淺析進口350 MW燃煤自然循環(huán)汽包爐汽包水位調(diào)整

摘要：自然循環(huán)汽包爐的汽包水位在特殊工況下會產(chǎn)生虛假水位，如果分不清虛假水位很容易會造成汽包干鍋或者汽包滿水沖擊汽輪機重大事故。文章從鍋爐啟動初期、汽輪機沖轉(zhuǎn)及帶負荷后、并網(wǎng)后、快速降負荷、機組甩負荷、鍋爐滅火等一些容易出現(xiàn)虛假水位的常見工況分析，并簡要闡述在這些工況下如何進行汽包水位調(diào)整。

關(guān)鍵詞：汽包水位；虛假水位；給水泵

中圖分類號：TK229.52 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006—8937（2012）23—0117—02

對于自然循環(huán)汽包爐，汽包水位的監(jiān)視與調(diào)節(jié)是運行人員的一個重要工作，然而汽包水位在特殊工況下會產(chǎn)生虛假水位，如果分不清虛假水位很容易會造成汽包干鍋或者汽包滿水沖擊汽輪機重大事故。

虛假水位的產(chǎn)生，根本原因是汽包壓力的變化帶來的；壓力變化越大，產(chǎn)生的虛假水位越大。產(chǎn)生虛假水位的情況有如下：

{1}磨煤機跳閘，喪失部分燃料。此時鍋爐熱量迅速下降，爐水溫度下降，爐水收縮，汽包水位會有一個小幅下降；此后，由于汽包壓力快速下降，汽包爐水的飽和溫度降低，會產(chǎn)生很多氣泡，此時，汽包水位會快速上升，這時就是虛假水位。

{2}啟動磨煤機，增加燃料量后爐膛釋放的熱量增加，爐水會膨脹，汽包水位上升，熱量增加后，汽包壓力上升，汽包爐水的飽和溫度上升，會吸熱而降低蒸發(fā)量，爐水中氣泡量減少，使汽水混合物體積收縮，水位快速下降，形成虛假水位。

{3}快速加負荷，此時汽包壓力會突降，同樣汽包內(nèi)爐水的飽和溫度下降，會加劇蒸發(fā)，造成大量氣泡，汽包水位快速上升。之后，蒸發(fā)量加大，而給水量如果不跟上，就會造成汽包水位下降。加負荷的汽包水位變化是先升后降的。若不想對汽包水位造成大的擾動，就降低加負荷的速度，緩慢改變工況。

{4}快速減負荷，此時汽包壓力急劇上升，飽和溫度升高，爐水吸收熱量，蒸發(fā)量減少，氣泡及汽水混合物減少，汽包水位先下降，當(dāng)爐水達到新的飽和溫度后，此時，給水量未變，而蒸發(fā)量降低就會造成汽包水位升高。減負荷的過程汽包水位是先降后升。

下面就結(jié)合以上思路，簡要闡述一下我廠幾種常見工況下汽包水位調(diào)整的方法。

1 鍋爐啟動初期

鍋爐點火初期，鍋爐產(chǎn)汽量較小，由于鍋爐爐水熱膨脹，鍋爐所需上水量較小，給水泵保持最低轉(zhuǎn)速運行即可。鍋爐上水量主要依靠啟調(diào)閥控制，為防止頻繁操作啟調(diào)閥造成給水泵小流量跳閘，初期給水泵最小流量調(diào)閥可以在手動全開位。隨著汽壓的升高，蒸汽流量逐漸增加，蒸汽流量達到35 kg/s以上后，應(yīng)將給水泵最小流量調(diào)閥投入自動，依靠啟調(diào)閥控制上水量，當(dāng)啟調(diào)閥開度已達60%以上后，可逐漸提高給水泵轉(zhuǎn)速（主汽壓力達到7.5 MPa，給水泵轉(zhuǎn)速可調(diào)整至約4 300 rpm）。啟動初期至沖轉(zhuǎn)前，汽包水位出現(xiàn)異常時，可以用調(diào)整給水泵轉(zhuǎn)速、啟調(diào)閥、連排及汽包事故放水門這些綜合手段進行汽包水位調(diào)整；同時對高旁一定幅度的調(diào)整也可用于汽包水位調(diào)整，但旁路只適合在極端情況下采用，如水位高保護即將動作，可迅速大關(guān)高旁（快速關(guān)小25%左右），使汽包產(chǎn)生虛假水位，水位會短時下降，但水位解除危險后還應(yīng)將高旁開至原來的開度，時間不宜太長，否則對氣溫影響太大。

