蔡仑（神华包头煤化工有限责任公司，内蒙古包头 014010）



某厂#4锅炉启动过程中汽包壁温差及并汽阀前温度控制措施的探讨

蔡仑
（神华包头煤化工有限责任公司，内蒙古包头 014010）

【摘要】某厂#4锅炉由哈尔滨锅炉厂生产，型号为HG-480/10.3-YM21煤粉炉，自投产以来，在启动过程中，锅炉一直存在着汽包上下壁温差超限以及并汽时并汽门前温度低的问题。汽包上、下壁温差超过规定值50℃以上而产生的热应力严重地威胁了汽包的安全；并汽门前温度低导致并汽后母管温度急剧下降，尤其#4锅炉主汽管道接近三线管道入口，并汽后导致三线温度急剧下降，严重时三线温度降至380度以下，影响了外管网用户的安全性。针对以上问题，本文对如何在启动过程中，减小汽包上、下壁温差以及并汽前如何提高并汽门前温度作为课题，认真分析，查找原因，多次实践，通过控制升温升压速度，增加换水量等方法，解决了启炉过程中汽包上、下壁温差大的问题，通过利用母管蒸汽倒暖提高了并汽门前温度，使#4锅炉在点火过程中出现的问题得到了解决。

【关键词】启动 换水 升压 温差

某#4锅炉由哈尔滨锅炉厂生产，型号为HG-480/10.3-YM21，为单炉膛、集中下降管、高压参数、燃用煤粉、四角切向燃烧、平衡通风、固态排渣的自然循环汽包炉，锅炉前部为炉膛，四周布置膜式水冷壁，炉膛出口处布置屏式过热器。水平烟道装设了两级对流过热器，炉顶、水平烟道转向室和尾部包墙均采用膜式管包敷，尾部竖井烟道中布置省煤器并配两台三分仓回转式空预器。锅炉汽包上、下壁温差规定不超过50℃，自投产以来#4锅炉在正常运行以及停炉过程中，均能保证汽包上下壁温差在规定范围内，但在启动升压过程中，一直存在着汽包上下壁温差超限的问题，严重时，汽包上、下壁温差可达70—80℃，超过极限值 30℃左右，汽包上、下壁温差一旦超过规定值，将使汽包上半部受到巨大的压缩应力，汽包下半部受到巨大的拉伸应力，在这种巨大的热应力作用下，轻者使汽包产生变形，弯曲、缩短了汽包的使用寿命，严重时可使汽包壁产生裂纹，造成严重的汽包损坏事故；锅炉并汽温度规定小于母管温度20—30℃，但#4锅炉自投产以来，多次点火并汽时并汽阀前温度只能达到400℃左右，并汽后导致蒸汽母管温度急剧下降，严重时使三线出口温度由410℃降至380℃，对外管网用户的安全性造成很大的影响。本文通过研究、实践找出了造成汽包壁温差过大的原因以及造成并汽阀前蒸汽温度低的原因为：汽包壁温差大主要是因启动过程中，使用燃气点火升温升压速度过快；点火过程中未及时换水对汽包保护不够，措施不当造成的。并汽时并汽阀前温度低主要是因并汽阀距离主汽母管较远，管道中存在一部分死汽；#4锅炉主汽阀至并汽阀前管道内存在部分死气造成的。针对具体原因，采取有效措施解决了以上问题，延长了汽包的使用寿命及保证了外管网用户的安全。

1 汽包壁温差过大的原因分析

在锅炉启动过程中，汽包壁是从工质吸热，温度逐渐升高。启动初期，锅炉水循环尚未正常建立，汽包中的水处于不流动状态，对汽包壁的对流换热系数很小，即加热很缓慢。汽包上部与饱和蒸汽接触，在压力升高的过程中，贴壁的部分蒸汽将会凝结，对汽包壁属凝结放热，其对流换热系数要比下部的水高出好多倍。当压力上升时，汽包的上壁能较快的接近对应压力下的饱和温度，而下壁则升温很慢。这样就形成了汽包上壁温度高、下壁温度低的状况。锅炉升压速度越快，上、下壁温差越大。我们通过分析、研究，查找出了汽包上、下壁温差过大的主要影响因素，并确认出了以下主要原因。

表1　 #4锅炉多次启动汽包壁温差及并汽阀前温度对照

（1）锅炉启动初期换水速度过快。在锅炉启动过程中，为缩短启动时间，需对锅炉进行换水，但是在换水过程中由于#4锅炉给水管道阀门内漏严重，大量热水进入汽包，由于给水温远高于汽包壁温，且与汽包下壁接触，故汽包下壁温快速上升，造成汽包下壁温高于上壁温。（2）锅炉启动初期自然循环尚未建立，汽包内工质存在循环停滞区。锅炉点火初期，炉膛内火焰充满度差，导致水冷壁受热不均，蒸发区域内自然循环尚不正常，汽包内水流较慢，局部出现循环停滞区，这部分水温明显偏低，对汽包的放热系数很小，所以该区域处汽包下壁温升较小，而汽包上壁与对应压力下的饱和蒸汽接触，传热相对均匀，温升较大，所以造成汽包上壁温高于下壁温。（3）锅炉启动过程中升压速度过快。在锅炉启动过程中，特别是使用燃料气点火初期没有严格地按升温升压曲线运行，四只气枪同时投入，升压速度过快。运行人员未及时关小调整燃料气调节阀，在点火后40分钟左右汽包上、下壁温差快速上升达到最大值。

