如何控制自然循环汽包锅炉汽包上下壁温差

摘要：大唐韩城第二发电有限责任公司Ⅱ期工程2×600MW汽轮发电机组，锅炉采用东方锅炉厂生产的自然循环汽包炉，型号为DG2070/17.5-Ⅱ5，设计最大连续蒸发量为2070t/h，热效率92.8%。为亚临界、单炉膛、前后墙对冲燃烧方式、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、尾部双烟道、全钢悬吊P型结构、半封闭布置的自然循环锅炉。汽包采用较厚的板材，锅炉点火初期、停炉后降压放水过程中若控制不好，一般容易出现上下壁温度偏差较大，由此会产生较大的热应力，严重的会造成汽包壁裂纹、汽包连接管道焊口拉裂，影响设备的使用寿命。

关键词：自然循环汽包锅炉；汽包温差；壁温差控制；汽包寿命

中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）30-0091-03

1 汽包壁温差过大的危害及易发生的阶段

1.1 汽包壁温差过大的危害

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且上下温差越大，则应力也越大，进而导致汽包受到损伤，减少汽包的使用寿命。

1.2 汽包上下壁温差大易发生的阶段

锅炉启动初期、锅炉停炉后的降温降压过程中，都是汽包上下壁温差大易发生的阶段。不同压力下水的饱和温度并不是线性的，低压阶段，水的饱和温度随压力变化较大，而高压阶段，水的饱和温度随压力变化较小，因此，机组启动初期、锅炉停炉后的降温降压过程中，应严格控制汽包压力的变化。

2 锅炉启动阶段汽包壁温差大的原因及应采取的防范措施

2.1 锅炉启动阶段汽包上下壁温差大的原因分析

锅炉启动初期，炉水温度逐渐上升，未起压前无蒸汽产生，由于上水温度高于汽包下壁温度，导致汽包下壁温度高于上壁温度。锅炉起压后，会产生一定的饱和蒸汽，由于饱和蒸汽温度与汽包上壁存在温差，饱和蒸汽对汽包壁放热，且释放汽化潜热，汽包上壁温度会逐渐高于下壁温度。随着汽包压力的上升，饱和温度变化逐渐缓慢，汽包上壁温度也逐渐上升，上下壁温差会逐渐减少。

2.2 锅炉启动过程中减小汽包上下壁温差的控制措施

严格控制升温升压速度，特别是点火初期；逐渐增加炉膛燃烧强度，避免大幅度增减；尽可能保持炉内燃烧的均匀。启动过程中尽可能保持前后墙燃烧强度均匀；适当进行定排，促进炉内水循环。

3 锅炉停运阶段汽包壁温差大的原因及应采取的防范措施

3.1 锅炉停炉后汽包壁温差大的原因分析

散热条件差异较大：汽包处于炉外并保温，加之热容量较大，使汽包壁温逐步高于汽包内的水汽温度。汽包筒体上半部分一部分热量向炉外散热，一部分向汽包内部散热，一部分向汽包下半部散热，而汽包筒体的下半部分一部分热量向炉外散热，一部分向汽包内部散热，同时还要接受来自上半部分传递过来的热量。

冷却方式差异较大：停炉后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。

3.2 锅炉停炉后放水前控制汽包壁温差大的控制措施

3.2.1 停炉后控制通风风量与通风时间，避免锅炉急剧冷却。锅炉熄火后保持一组送引风机运行，维持风量600t/h，充分通风将受热面吹扫干净，吹扫15min后停止引送风机，锅炉负压维持以炉膛微冒正压为原则进行自然通风冷却。

通风量偏大或通风时间长会导致汽水系统压力加速下降，汽包内压力同步下降，汽包内汽水饱和温度也随之下降。由于汽包上下两部分散热条件的差异，不可避免地造成停炉后汽包壁温差偏大。而且，汽压越低，饱和温度下降速度越快，汽包壁温差的形成也加快。

3.2.2 提高给水温度。锅炉停炉后，由于炉内温度、炉水温度仍然很高，在锅炉上水时应将除氧器辅汽加热装置投入，如果辅汽压力允许，除氧器水温应保持在100℃以上，尽量提高给水温度，减少水温与汽包壁的温差。

