1025t/h亞臨界CFB鍋爐汽包水位變化機(jī)理及調(diào)整

張明

【摘要】本論文針對(duì)我公司300MW機(jī)組鍋爐汽包水位的變化機(jī)理和鍋爐汽包水位調(diào)整技術(shù)，對(duì)鍋爐運(yùn)行過(guò)程中汽包水位的關(guān)鍵問(wèn)題從不同工況進(jìn)行了分析，給運(yùn)行人員水位調(diào)整提供了科學(xué)的操作依據(jù)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)支持。

【關(guān)鍵詞】汽包水位；變化機(jī)理；調(diào)整技術(shù)

引言

近年來(lái)我廠因?yàn)殄仩t的汽包水位調(diào)整不當(dāng)，導(dǎo)致鍋爐滿缺水的停爐停機(jī)情況不少，鍋爐滿水是指鍋爐汽包水位嚴(yán)重高于汽包正常運(yùn)行水位的上限值，使蒸汽嚴(yán)重帶水，汽溫急劇下降，發(fā)生水沖擊，損壞汽輪機(jī)。鍋爐缺水指鍋爐水位低于能夠維持鍋爐正常水循環(huán)的水位，蒸汽溫度急劇上升，水冷壁管得不到充分的冷卻而發(fā)生過(guò)熱爆管。以上兩種事故的發(fā)生輕者造成機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)，嚴(yán)重時(shí)可造成汽輪機(jī)和鍋爐設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞。在機(jī)組正常啟停和運(yùn)行中通過(guò)科學(xué)的判斷分析和正確的高水平的調(diào)整汽包水位，才能很好的防止惡性事故的發(fā)生和間接地降低發(fā)電廠的生產(chǎn)成本。

以下是我廠鍋爐汽包水位保護(hù)定值及動(dòng)作結(jié)果，正常運(yùn)行時(shí)汽包水位應(yīng)保持±30mm內(nèi)，允許波動(dòng)范圍±50mm，超出此值時(shí)高低一值報(bào)警。汽包水位達(dá)+115mm高二值報(bào)警，此時(shí)自動(dòng)開啟緊急放水一二次門，汽包水位的低二值報(bào)警為-270mm。當(dāng)汽包水位達(dá)+190mm（高三值）或-370mm（低三值）時(shí)MFT動(dòng)作緊急停爐。當(dāng)汽包水位達(dá)+370mm（高四值）汽輪機(jī)跳閘。

1、常見工況汽包水位的變化機(jī)理

1.1 升爐過(guò)程。鍋爐點(diǎn)火后隨著熱負(fù)荷的增加，鍋爐風(fēng)道燃燒器的風(fēng)溫升高，由于熱量平衡的破壞，使?fàn)t內(nèi)溫度上升，爐水吸熱開始產(chǎn)生汽泡，汽水混合物的體積膨脹，汽包水位開始緩慢上升并產(chǎn)生暫時(shí)的虛假水位。隨爐水吸熱量的增加，當(dāng)水冷壁內(nèi)水循環(huán)流速加快后，大量汽水混合物進(jìn)入汽包后進(jìn)行汽水分離，飽和蒸汽進(jìn)入過(guò)熱器，汽水平衡被打破，使汽包水位開始明顯下降。隨著汽包壓力的升高，這種蒸發(fā)速度會(huì)降低。當(dāng)?shù)竭_(dá)汽機(jī)沖轉(zhuǎn)參數(shù)（主蒸汽壓力3.45Mpa，機(jī)前主蒸汽溫度320℃）逐漸關(guān)小旁路門的過(guò)程中，蒸發(fā)量下降，單位工質(zhì)吸收的熱量增加。此時(shí)分子運(yùn)動(dòng)速度加快，對(duì)汽包、水冷壁、過(guò)熱器的撞擊次數(shù)增多使汽包壓力又進(jìn)一步升高，一方面使汽水混合物比容減小，另一方面飽和溫度升高，很多已生成的蒸汽凝結(jié)為水，水中氣泡數(shù)量減小汽水混合物的體積縮小，促使汽包水位迅速下降，造成暫時(shí)的虛假水位。這時(shí)在給水量未變的情況下由于鍋爐耗水量下降汽包水位會(huì)迅速回升。在掛閘沖轉(zhuǎn)后水位的變化與此相反。機(jī)組并網(wǎng)后負(fù)荷90MW給水主副閥切換時(shí)，由于給水管路直徑的變大使給水流量加大汽包水位上升很快。其它階段只要給水量隨負(fù)荷的上升及時(shí)增加給水，汽包水位的變化不太明顯。

