1025t/h亚临界CFB锅炉汽包水位变化机理及调整

张明

【摘要】本论文针对我公司300MW机组锅炉汽包水位的变化机理和锅炉汽包水位调整技术，对锅炉运行过程中汽包水位的关键问题从不同工况进行了分析，给运行人员水位调整提供了科学的操作依据、实践经验和技术支持。

【关键词】汽包水位；变化机理；调整技术

引言

近年来我厂因为锅炉的汽包水位调整不当，导致锅炉满缺水的停炉停机情况不少，锅炉满水是指锅炉汽包水位严重高于汽包正常运行水位的上限值，使蒸汽严重带水，汽温急剧下降，发生水冲击，损坏汽轮机。锅炉缺水指锅炉水位低于能够维持锅炉正常水循环的水位，蒸汽温度急剧上升，水冷壁管得不到充分的冷却而发生过热爆管。以上两种事故的发生轻者造成机组非计划停运，严重时可造成汽轮机和锅炉设备的严重损坏。在机组正常启停和运行中通过科学的判断分析和正确的高水平的调整汽包水位，才能很好的防止恶性事故的发生和间接地降低发电厂的生产成本。

以下是我厂锅炉汽包水位保护定值及动作结果，正常运行时汽包水位应保持±30mm内，允许波动范围±50mm，超出此值时高低一值报警。汽包水位达+115mm高二值报警，此时自动开启紧急放水一二次门，汽包水位的低二值报警为-270mm。当汽包水位达+190mm（高三值）或-370mm（低三值）时MFT动作紧急停炉。当汽包水位达+370mm（高四值）汽轮机跳闸。

1、常见工况汽包水位的变化机理

1.1 升炉过程。锅炉点火后随着热负荷的增加，锅炉风道燃烧器的风温升高，由于热量平衡的破坏，使炉内温度上升，炉水吸热开始产生汽泡，汽水混合物的体积膨胀，汽包水位开始缓慢上升并产生暂时的虚假水位。随炉水吸热量的增加，当水冷壁内水循环流速加快后，大量汽水混合物进入汽包后进行汽水分离，饱和蒸汽进入过热器，汽水平衡被打破，使汽包水位开始明显下降。随着汽包压力的升高，这种蒸发速度会降低。当到达汽机冲转参数（主蒸汽压力3.45Mpa，机前主蒸汽温度320℃）逐渐关小旁路门的过程中，蒸发量下降，单位工质吸收的热量增加。此时分子运动速度加快，对汽包、水冷壁、过热器的撞击次数增多使汽包压力又进一步升高，一方面使汽水混合物比容减小，另一方面饱和温度升高，很多已生成的蒸汽凝结为水，水中气泡数量减小汽水混合物的体积缩小，促使汽包水位迅速下降，造成暂时的虚假水位。这时在给水量未变的情况下由于锅炉耗水量下降汽包水位会迅速回升。在挂闸冲转后水位的变化与此相反。机组并网后负荷90MW给水主副阀切换时，由于给水管路直径的变大使给水流量加大汽包水位上升很快。其它阶段只要给水量随负荷的上升及时增加给水，汽包水位的变化不太明显。

1.2 锅炉重要辅机跳闸。锅炉引风机、一次风机、二次风机、给煤线任意跳闸1台，相当于炉内燃烧减弱，水冷壁吸热量减少，蒸发产生的汽泡减少，炉水体积缩小，使水位暂时下降。同时气压也要下降，饱和温度相应降低，炉水中汽泡数量又将增加，炉水体积膨胀，水位又会上升；另外还由于负荷的下降，给水量不变，如果人工不干预，水位最终会上升。

1.3 蒸汽流量突然变化。当锅炉安全门动作或负荷突增时，汽包压力将迅速下降，这时一方面汽水比容增大，另一方面使饱和温度降低，促使生成更多的蒸汽，汽水混合物体积膨胀，形成虚假高水位。但是由于负荷增大，炉水消耗增加，炉水中的汽泡逐渐逸出水面后，水位又开始迅速下降，即先高后低。当安全门回座或负荷突降时，水位变化过程相反。

1.4 煤质变化。在总给煤量不变的情况下，煤质突变相当于燃烧加强或减弱，此时水冷壁吸热量将增加或减少，炉水体积膨胀或收缩，使水位暂时上升或降低；同时气压也会升高或降低，饱和温度也相应升高或降低，炉水中汽泡数量又将减少或增加，水位又会下降或上升；随后蒸发量也将增加或减少，但当给水未增加或减少时，水位又进一步下降或上升，煤质突然变好的情况水位是先高后低，煤质突然变差的情况水位是先低后高。

