某廠#4鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中汽包壁溫差及并汽閥前溫度控制措施的探討

蔡侖（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古包頭 014010）

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某廠#4鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中汽包壁溫差及并汽閥前溫度控制措施的探討

蔡侖
（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古包頭 014010）

【摘要】某廠#4鍋爐由哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)，型號(hào)為HG-480/10.3-YM21煤粉爐，自投產(chǎn)以來(lái)，在啟動(dòng)過(guò)程中，鍋爐一直存在著汽包上下壁溫差超限以及并汽時(shí)并汽門(mén)前溫度低的問(wèn)題。汽包上、下壁溫差超過(guò)規(guī)定值50℃以上而產(chǎn)生的熱應(yīng)力嚴(yán)重地威脅了汽包的安全；并汽門(mén)前溫度低導(dǎo)致并汽后母管溫度急劇下降，尤其#4鍋爐主汽管道接近三線管道入口，并汽后導(dǎo)致三線溫度急劇下降，嚴(yán)重時(shí)三線溫度降至380度以下，影響了外管網(wǎng)用戶的安全性。針對(duì)以上問(wèn)題，本文對(duì)如何在啟動(dòng)過(guò)程中，減小汽包上、下壁溫差以及并汽前如何提高并汽門(mén)前溫度作為課題，認(rèn)真分析，查找原因，多次實(shí)踐，通過(guò)控制升溫升壓速度，增加換水量等方法，解決了啟爐過(guò)程中汽包上、下壁溫差大的問(wèn)題，通過(guò)利用母管蒸汽倒暖提高了并汽門(mén)前溫度，使#4鍋爐在點(diǎn)火過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題得到了解決。

【關(guān)鍵詞】啟動(dòng) 換水 升壓 溫差

某#4鍋爐由哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)，型號(hào)為HG-480/10.3-YM21，為單爐膛、集中下降管、高壓參數(shù)、燃用煤粉、四角切向燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣的自然循環(huán)汽包爐，鍋爐前部為爐膛，四周布置膜式水冷壁，爐膛出口處布置屏式過(guò)熱器。水平煙道裝設(shè)了兩級(jí)對(duì)流過(guò)熱器，爐頂、水平煙道轉(zhuǎn)向室和尾部包墻均采用膜式管包敷，尾部豎井煙道中布置省煤器并配兩臺(tái)三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器。鍋爐汽包上、下壁溫差規(guī)定不超過(guò)50℃，自投產(chǎn)以來(lái)#4鍋爐在正常運(yùn)行以及停爐過(guò)程中，均能保證汽包上下壁溫差在規(guī)定范圍內(nèi)，但在啟動(dòng)升壓過(guò)程中，一直存在著汽包上下壁溫差超限的問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)，汽包上、下壁溫差可達(dá)70—80℃，超過(guò)極限值 30℃左右，汽包上、下壁溫差一旦超過(guò)規(guī)定值，將使汽包上半部受到巨大的壓縮應(yīng)力，汽包下半部受到巨大的拉伸應(yīng)力，在這種巨大的熱應(yīng)力作用下，輕者使汽包產(chǎn)生變形，彎曲、縮短了汽包的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)可使汽包壁產(chǎn)生裂紋，造成嚴(yán)重的汽包損壞事故；鍋爐并汽溫度規(guī)定小于母管溫度20—30℃，但#4鍋爐自投產(chǎn)以來(lái)，多次點(diǎn)火并汽時(shí)并汽閥前溫度只能達(dá)到400℃左右，并汽后導(dǎo)致蒸汽母管溫度急劇下降，嚴(yán)重時(shí)使三線出口溫度由410℃降至380℃，對(duì)外管網(wǎng)用戶的安全性造成很大的影響。本文通過(guò)研究、實(shí)踐找出了造成汽包壁溫差過(guò)大的原因以及造成并汽閥前蒸汽溫度低的原因?yàn)椋浩跍夭畲笾饕且騿?dòng)過(guò)程中，使用燃?xì)恻c(diǎn)火升溫升壓速度過(guò)快；點(diǎn)火過(guò)程中未及時(shí)換水對(duì)汽包保護(hù)不夠，措施不當(dāng)造成的。并汽時(shí)并汽閥前溫度低主要是因并汽閥距離主汽母管較遠(yuǎn)，管道中存在一部分死汽；#4鍋爐主汽閥至并汽閥前管道內(nèi)存在部分死氣造成的。針對(duì)具體原因，采取有效措施解決了以上問(wèn)題，延長(zhǎng)了汽包的使用壽命及保證了外管網(wǎng)用戶的安全。

