同時,實現(xiàn)爐渣的良好流化與順利排放,防止?fàn)t渣堵塞、結(jié)焦。 參 考 文 獻(xiàn)1 Stamatelopoulos, Seeber, Skowyra. Advancement in CFB Technology:A combination of excellent environmental performance and high efficiency A. 18th International Conference on Fluidized Be

13、d Combustion C. Toronto: Canada, 2005.2 盧嘯風(fēng). 大型循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備與運行M. 北京: 中國電力出版社, 2006. 125133.3 John J Butler, Nancy C Mohn, Jean-Claude Semedard, et al . CFBTechnology: Can the original clean coal technology continue to compete A. Power Gen International C. Nevada: USA, 2005. 4 尹斌, 章明川, 盧嘯風(fēng). 410 t/h CFB

14、鍋爐流化床冷渣器冷模試驗研究J. 華東電力, 2002 (4: 58.5 Dallas W Thrape, Iqbal Abulally. An update of operating experiencesburning petroleum coke in a utility scale CFB the Nisco cogeneration project A. Fluidized Bed Combustion V olume 1, ASME C. 1997. 6 Tao Guo, Xiaofeng Lu, Hanzhou Liu, et al . Cold Model Experimentsand Numerical Simulation on a Selective Fluidized Bed Bottom Ash Cooler in a 410t/h CFB Boiler A. 19th International Conference on Fluidized Bed Combustion C. Vienna: Austria, 2006.7 葉學(xué)民, 李春曦, 等. 非均等配風(fēng)下的風(fēng)水冷選擇性冷渣器冷態(tài)排渣特性J. 熱能動力工程, 2005(1: 737