2、针对上述常见工况汽包水位的调整

2.1 锅炉启动过程中汽包水位的调整

2.1.1 锅炉点火后，鉴于给水流量太小，没有充满主给水管道而不能正确显示数值，大多都显示为零。当流量超过80t/h左右时流量表才正确显示数值。在这个阶段，最好的上水方法是借助汽包水位的变化和给水泵转速的大小及定排量的大小来连续给锅炉上水，稳定汽包水位。

2.1.2 当汽轮机冲转前关闭高压旁路时，先将汽包水位稳定在较高水位80-100mm，用点动的方式关闭高压旁路。当汽包水位下降较快时，立即停止操作，待稳定后方可继续操作，直至高压旁路全部关闭。

2.1.3 汽轮机升速过临阶转速时，产生虚假高水位，应立即降低给水流量。当汽包水位有下降趋势时，立即加大给水流量；当该数字有升高时，立即将给水流量降至平衡值，稳定汽包水位。

2.1.4 给水旁路切换，进行给水大旁路至主路切换过程中，应先适当降低给水泵出口压力，使给水泵出口压力大于省煤器入口压力1.5-2MPa，然后开启给水主电动门并及时调节给水泵转速，保持给水流量和省煤器入口压力不变，防止水位扰动，水位调节稳定后关闭给水旁路门。

2.1.5尽早启动一台汽泵。但由于各种原因没有备用泵，机组负荷120MW时停止升负荷，否则将造成缺水停机事故。其它各负荷阶段，按照汽水平衡调节即可。需要注意的是在进行给水设备的启或停之前，必须对当时工况进行准确观察和判断，充分认识了解蒸汽流量、给水流量和当时负荷的关系，避免盲目启或停设备而导致水位事故。

2.2 锅炉重要辅机跳闸后汽包水位的调整。由于炉内发热量急剧减少，根据其变化规律，先低后高进行紧急处理，才能防止发生机组非停。立即解列自动以最快的速度加大给水量，同时紧紧监视汽包水位的下降速度，若开始趋于缓慢，要适当地减少给水量但不能太多。当汽包水位显示值的小数点第一位数字开始回升时，立即快速降低给水量；当给水量比当时的蒸汽流量低50T/h时，观察汽包水位的变化趋势进行微调，使水位的变化走向缓慢，最终稳定。实践证明，调整得当时，汽包水位最低可控制在-60mm以内。

2.3 蒸汽流量突然变化后汽包水位的调整。当锅炉安全门动作或机组负荷突升时，水位先高后低，实际生产中多数情况下会使机组跳闸，但只要调整得当，可防止事故扩大。这种情况的出现，大多汽包水位迅速上升，这时要立即解列自动，快速降低给水泵转速，减少给水量，紧紧监视汽包水位的上升数值。当汽包水位显示值开始回降时，立即以最的快速增加给水泵转速至最大，加大給水量，监视汽包水位的下降数值；当汽包水位显示值开始回升时，立即快速降低给水量；当给水量比当时的蒸汽流量低50t/h时，观察汽包水位的变化趋势进行微调，使水位的变化走向缓慢，最终稳定。

2.4 煤质突然变化引起汽包水位变化的调整。

煤质突然变化是一个炉内燃烧强度急剧增加或减少的过程，根据其变化规律即先高后低或先低后高进行调整处理，才能防止水位事故的发生。若自动跟不上调整应解列为手动操作，以较快的速度减小或增大给水量，同时紧紧监视汽包水位的上升或下降速度，若开始趋于缓慢，要适当地增加或减少给水量，但不能太多。当汽包水位趋势回降或回升时，立即快速增加或减少给水量；当给水量比当时的蒸汽流量大或小50t/h时，观察汽包水位的变化趋势进行微调，使水位的变化走向缓慢，最终稳定。

3、结语

总之锅炉给水系统在机组稳定的情况下，应尽可能投入自动，并加强监视水位相关的显示数值，并不断与正常值对比，随时掌握自动跟踪情况。当自动运行不稳定时，应立即切至手动调节并有专人负责调整。尤其在机组启动、停止、事故处理、给煤线投切、单台给水泵跳闸、给水泵切换、给水流量变送器故障等不稳定工况下必须注意观察和手动调节。另外，要根据引起水位变化的原因有针对性及时进行调整，调整要有预见性。在进行汽包水位的调节过程中，应对照汽包水位、主汽流量、给水流量三者之间的关系具有预见性地进行调节，杜绝猛加猛减，同时防止由于“虚假水位”造成误判错操。加大专业技术知识理论和实际操作技能的培训，结合自己在本岗位所欠缺的知识有针对性地进行，不断提高操作调整、异常判断及事故处理能力。