1 汽包壁溫差過(guò)大的原因分析

在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中，汽包壁是從工質(zhì)吸熱，溫度逐漸升高。啟動(dòng)初期，鍋爐水循環(huán)尚未正常建立，汽包中的水處于不流動(dòng)狀態(tài)，對(duì)汽包壁的對(duì)流換熱系數(shù)很小，即加熱很緩慢。汽包上部與飽和蒸汽接觸，在壓力升高的過(guò)程中，貼壁的部分蒸汽將會(huì)凝結(jié)，對(duì)汽包壁屬凝結(jié)放熱，其對(duì)流換熱系數(shù)要比下部的水高出好多倍。當(dāng)壓力上升時(shí)，汽包的上壁能較快的接近對(duì)應(yīng)壓力下的飽和溫度，而下壁則升溫很慢。這樣就形成了汽包上壁溫度高、下壁溫度低的狀況。鍋爐升壓速度越快，上、下壁溫差越大。我們通過(guò)分析、研究，查找出了汽包上、下壁溫差過(guò)大的主要影響因素，并確認(rèn)出了以下主要原因。

表1　 #4鍋爐多次啟動(dòng)汽包壁溫差及并汽閥前溫度對(duì)照

（1）鍋爐啟動(dòng)初期換水速度過(guò)快。在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中，為縮短啟動(dòng)時(shí)間，需對(duì)鍋爐進(jìn)行換水，但是在換水過(guò)程中由于#4鍋爐給水管道閥門(mén)內(nèi)漏嚴(yán)重，大量熱水進(jìn)入汽包，由于給水溫遠(yuǎn)高于汽包壁溫，且與汽包下壁接觸，故汽包下壁溫快速上升，造成汽包下壁溫高于上壁溫。（2）鍋爐啟動(dòng)初期自然循環(huán)尚未建立，汽包內(nèi)工質(zhì)存在循環(huán)停滯區(qū)。鍋爐點(diǎn)火初期，爐膛內(nèi)火焰充滿度差，導(dǎo)致水冷壁受熱不均，蒸發(fā)區(qū)域內(nèi)自然循環(huán)尚不正常，汽包內(nèi)水流較慢，局部出現(xiàn)循環(huán)停滯區(qū)，這部分水溫明顯偏低，對(duì)汽包的放熱系數(shù)很小，所以該區(qū)域處汽包下壁溫升較小，而汽包上壁與對(duì)應(yīng)壓力下的飽和蒸汽接觸，傳熱相對(duì)均勻，溫升較大，所以造成汽包上壁溫高于下壁溫。（3）鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中升壓速度過(guò)快。在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中，特別是使用燃料氣點(diǎn)火初期沒(méi)有嚴(yán)格地按升溫升壓曲線運(yùn)行，四只氣槍同時(shí)投入，升壓速度過(guò)快。運(yùn)行人員未及時(shí)關(guān)小調(diào)整燃料氣調(diào)節(jié)閥，在點(diǎn)火后40分鐘左右汽包上、下壁溫差快速上升達(dá)到最大值。

2 控制汽包壁溫差采取的措施

在查找出了鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中造成汽包上、下壁溫差過(guò)大的主要影響因素后，針對(duì)原因采取了相應(yīng)的措施。

（1）在鍋爐啟動(dòng)前投入鍋爐底部加熱系統(tǒng)，延長(zhǎng)加熱時(shí)間，盡可能提高爐水溫度。（2）在鍋爐點(diǎn)火前期，換水時(shí)應(yīng)限制鍋爐給水溫度及換水速度，由于#1—#4鍋爐給水共同來(lái)至高壓給水熱母管，無(wú)法調(diào)節(jié)給水溫度，所以給水溫度不做為考慮因素。換水時(shí)應(yīng)解列汽包水位高低保護(hù)，微開(kāi)鍋爐高壓給水隔斷門(mén)，就地觀察隔斷門(mén)后壓力表在5—6MPa之間，利用鍋爐定排放水調(diào)節(jié)汽包水位，維持汽包水位在200—250mm之間，換水時(shí)間2—3h，待汽包上下壁溫達(dá)到100℃以上停止換水。（3）鍋爐點(diǎn)火初期，應(yīng)加強(qiáng)換水，促進(jìn)水循環(huán)的建立。#4鍋爐點(diǎn)火初期應(yīng)全開(kāi)定排及下降管排污手動(dòng)門(mén)、電動(dòng)門(mén)，利用給水調(diào)門(mén)維持汽包水位在-50—0mm之間，當(dāng)水位無(wú)法維持時(shí)可關(guān)閉2—5號(hào)下降管排污電動(dòng)門(mén)，維持1、6號(hào)下降管排污（由于1、6號(hào)下降管靠近汽包兩側(cè)，此處為汽包內(nèi)工質(zhì)循環(huán)死區(qū)），待汽包壁溫到達(dá)140℃以上停止換水。（4）在點(diǎn)火初期控制升溫升壓速度。點(diǎn)火初期根據(jù)壓力變化逐漸投入鍋爐四角燃料氣，同時(shí)保持各角燃料氣不定時(shí)切換，當(dāng)汽包壓力小于1MPa，則應(yīng)控制升壓速度小于0.01MPa/ min，當(dāng)汽包壓力大于1MPa，則應(yīng)控制升壓速度小于0.09MPa/ min。升溫升壓必須嚴(yán)格按照規(guī)定曲線進(jìn)行如，若發(fā)現(xiàn)汽包壁溫差上升過(guò)快時(shí)，應(yīng)暫停升壓或減弱燃燒，直至汽包壁溫差有下降趨勢(shì)再進(jìn)行升壓。