在啟動初期，由于鍋爐底部進行熱態(tài)排污管道沖洗等操作，會造成汽包水位快速下降，此時在開大啟調(diào)閥的同時還要提高給水泵轉(zhuǎn)速，快速增加鍋爐上水量。如果給水泵入口流量已達到60 kg/s以上，還要及時將給水泵的最小流量調(diào)閥投入自動，使其逐漸關(guān)小，有助于鍋爐上水量的快速增加；當(dāng)鍋爐上水量較小（40 kg/s以下），給水泵的最小流量調(diào)閥在自動，鍋爐燃燒增加較多，出現(xiàn)汽包水位快速上漲時，在關(guān)小啟調(diào)閥時應(yīng)注意監(jiān)視最小流量調(diào)閥自動開啟，保障給水泵的運行安全。不可采用直接全關(guān)啟調(diào)閥的操作方法，易造成給水泵因最小流量調(diào)閥自動開啟不及時而使給水泵小流量跳閘。如確實需快關(guān)啟調(diào)閥，可根據(jù)給水泵的運行工作點，將其最小流量調(diào)閥解為手動直接全開，然后關(guān)啟調(diào)閥。

2 汽輪機沖轉(zhuǎn)及帶負荷后中壓缸向高壓缸切換過

程中

在這兩個過程中，主汽流量均會出現(xiàn)大幅增加，易出現(xiàn)汽包高虛假水位，此時穩(wěn)定汽包水位的主要調(diào)整手段是及時調(diào)整高旁開度，控制主汽流量穩(wěn)定至工況變化之前的數(shù)值。不建議給水泵轉(zhuǎn)速進行大幅跟隨調(diào)整。主汽流量穩(wěn)定，不僅有利用汽包水位穩(wěn)定，也有利于汽溫的穩(wěn)定。

汽輪機定速3 000 rpm后，如果高排冷卻蒸汽閥開啟，則機組由中壓缸進汽帶負荷，只有滿足條件高排冷卻蒸汽閥自動關(guān)閉后，高壓缸才能重新進汽帶負荷，此此切換過程中會造成主汽流量波動。高排冷卻蒸汽閥開啟有以下原因：一是由于高調(diào)門內(nèi)漏大，高壓調(diào)門全關(guān)造成高排冷卻蒸汽閥自動開啟，則機組帶廠用電至約10 MW時，高調(diào)門有小開度，其關(guān)反饋信號走后，高排冷卻蒸汽閥就能自動關(guān)閉。二是因為高壓缸壓比、高排溫度高原因開啟，則機組帶負荷至20 MW時滿足條件才關(guān)閉。所以，機組同期開始帶上負荷后應(yīng)加強對高排冷卻蒸汽閥關(guān)閉時刻的監(jiān)視，及時調(diào)整高旁開度，穩(wěn)定主汽流量，穩(wěn)定汽包水位和汽溫。

3 并網(wǎng)后啟調(diào)閥向主給水閥切換過程中

通常機組并網(wǎng)后，在閥切換前，先將給水調(diào)整投入自動。主汽流量達到35%BMCR（有的機組邏輯中是35%ECR）后，如啟調(diào)閥開度>75%，則滿足了啟調(diào)閥向主給水閥切換的條件。在切換過程中，PINCH閥關(guān)至20%后，主給水閥開始開啟，此時應(yīng)重點監(jiān)視給水流量的變化是否與主蒸汽流量平衡。如PINCH維持開度不變，當(dāng)主給水閥開啟至一定程度后，主給水閥的過流量開始大幅增加，造成給水流量增加，大于主汽流量，汽包水位開始上漲，此時監(jiān)視PINCH閥應(yīng)自動關(guān)小，否則解除PINCH閥自動，手動點關(guān)PINCH閥（通常在10%～17%開度間），以控制汽水流量達到平衡狀態(tài)，從而保證汽包水位的穩(wěn)定。等主給水閥全開到位且汽水流量平衡后將PINCH投入自動調(diào)整。

4 快速降負荷至190 MW過程中

線路故障時經(jīng)常會快速降負荷，快速降負荷過程中，因鍋爐熱慣性及汽水短時不平衡的原因，容易出現(xiàn)汽包水位高的情況，因此應(yīng)加強對汽包水位和蒸汽與給水流量的偏差的監(jiān)視，當(dāng)出現(xiàn)汽包水位高，蒸汽、給水流量偏差大，緊急情況下應(yīng)解除PINCH閥自動，通過PINCH閥手動控制給水流量，但注意要保持一定的給水流量，防止給水泵由于小流量跳閘。