2 控制汽包壁温差采取的措施

在查找出了锅炉启动过程中造成汽包上、下壁温差过大的主要影响因素后，针对原因采取了相应的措施。

（1）在锅炉启动前投入锅炉底部加热系统，延长加热时间，尽可能提高炉水温度。（2）在锅炉点火前期，换水时应限制锅炉给水温度及换水速度，由于#1—#4锅炉给水共同来至高压给水热母管，无法调节给水温度，所以给水温度不做为考虑因素。换水时应解列汽包水位高低保护，微开锅炉高压给水隔断门，就地观察隔断门后压力表在5—6MPa之间，利用锅炉定排放水调节汽包水位，维持汽包水位在200—250mm之间，换水时间2—3h，待汽包上下壁温达到100℃以上停止换水。（3）锅炉点火初期，应加强换水，促进水循环的建立。#4锅炉点火初期应全开定排及下降管排污手动门、电动门，利用给水调门维持汽包水位在-50—0mm之间，当水位无法维持时可关闭2—5号下降管排污电动门，维持1、6号下降管排污（由于1、6号下降管靠近汽包两侧，此处为汽包内工质循环死区），待汽包壁温到达140℃以上停止换水。（4）在点火初期控制升温升压速度。点火初期根据压力变化逐渐投入锅炉四角燃料气，同时保持各角燃料气不定时切换，当汽包压力小于1MPa，则应控制升压速度小于0.01MPa/ min，当汽包压力大于1MPa，则应控制升压速度小于0.09MPa/ min。升温升压必须严格按照规定曲线进行如，若发现汽包壁温差上升过快时，应暂停升压或减弱燃烧，直至汽包壁温差有下降趋势再进行升压。

3 并汽时并汽阀前温度低的原因分析

在锅炉启动过程中，并汽阀前温度低，并汽后导致蒸汽母管温度急剧下降，严重时使三线出口温度由410℃降至380℃，对外管网用户的安全性造成很大的影响，我们通过多次锅炉启动分析、总结，

············

查找出了并汽阀前温度低的主要影响因素，并确认出了以下主要原因。

（1）#4锅炉并汽阀距离主汽母管较远，管道中存在部分死汽。在#4锅炉并汽前，由于并汽阀到主汽母管这段管道内蒸汽处于不流动状态，温度较主蒸汽温度要低很多，在#4锅炉并汽后将该部分蒸汽带入主汽母管，造成母管蒸汽温度及三线温度快速下降。（2）#4锅炉主汽阀至并汽阀前管道内蒸汽无法从并汽阀前疏水排出，导致该段管道存在部分死气。由于并汽阀内漏严重，蒸汽从母管泄漏到并汽阀前，导致并汽阀前形成高压区域，#4锅炉主汽管道压力又低于该区域压力，使主汽管道内蒸汽无法通过并汽阀前疏水排出，导致该段管道得不到充分暖管，从而使并汽时并汽阀前温度达不到要求。（3）锅炉升压速度快，暖管时间不够。#4锅炉在启动过程中，当压力达到8MPa时，对并汽阀前管道暖管时间较短，导致并汽阀前管道没有暖到，在并汽时导致并汽温度急剧下降。

4 提高并汽时并汽阀前温度采取的措施

在查找出了锅炉并汽时并汽阀前温度低的主要影响因素后，针对原因采取了相应的措施。（1）开启并汽阀旁路电动一、二次阀，对并汽阀后管道暖管。当#4锅炉主汽压力达到7MPa时，开启并汽阀旁路电动一、二次电动阀，使并汽阀后管道内“死气”通过并汽阀前疏水排出，达到对并汽阀后管道暖管作用。（2）利用母管蒸汽对并汽阀前管道进行倒暖。当#4锅炉主汽压力达到8MPa时，微开并汽阀，对#4锅炉主汽管道进行倒暖，当并汽阀前温度上涨缓慢时关闭并汽阀，这时并汽阀前温度开始下降，当该温度下降缓慢时再次微开并汽阀进行倒暖，如此反复操作，直至并汽阀前温度达到480℃可进行并汽。（3）锅炉在启动过程中，当压力达到8MPa时，控制给煤量，停止升温升压，增加暖管时间，直至并汽阀前温度达到480℃以上时方可增加给煤量，进行升温升压，达到并汽条件后便可并汽。

5 结论及应用

在#4锅炉多次启动的实践工作，通过对锅炉启动前投入锅炉底部加热系统，延长加热时间；在锅炉点火前期，换水时限制锅炉给水温度及换水速度；点火初期控制升温升压速度的预防措施的实施使#4炉启动时汽包上、下壁温差控制在50℃范围内。通过开启并汽阀旁路电动一、二次阀，对并汽阀后管道暖管；利用母管蒸汽对并汽阀前管道进行倒暖；增加暖管时间的预防措施的实施使并汽时并汽阀前温度提高至480℃。解决了#4炉启动过程中，汽包上、下壁温差超限及并汽时并汽阀前温度低的问题，下表1 为#4锅炉多次启动汽包壁温差及并汽阀前温度对照。

参考文献：

［1］容銮恩，袁镇福，刘志敏，等.电站锅炉原理［M］.中国电力出版社，1997：202-203.

［2］林宗虎.锅炉手册［M］.机械工业出版社，1987.