汽包水位影響因素的研究

保持汽包的正常水位是汽包和蒸汽機(jī)安全運(yùn)行的重要先決條件之一。汽包水位過(guò)高,使汽包蒸汽空間高度減小,汽水分離效果下降,將會(huì)引起蒸汽帶水,使蒸汽品質(zhì)惡化,蒸汽含鹽量提高,以致在過(guò)熱器管內(nèi)產(chǎn)生鹽垢沉積,使管子過(guò)熱,金屬?gòu)?qiáng)度降低而發(fā)生爆管;水位嚴(yán)重過(guò)高時(shí),蒸汽大量帶水,過(guò)熱汽溫急劇下降,蒸汽管道、汽輪機(jī)等金屬溫度發(fā)生劇變,產(chǎn)生嚴(yán)重的熱應(yīng)力和熱變形,甚至發(fā)生水沖擊,造成設(shè)備損壞。汽包水位過(guò)低,致使下降管進(jìn)口帶汽、循環(huán)流動(dòng)壓頭降低,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起水循環(huán)的破壞,使水冷壁管超溫過(guò)熱;嚴(yán)重缺水時(shí),還可能造成汽包干鍋和水冷壁燒損等嚴(yán)重事故。因此,正確認(rèn)識(shí)汽包水位的影響因素,加強(qiáng)對(duì)水位的監(jiān)視和調(diào)整對(duì)汽包鍋爐的安全運(yùn)行至關(guān)重要。1水空間內(nèi)蒸汽含量和密度變化鍋爐在運(yùn)行中,由于各因素的相互作用,水位是經(jīng)常變化的。引起汽包水位發(fā)生變化的主要因素有物質(zhì)平衡關(guān)系(即給水量與蒸發(fā)量之間的平衡關(guān)系)和汽包水空間內(nèi)工質(zhì)狀態(tài)變化(當(dāng)鍋爐壓力變化時(shí),水和蒸汽的比容發(fā)生變化)兩個(gè)。進(jìn)入汽包的工質(zhì)流量和離開(kāi)汽包的工質(zhì)流量的不平衡會(huì)引起水位變化,給水流量大于蒸汽流量使水位上升,反之使水位下降;汽包水空間內(nèi)蒸汽含量和密度變化也會(huì)引起水位變化。通過(guò)對(duì)水位變化機(jī)理的研究和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行狀況的了解,知道影響汽包水位的具體因素如下:鍋爐負(fù)荷、燃燒工況、給水壓力、鍋爐汽水管道泄漏或排污閥不嚴(yán)密、爐水品質(zhì)、鍋水循環(huán)泵的啟停及運(yùn)行工況等。1.1蒸發(fā)設(shè)備影響汽包水位的影響汽包水位的變化與鍋爐負(fù)荷的變化有密切關(guān)系,因?yàn)樨?fù)荷的變化不僅影響蒸發(fā)受熱面中水的消耗量,而且由此引起汽壓變化,將使鍋水狀態(tài)發(fā)生變化,其容積也相應(yīng)變化。汽包水位是否穩(wěn)定,取決于鍋爐負(fù)荷即蒸發(fā)量的變動(dòng)量及其變化速度。當(dāng)負(fù)荷增加時(shí),如果給水量不變或增加不及時(shí),則蒸發(fā)設(shè)備中的水量逐漸被消耗,其最終結(jié)果將使汽包水位下降;反之,其最終結(jié)果將使汽包水位上升。水位的變化反映了鍋爐蒸發(fā)量(負(fù)荷)與給水量之間的平衡關(guān)系。當(dāng)不考慮排污、漏水、漏氣等的影響時(shí),如果給水量大于蒸發(fā)量,則水位上升;如果給水量小于蒸發(fā)量,則水位下降。只有給水量等于蒸發(fā)量,即蒸發(fā)設(shè)備中保持物質(zhì)平衡時(shí),水位才能保持穩(wěn)定。當(dāng)外界負(fù)荷突然增加,在給水量和燃燒工況不變的情況下,將引起鍋爐汽壓驟降,造成鍋水飽和溫度下降,汽包水空間內(nèi)部分水汽化,產(chǎn)生大量的汽泡,使汽包水位瞬間升高,形成虛假水位,這時(shí)為了恢復(fù)汽壓而過(guò)分加強(qiáng)燃燒,會(huì)引起蒸汽帶水,惡化蒸汽品質(zhì);反之,如果外界負(fù)荷突減,引起鍋爐汽壓驟升,汽包水位驟減,如此時(shí)大大減弱燃燒,則促使水位更低,若安全門(mén)動(dòng)作又會(huì)使水位升高。