快降負荷過程中，通常230 MW以上給水自動調(diào)節(jié)能控制住汽包水位正常；230 MW以下應(yīng)重點監(jiān)視汽包水位的自動調(diào)節(jié)，給水泵轉(zhuǎn)速未降至最低轉(zhuǎn)速前，不用對PINCH閥進行干預(yù)。當(dāng)給水泵轉(zhuǎn)速已降至最低轉(zhuǎn)速，給水流量仍遠大于蒸汽流量，汽包水位持續(xù)快速上漲超過150 mm，而PINCH閥自動關(guān)閉緩慢時，應(yīng)立即解除PINCH閥自動，先大關(guān)PINCH閥至20%左右（各機組可能有差異，原則是看給水流量變化），然后根據(jù)給水流量的變化再點動PINCH閥，盡快使給水流量小于蒸汽流量，從而遏制汽包水位上漲；在給水泵轉(zhuǎn)速降至最低后，手動關(guān)小PINCH閥時，要注意控制給水流量大于100 kg/s，以保證兩臺給水泵不因最小流量跳閘（最低轉(zhuǎn)速下，每臺給水泵50 kg/s流量肯定能保證不出工作區(qū)），190MW負荷對應(yīng)的蒸汽流量大約是165 kg/s左右，通過手動關(guān)小PINCH閥控制給水流量在100～150 kg/s 之間的給水流量，既能保證汽水流量平衡也可以保證兩臺給水泵安全運行；如果負荷下滑過低（170 MW以下），給水母管壓力降至約8 MPa，PINCH閥開度大，給水泵最低轉(zhuǎn)速下入口流量仍達到90～100 kg/s以上，總給水量遠大于主汽流量，此時不宜采用手動全開給水泵最小流量調(diào)閥的方法來降低鍋爐上水流量，這樣極易造成給水泵低壓力、大流量出工作區(qū)而跳閘。

5 設(shè)備故障跳閘機組甩負荷至140 MW以下

當(dāng)機組設(shè)備故障（如多臺磨煤機跳閘）機組負荷快速下滑至140 MW以下，且給水流量持續(xù)大于蒸汽流量，汽包水位快速上漲達到200 mm時，可采取手打一臺汽泵的辦法以快速降低給水量，同時必要時也可手動調(diào)整PINCH閥來控制給水流量。電泵聯(lián)啟后勺管及時解為手動放在最低，保持電泵暫不出力，待汽包水位下降后，根據(jù)下降速度及另一臺汽泵的出力情況，提前調(diào)整電泵出力，防止出現(xiàn)汽包低水位。

6 鍋爐滅火后

鍋爐滅火后，汽包水位波動較大，但總體來說給水流量會大于蒸汽流量，水位比較容易上漲。鍋爐停運后，汽包水位高會跳給水泵，擴大事故處理的難度，延長機組啟動時間，所以此時水位可就低不就高，在事故處理初期將水位控制的低一些，等機組狀態(tài)穩(wěn)定后，再將水位調(diào)至正常值。鍋爐停運后，首先要檢查保持給水泵單臺運行，高旁關(guān)閉（主汽壓力持續(xù)上漲或太高可以在復(fù)位MFT后，緩慢開啟高旁及其減溫水泄壓）。監(jiān)視三閥自動切換，此時一定要注意提前將啟調(diào)閥手動開40%以上，或給水泵最小流量閥開啟，否則在主給水閥全關(guān)到位的瞬間，給水流量會迅速下降，造成給水泵小流量跳閘。如果汽包水位低至看不見水位，要注意上水速度一定要慢，并且先匯報值長、發(fā)電部經(jīng)理及專工，如極短的時間內(nèi)缺水可先直接上水。

汽包水位調(diào)整遵循的原則是保持汽水流量平衡，把握住根本所在，依據(jù)三沖量進行調(diào)節(jié)，使給水量要與蒸發(fā)量匹配，不要被虛假水位迷惑，要預(yù)防虛假水位超限造成保護動作；出現(xiàn)水位波動時，就是要及時消除汽水偏差，否則水位是不會恢復(fù)的，另外要保證給水泵工作點在其安全工作區(qū)內(nèi)。只有做到心中有數(shù)才能避免事故發(fā)生。

以上是我廠幾種常見工況下汽包水位調(diào)整的一些方法，可為相關(guān)工作類似工作實踐提供參考。

參考文獻：

[1] Q/CDT—YCIPC 105 0301—2009，集控鍋爐運行規(guī)程[S].