1.2 鍋爐重要輔機(jī)跳閘。鍋爐引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、給煤線任意跳閘1臺(tái)，相當(dāng)于爐內(nèi)燃燒減弱，水冷壁吸熱量減少，蒸發(fā)產(chǎn)生的汽泡減少，爐水體積縮小，使水位暫時(shí)下降。同時(shí)氣壓也要下降，飽和溫度相應(yīng)降低，爐水中汽泡數(shù)量又將增加，爐水體積膨脹，水位又會(huì)上升；另外還由于負(fù)荷的下降，給水量不變，如果人工不干預(yù)，水位最終會(huì)上升。

1.3 蒸汽流量突然變化。當(dāng)鍋爐安全門動(dòng)作或負(fù)荷突增時(shí)，汽包壓力將迅速下降，這時(shí)一方面汽水比容增大，另一方面使飽和溫度降低，促使生成更多的蒸汽，汽水混合物體積膨脹，形成虛假高水位。但是由于負(fù)荷增大，爐水消耗增加，爐水中的汽泡逐漸逸出水面后，水位又開始迅速下降，即先高后低。當(dāng)安全門回座或負(fù)荷突降時(shí)，水位變化過(guò)程相反。

1.4 煤質(zhì)變化。在總給煤量不變的情況下，煤質(zhì)突變相當(dāng)于燃燒加強(qiáng)或減弱，此時(shí)水冷壁吸熱量將增加或減少，爐水體積膨脹或收縮，使水位暫時(shí)上升或降低；同時(shí)氣壓也會(huì)升高或降低，飽和溫度也相應(yīng)升高或降低，爐水中汽泡數(shù)量又將減少或增加，水位又會(huì)下降或上升；隨后蒸發(fā)量也將增加或減少，但當(dāng)給水未增加或減少時(shí)，水位又進(jìn)一步下降或上升，煤質(zhì)突然變好的情況水位是先高后低，煤質(zhì)突然變差的情況水位是先低后高。

2、針對(duì)上述常見工況汽包水位的調(diào)整

2.1 鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中汽包水位的調(diào)整

2.1.1 鍋爐點(diǎn)火后，鑒于給水流量太小，沒(méi)有充滿主給水管道而不能正確顯示數(shù)值，大多都顯示為零。當(dāng)流量超過(guò)80t/h左右時(shí)流量表才正確顯示數(shù)值。在這個(gè)階段，最好的上水方法是借助汽包水位的變化和給水泵轉(zhuǎn)速的大小及定排量的大小來(lái)連續(xù)給鍋爐上水，穩(wěn)定汽包水位。

2.1.2 當(dāng)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前關(guān)閉高壓旁路時(shí)，先將汽包水位穩(wěn)定在較高水位80-100mm，用點(diǎn)動(dòng)的方式關(guān)閉高壓旁路。當(dāng)汽包水位下降較快時(shí)，立即停止操作，待穩(wěn)定后方可繼續(xù)操作，直至高壓旁路全部關(guān)閉。

2.1.3 汽輪機(jī)升速過(guò)臨階轉(zhuǎn)速時(shí)，產(chǎn)生虛假高水位，應(yīng)立即降低給水流量。當(dāng)汽包水位有下降趨勢(shì)時(shí)，立即加大給水流量；當(dāng)該數(shù)字有升高時(shí)，立即將給水流量降至平衡值，穩(wěn)定汽包水位。

2.1.4 給水旁路切換，進(jìn)行給水大旁路至主路切換過(guò)程中，應(yīng)先適當(dāng)降低給水泵出口壓力，使給水泵出口壓力大于省煤器入口壓力1.5-2MPa，然后開啟給水主電動(dòng)門并及時(shí)調(diào)節(jié)給水泵轉(zhuǎn)速，保持給水流量和省煤器入口壓力不變，防止水位擾動(dòng)，水位調(diào)節(jié)穩(wěn)定后關(guān)閉給水旁路門。

2.1.5盡早啟動(dòng)一臺(tái)汽泵。但由于各種原因沒(méi)有備用泵，機(jī)組負(fù)荷120MW時(shí)停止升負(fù)荷，否則將造成缺水停機(jī)事故。其它各負(fù)荷階段，按照汽水平衡調(diào)節(jié)即可。需要注意的是在進(jìn)行給水設(shè)備的啟或停之前，必須對(duì)當(dāng)時(shí)工況進(jìn)行準(zhǔn)確觀察和判斷，充分認(rèn)識(shí)了解蒸汽流量、給水流量和當(dāng)時(shí)負(fù)荷的關(guān)系，避免盲目啟或停設(shè)備而導(dǎo)致水位事故。