3.2.3 维持汽包在高水位运行。利用汽包高水位控制汽包壁温差。这样做的目的是提高汽包水位，减少汽包汽侧筒体体积，将省煤器中较汽包内水温更低的水送入汽包，一方面使汽包内水温有所下降，另一方面平衡上下壁温差。

3.2.4 使用机前疏水，按降压曲线进行降压。严格控制汽包降压速度≯0.05MPa/min，饱和温降速度≯1℃/min，汽包上下壁温差≯56℃，否则应减缓降压速度。具体降压速度为（约12小时）：9.0～6.0MPa用时1.5h；6.0～4.0MPa用时1.5h；4.0～3.0MPa用时1.5h；3.0～2.0MPa用时2h；2.0～1.0MPa用时3.5h；1.0～0.8MPa用时1h。

3.2.5 及时关闭连排、加药、取样门，减少炉水外排，汽包不得随意补、放水。

3.3 锅炉停炉后带压放水前应具备的条件

锅炉放水前，通知化学启动机组排水槽排污泵，投入排水槽减温水，注意监视机组排水槽水位及温度（不超过60℃）。

汽包压力降至0.8MPa时，汽包壁温降低至180℃左右，汽包上下壁温差最大一点小于15℃（越小越好）。放水前应逐步消除汽包上、下壁温差，保持小的温差，开始放水后汽包上、下壁温差较难控制。

3.4 锅炉停炉后带压放水的操作过程

3.4.1 停运电泵，开启定排总门及各个分支一二次门、下联箱放水手动一二次门、A侧和B侧省煤器放水门，锅炉带压放水。当机组排水槽温度及水位能满足要求、汽包上下壁温差也不大的情况下，尽可能加快放水速度，以便锅炉能保持足够余热烘干残留水蒸气。

3.4.2 当汽包压力降至0.5MPa时，联系热控强制减温水闭锁阀逻辑，开启过热、再热汽减温水各门，开启给水、减温水管道各放水门，反冲洗减温水管道，并通知热控人员仪表管放水防冻。

3.4.3 当汽包压力降至0.4MPa时，全开主汽管道疏水门及对空排汽电动门，加快放水速度。开启对空排汽电动门，将使汽包内压力急剧下降，汽包内汽水温度也急剧下降，因而加速了汽包上、下壁温差的形成，此时注意监视汽包上下壁温差。必要时节流对空排汽门。

3.4.4 当汽包压力降至0.1MPa时关闭主汽管道及高旁疏水。注意监视主机背压，在主汽管道及高旁疏水关闭后，汽机破坏真空前不允许再开主汽管道及高旁疏水。

3.4.5 当汽包压力降至0，开启过热器系统全部疏水、空气门，开启炉底加热各支门及加热联箱底部放水门放净存水。

3.4.6 开启汽包紧急放水门、汽包至定排、汽包至定排管道电动门、调整门、汽包各水位计放水门，放净管道内存水后关闭上述各门。

3.4.7 锅炉炉水放净（定排联箱放水检查门无水）后，继续烘干4小时，联系化学在空气门处化验确无湿气时关闭锅炉汽水系统所有空气门、疏水、放水门（包括定排各一次门），关闭风烟系统所有挡板，锅炉密闭。若锅炉有检修工作，可进行强制通风冷却，降低炉内温度，为检修做

准备。

3.4.8 汽包压力到0，破坏真空，停止轴封供汽，停运辅汽，关闭各用户供汽门。

4 锅炉抢修需紧急冷却可采取锅炉换水的方法以降低汽包壁温差

在事故抢修时，可采取换水的方法加快冷却速度。即在保持汽包高水位的情况下，尽量保持给水温度在100℃以上，并在向锅炉上水的同时，适当依次开启锅炉定排放水，利用适当的换水量，使锅炉不断得到冷却。

对于自然循环锅炉来说，汽包是锅炉内加热、蒸发、过热这三个过程的连接枢纽。在实际操作中，只要加强调整，精心维护，控制好锅炉启动初期的升温升压、锅炉停炉后的降温降压及防水过程，就一定能将汽包壁温差控制在规定范围内，从而延长汽包的使用寿命。

作者简介：刘涛（1981-），男，陕西韩城人，大唐韩城第二发电有限责任公司助工，研究方向：发电厂热能动力。

（责任编辑：周 琼）