锅炉正常运行中影响汽包水位的因素分析

锅炉正常运行中影响汽包水位的因素分析

朱春杰

(大唐国际发电股份有限公司北京高井热电厂北京100041)

摘要：汽包水位是汽包锅炉正常运行中最重要的监视参数之一，锅炉满水时整齐大量带水，会引起管道和汽机内产生严重的水冲击，造成设备损坏。水位过低，会引起水循环的破坏，使水冷壁管超温过热，严重缺水时，还可能造成更严重的设备损坏事故。因此，加强对水位的监视和调整只管重要。本文对影响汽包水位变化的因素进行了全面分析、研究，指出了影响汽包水位的各个影响因素。

关键词：汽包水位；影响因素

一、概述

汽包是电站锅炉最重要的设备，是锅炉加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽，起着承上启下的作用。水在锅炉中变成合格的过热整齐，要经过加热、汽化、过热三个过程。由给水加热成饱和水是加热过程，饱和水汽化成饱和蒸汽是汽化过程，饱和蒸汽加热成过热蒸汽是过热过程。上述三个过程分别有省煤器、蒸发受热面、过热器来完成。汽包与上述三个过程紧密联系，它要接受省煤器的来水，与蒸发受热面构成循环回路，饱和蒸汽要由汽包分送到过热。汽包既是加热、汽化、过热三个过程的交汇点，也是加热、汽化、过热三个过程的分界点。

汽包中存有一定的水量，因而有一定的储热能力。在工况变化时，可以减缓汽压变化的速度，对运行调节有利，从而可提高运行的安全性。水冷壁加热后的水是通过汽包里的旋风分离桶进行汽水分离同时减小蒸汽动能目的是减少冲击，分离的蒸汽再次经过上部的百叶窗分离器再次分离，最后再经过波形板虑去水份和盐分才进入过热器。蒸发大都发生在气液分界面上，所以该面含盐最多，在此处装有联排，为防汽包满水造成事故，因此里面还装有事故放水管，当水位超限时可以自动打开放掉多余的水，但它不是装在最低点，因为怕又放得变干锅，所以其一般装在正常水位左右。

保持锅炉汽包的正常水位是汽包锅炉和汽轮机安全运行的重要条件之一。汽包水位过高，使汽包蒸汽空间高度减小，汽水分离效果下降，将会引起蒸汽带水，使蒸汽品质恶化，蒸汽含盐量提高，以致在过热器管内产生盐垢沉积，使管子过热，金属强度降低而发生爆管；水位严重过高时，蒸汽大量带水，过热汽温急剧下降，蒸汽管道、汽轮机等金属温度发生剧变，产生严重的热应力和热变形，甚至发生水冲击，造成设备损坏。汽包水位过低，致使下降管进口带汽、循环流动压头降低，严重时会引起水循环的破坏，使水冷壁管超温过热；严重缺水时，还可能造成汽包干锅和水冷壁烧损等严重事故。因此，正确认识汽包水位的影响因素，加强对水位的监视和调整对汽包锅炉的安全运行至关重要。

二、影响因素分析

锅炉在运行中，由于各因素的相互作用，水位是经常变化的。引起汽包水位发生变化的主要因素有物质平衡关系（即给水量与蒸发量之间的平衡关系）和汽包水空间内工质状态变化（当锅炉压力变化时，水和蒸汽的比容发生变化）两个。进入汽包的工质流量和离开汽包的工质流量的不平衡会引起水位变化，给水流量大于蒸汽流量使水位上升，反之使水位下降；汽包水空间内蒸汽含量和密度变化也会引起水位变化。通过对水位变化机理的研究和对现场实际运行状况的了解，知道影响汽包水位的具体因素如下：锅炉负荷、燃烧工况、给水压力、锅炉汽水管道泄漏或排污阀不严密、炉水品质、锅水循环泵的启停及运行工况等。

1、锅炉负荷

汽包水位的变化与锅炉负荷的变化有密切关系，因为蒸汽是从给谁进入锅炉以后逐渐受热气化而产生的，当负荷变化不仅影响蒸发受热面中水的消耗量，而且由此引起汽压变化，将使锅水状态发生变化，其容积也相应变化。汽包水位是否稳定，取决于锅炉负荷即蒸发量的变动量及其变化速度。当负荷增加时，如果给水量不变或增加不及时，则蒸发设备中的水量逐渐被消耗，其最终结果将使汽包水位下降；反之，其最终结果将使汽包水位上升。水位的变化反映了锅炉蒸发量（负荷）与给水量之间的平衡关系。当不考虑排污、漏水、漏气等的影响时，如果给水量大于蒸发量，则水位上升；如果给水量小于蒸发量，则水位下降．只有给水量等于蒸发量，即蒸发设备中保持物质平衡时，水位才能保持稳定。