所以,當(dāng)負(fù)荷驟變時(shí),必須嚴(yán)密監(jiān)視水位,預(yù)防水位事故的發(fā)生。1.2汽包水位上升的影響燃燒工況的改變對(duì)水位的影響也很大。在外界負(fù)荷及給水量不變的情況下,當(dāng)爐內(nèi)燃料量突然增加時(shí),爐內(nèi)放熱量增加使鍋水吸熱量增加,汽泡增多,體積膨脹,而使水位暫時(shí)升高。又由于產(chǎn)生的蒸汽量不斷增加,使汽壓上升,飽和溫度也相應(yīng)地提高了,鍋水中汽泡數(shù)量又隨之減少,又導(dǎo)致水位下降。此時(shí),對(duì)于單元機(jī)組,由于汽壓上升使蒸汽做功能力上升,在外界負(fù)荷不變的情況下,汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門(mén)將關(guān)小,進(jìn)汽量減少,而此時(shí)因鍋爐的蒸發(fā)量減少而給水流量沒(méi)有變化,故汽包水位上升。反之,汽包水位變化情況與上述相反。因此水位波動(dòng)的大小,取決于燃燒工況改變的強(qiáng)烈程度以及運(yùn)行調(diào)節(jié)的及時(shí)性。1.3鍋爐給水流量和水位汽包水位的變化與給水壓力有關(guān),給水壓力變化,將使給水流量發(fā)生變化,從而破壞了給水量與蒸發(fā)量的平衡,引起水位變化。在鍋爐負(fù)荷和燃燒工況不變的條件下,當(dāng)給水壓力增加時(shí),給水流量增大,水位上升;給水壓力下降時(shí),給水流量減少,水位下降。給水壓力過(guò)低,則汽包進(jìn)水困難,若給水壓力低于汽包壓力,給水將無(wú)法進(jìn)入汽包,會(huì)造成鍋爐嚴(yán)重缺水。給水泵故障、給水管道破裂、給水門(mén)故障等均能使給水壓力降低,故應(yīng)對(duì)給水壓力和給水流量嚴(yán)格監(jiān)視,注意控制給水流量與蒸汽流量相適應(yīng)。1.4防止鍋爐嚴(yán)重水壓事故鍋爐汽水管道損壞、下聯(lián)箱放水門(mén)不嚴(yán)或連續(xù)排污門(mén)不嚴(yán)時(shí),將消耗大量的蒸汽和水,如果此時(shí)外界負(fù)荷和鍋爐的給水量沒(méi)有做出相應(yīng)的調(diào)整,將造成水位的逐漸下降,如果損壞嚴(yán)重將會(huì)造成鍋爐嚴(yán)重缺水事故。1.5爐水中含鹽量過(guò)當(dāng)給水處理不當(dāng)以及鍋爐排污不及時(shí)等造成爐水品質(zhì)不合格而長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí),使?fàn)t水含鹽量過(guò)大,不但會(huì)造成蒸汽的污染,而且會(huì)在水冷壁受熱面上結(jié)垢,甚至?xí)g受熱面,同時(shí)由于爐水中的油脂、懸浮物或含鹽濃度過(guò)高,汽泡的表面含有雜質(zhì)而不易破裂,在汽包水面上產(chǎn)生大量泡沫,使汽包水位急劇升高并產(chǎn)生強(qiáng)烈波動(dòng)現(xiàn)象。1.6汽包水位急劇下降強(qiáng)制循環(huán)鍋爐在啟動(dòng)鍋水循環(huán)泵前,汽包水位線以上的水冷壁出口至汽包的導(dǎo)管均是空的,在啟動(dòng)鍋水循環(huán)泵時(shí),汽包中的一部分水將進(jìn)入這些導(dǎo)管,使汽包水位急劇下降。當(dāng)鍋水循環(huán)泵全部停運(yùn)后,這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,鍋水循環(huán)泵的運(yùn)行工況對(duì)汽包水位也有一定的影響。2鍋爐汽水處理啟停及運(yùn)行工況(1)通過(guò)對(duì)水位變化機(jī)理的研究和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行狀況的了解,提出了影響汽包水位變化的6個(gè)因素:鍋爐負(fù)荷、燃燒工況、給水壓力、鍋爐汽水管泄漏或排污閥不嚴(yán)密、爐水品質(zhì)、鍋水循環(huán)泵的啟停及運(yùn)行工況。(2)系統(tǒng)地對(duì)影