3 并汽時(shí)并汽閥前溫度低的原因分析

在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中，并汽閥前溫度低，并汽后導(dǎo)致蒸汽母管溫度急劇下降，嚴(yán)重時(shí)使三線出口溫度由410℃降至380℃，對(duì)外管網(wǎng)用戶的安全性造成很大的影響，我們通過(guò)多次鍋爐啟動(dòng)分析、總結(jié)，

············

查找出了并汽閥前溫度低的主要影響因素，并確認(rèn)出了以下主要原因。

（1）#4鍋爐并汽閥距離主汽母管較遠(yuǎn)，管道中存在部分死汽。在#4鍋爐并汽前，由于并汽閥到主汽母管這段管道內(nèi)蒸汽處于不流動(dòng)狀態(tài)，溫度較主蒸汽溫度要低很多，在#4鍋爐并汽后將該部分蒸汽帶入主汽母管，造成母管蒸汽溫度及三線溫度快速下降。（2）#4鍋爐主汽閥至并汽閥前管道內(nèi)蒸汽無(wú)法從并汽閥前疏水排出，導(dǎo)致該段管道存在部分死氣。由于并汽閥內(nèi)漏嚴(yán)重，蒸汽從母管泄漏到并汽閥前，導(dǎo)致并汽閥前形成高壓區(qū)域，#4鍋爐主汽管道壓力又低于該區(qū)域壓力，使主汽管道內(nèi)蒸汽無(wú)法通過(guò)并汽閥前疏水排出，導(dǎo)致該段管道得不到充分暖管，從而使并汽時(shí)并汽閥前溫度達(dá)不到要求。（3）鍋爐升壓速度快，暖管時(shí)間不夠。#4鍋爐在啟動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)壓力達(dá)到8MPa時(shí)，對(duì)并汽閥前管道暖管時(shí)間較短，導(dǎo)致并汽閥前管道沒(méi)有暖到，在并汽時(shí)導(dǎo)致并汽溫度急劇下降。

4 提高并汽時(shí)并汽閥前溫度采取的措施

在查找出了鍋爐并汽時(shí)并汽閥前溫度低的主要影響因素后，針對(duì)原因采取了相應(yīng)的措施。（1）開(kāi)啟并汽閥旁路電動(dòng)一、二次閥，對(duì)并汽閥后管道暖管。當(dāng)#4鍋爐主汽壓力達(dá)到7MPa時(shí)，開(kāi)啟并汽閥旁路電動(dòng)一、二次電動(dòng)閥，使并汽閥后管道內(nèi)“死氣”通過(guò)并汽閥前疏水排出，達(dá)到對(duì)并汽閥后管道暖管作用。（2）利用母管蒸汽對(duì)并汽閥前管道進(jìn)行倒暖。當(dāng)#4鍋爐主汽壓力達(dá)到8MPa時(shí)，微開(kāi)并汽閥，對(duì)#4鍋爐主汽管道進(jìn)行倒暖，當(dāng)并汽閥前溫度上漲緩慢時(shí)關(guān)閉并汽閥，這時(shí)并汽閥前溫度開(kāi)始下降，當(dāng)該溫度下降緩慢時(shí)再次微開(kāi)并汽閥進(jìn)行倒暖，如此反復(fù)操作，直至并汽閥前溫度達(dá)到480℃可進(jìn)行并汽。（3）鍋爐在啟動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)壓力達(dá)到8MPa時(shí)，控制給煤量，停止升溫升壓，增加暖管時(shí)間，直至并汽閥前溫度達(dá)到480℃以上時(shí)方可增加給煤量，進(jìn)行升溫升壓，達(dá)到并汽條件后便可并汽。

5 結(jié)論及應(yīng)用

在#4鍋爐多次啟動(dòng)的實(shí)踐工作，通過(guò)對(duì)鍋爐啟動(dòng)前投入鍋爐底部加熱系統(tǒng)，延長(zhǎng)加熱時(shí)間；在鍋爐點(diǎn)火前期，換水時(shí)限制鍋爐給水溫度及換水速度；點(diǎn)火初期控制升溫升壓速度的預(yù)防措施的實(shí)施使#4爐啟動(dòng)時(shí)汽包上、下壁溫差控制在50℃范圍內(nèi)。通過(guò)開(kāi)啟并汽閥旁路電動(dòng)一、二次閥，對(duì)并汽閥后管道暖管；利用母管蒸汽對(duì)并汽閥前管道進(jìn)行倒暖；增加暖管時(shí)間的預(yù)防措施的實(shí)施使并汽時(shí)并汽閥前溫度提高至480℃。解決了#4爐啟動(dòng)過(guò)程中，汽包上、下壁溫差超限及并汽時(shí)并汽閥前溫度低的問(wèn)題，下表1 為#4鍋爐多次啟動(dòng)汽包壁溫差及并汽閥前溫度對(duì)照。

參考文獻(xiàn)：

［1］容鑾恩，袁鎮(zhèn)福，劉志敏，等.電站鍋爐原理［M］.中國(guó)電力出版社，1997：202-203.

［2］林宗虎.鍋爐手冊(cè)［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，1987.