当外界负荷突然增加，在给水量和燃烧工况不变的情况下，将引起锅炉汽压骤降，造成锅水饱和温度下降，汽包水空间内部分水汽化，产生大量的汽泡，使汽包水位瞬间升高，形成虚假水位，这时为了恢复汽压而过分加强燃烧，会引起蒸汽带水，恶化蒸汽品质；反之，如果外界负荷突减，引起锅炉汽压骤升，汽包水位骤减，如此时大大减弱燃烧，则促使水位更低，若安全门动作又会使水位升高。所以，当负荷骤变时，必须严密监视水位，预防水位事故的发生。

2、燃烧工况

燃烧工况的改变对水位的影响也很大。在外界负荷及给水量不变的情况下，当炉内燃料量突然增加时，炉内放热量增加使锅水吸热量增加，汽泡增多，体积膨胀，而使水位暂时升高。又由于产生的蒸汽量不断增加，使汽压上升，饱和温度也相应地提高了，锅水中汽泡数量又随之减少，又导致水位下降。此时，对于单元机组，由于汽压上升使蒸汽做功能力上升，在外界负荷不变的情况下，汽轮机调节汽门将关小，进汽量减少，而此时因锅炉的蒸发量减少而给水流量没有变化，故汽包水位上升。反之，汽包水位变化情况与上述相反。因此水位波动的大小，取决于燃烧工况改变的强烈程度以及运行调节的及时性。

3、给水压力

汽包水位的变化与给水压力有关，给水压力变化，将使给水流量发生变化，从而破坏了给水量与蒸发量的平衡，引起水位变化。在锅炉负荷和燃烧工况不变的条件下，当给水压力增加时，给水流量增大，水位上升；给水压力下降时，给水流量减少，水位下降。给水压力过低，则汽包进水困难，若给水压力低于汽包压力，给水将无法进入汽包，会造成锅炉严重缺水。给水泵故障、给水管道破裂、给水门故障等均能使给水压力降低，故应对给水压力和给水流量严格监视，注意控制给水流量与蒸汽流量相适应。

4、锅炉汽水管道泄漏或排污阀不严密

锅炉汽水管道损坏、下联箱放水门不严或连续排污门不严时，将消耗大量的蒸汽和水，如果此时外界负荷和锅炉的给水量没有做出相应的调整，将造成水位的逐渐下降，如果损坏严重将会造成锅炉严重缺水事故。

5、炉水品质

当给水处理不当以及锅炉排污不及时等造成炉水品质不合格而长期运行时，使炉水含盐量过大，不但会造成蒸汽的污染，而且会在水冷壁受热面上结垢，甚至会腐蚀受热面，同时由于炉水中的油脂、悬浮物或含盐浓度过高，汽泡的表面含有杂质而不易破裂，在汽包水面上产生大量泡沫，使汽包水位急剧升高并产生强烈波动现象。

6、锅水循环泵的启停及运行工况

强制循环锅炉在启动锅水循环泵前，汽包水位线以上的水冷壁出口至汽包的导管均是空的，在启动锅水循环泵时，汽包中的一部分水将进入这些导管，使汽包水位急剧下降。当锅水循环泵全部停运后，这部分水又要重新返回到汽包和水冷壁中，而使汽包水位上升。此外，锅水循环泵的运行工况对汽包水位也有一定的影响。

三、结论

（1）通过对水位变化机理的研究和对现场实际运行状况的了解，提出了影响汽包水位变化的6个因素：锅炉负荷、燃烧工况、给水压力、锅炉汽水管泄漏或排污阀不严密、炉水品质、锅水循环泵的启停及运行工况。

（2）系统地对影响汽包水位变化的各个因素进行了分析，使锅炉运行人员能够准确地了解影响汽包水位变化的主要因素以及各种影响因素是如何影响汽包水位的，在运行中及时发现问题并迅速采取正确的措施，保证汽包水位在正常的范围内运行，使机组的安全运行得到保证。

参考文献：

[1]王晋一．自然循环锅炉汽包水位的变化及控制。2003

[2]白国亮．锅炉设备运行。北京：中国电力出版社，2005

[3]曹大安．锅炉汽包水位管理与发电机组安全稳定运行啊。华北电力技术，1998