2.2 鍋爐重要輔機(jī)跳閘后汽包水位的調(diào)整。由于爐內(nèi)發(fā)熱量急劇減少，根據(jù)其變化規(guī)律，先低后高進(jìn)行緊急處理，才能防止發(fā)生機(jī)組非停。立即解列自動(dòng)以最快的速度加大給水量，同時(shí)緊緊監(jiān)視汽包水位的下降速度，若開始趨于緩慢，要適當(dāng)?shù)販p少給水量但不能太多。當(dāng)汽包水位顯示值的小數(shù)點(diǎn)第一位數(shù)字開始回升時(shí)，立即快速降低給水量；當(dāng)給水量比當(dāng)時(shí)的蒸汽流量低50T/h時(shí)，觀察汽包水位的變化趨勢(shì)進(jìn)行微調(diào)，使水位的變化走向緩慢，最終穩(wěn)定。實(shí)踐證明，調(diào)整得當(dāng)時(shí)，汽包水位最低可控制在-60mm以內(nèi)。

2.3 蒸汽流量突然變化后汽包水位的調(diào)整。當(dāng)鍋爐安全門動(dòng)作或機(jī)組負(fù)荷突升時(shí)，水位先高后低，實(shí)際生產(chǎn)中多數(shù)情況下會(huì)使機(jī)組跳閘，但只要調(diào)整得當(dāng)，可防止事故擴(kuò)大。這種情況的出現(xiàn)，大多汽包水位迅速上升，這時(shí)要立即解列自動(dòng)，快速降低給水泵轉(zhuǎn)速，減少給水量，緊緊監(jiān)視汽包水位的上升數(shù)值。當(dāng)汽包水位顯示值開始回降時(shí)，立即以最的快速增加給水泵轉(zhuǎn)速至最大，加大給水量，監(jiān)視汽包水位的下降數(shù)值；當(dāng)汽包水位顯示值開始回升時(shí)，立即快速降低給水量；當(dāng)給水量比當(dāng)時(shí)的蒸汽流量低50t/h時(shí)，觀察汽包水位的變化趨勢(shì)進(jìn)行微調(diào)，使水位的變化走向緩慢，最終穩(wěn)定。

2.4 煤質(zhì)突然變化引起汽包水位變化的調(diào)整。

煤質(zhì)突然變化是一個(gè)爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度急劇增加或減少的過(guò)程，根據(jù)其變化規(guī)律即先高后低或先低后高進(jìn)行調(diào)整處理，才能防止水位事故的發(fā)生。若自動(dòng)跟不上調(diào)整應(yīng)解列為手動(dòng)操作，以較快的速度減小或增大給水量，同時(shí)緊緊監(jiān)視汽包水位的上升或下降速度，若開始趨于緩慢，要適當(dāng)?shù)卦黾踊驕p少給水量，但不能太多。當(dāng)汽包水位趨勢(shì)回降或回升時(shí)，立即快速增加或減少給水量；當(dāng)給水量比當(dāng)時(shí)的蒸汽流量大或小50t/h時(shí)，觀察汽包水位的變化趨勢(shì)進(jìn)行微調(diào)，使水位的變化走向緩慢，最終穩(wěn)定。

3、結(jié)語(yǔ)

總之鍋爐給水系統(tǒng)在機(jī)組穩(wěn)定的情況下，應(yīng)盡可能投入自動(dòng)，并加強(qiáng)監(jiān)視水位相關(guān)的顯示數(shù)值，并不斷與正常值對(duì)比，隨時(shí)掌握自動(dòng)跟蹤情況。當(dāng)自動(dòng)運(yùn)行不穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)立即切至手動(dòng)調(diào)節(jié)并有專人負(fù)責(zé)調(diào)整。尤其在機(jī)組啟動(dòng)、停止、事故處理、給煤線投切、單臺(tái)給水泵跳閘、給水泵切換、給水流量變送器故障等不穩(wěn)定工況下必須注意觀察和手動(dòng)調(diào)節(jié)。另外，要根據(jù)引起水位變化的原因有針對(duì)性及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整要有預(yù)見性。在進(jìn)行汽包水位的調(diào)節(jié)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)照汽包水位、主汽流量、給水流量三者之間的關(guān)系具有預(yù)見性地進(jìn)行調(diào)節(jié)，杜絕猛加猛減，同時(shí)防止由于“虛假水位”造成誤判錯(cuò)操。加大專業(yè)技術(shù)知識(shí)理論和實(shí)際操作技能的培訓(xùn)，結(jié)合自己在本崗位所欠缺的知識(shí)有針對(duì)性地進(jìn)行，不斷提高操作調(diào)整、異常判斷及事故處理能力。