300MW机组锅炉汽包水位调整技术的探讨

【摘 要】 阐述了300MW机组锅炉汽包水位的变化机理和锅炉汽包水位调整技术，对锅炉运行过程中汽包水位的一些关键问题从不同角度进行了探讨，为运行人员提供了科学的操作依据、实践经验和技术支持。
【关键词】 锅炉 水位 调整

1、前言
          锅炉的汽包水位由于调整不当，将造成两种水位事故。一种是汽包满水事故，指锅炉汽包水位严重高于汽包正常运行水位的上限值，使锅炉蒸汽严重带水，蒸汽温度急剧下降，发生水冲击，损坏管道和汽轮机组。另一种是汽包缺水事故，指锅炉水位低于能够维持锅炉正常水循环的水位，蒸汽温度急剧上升，水冷壁管得不到充分的冷却而发生过热爆管。这种事故的发生轻者造成机组非计划停运，严重时可造成汽轮机和锅炉设备的严重损坏。在机组正常启停和运行中通过科学的判断分析和正确的高水平的调整汽包水位，才能很好的防止恶性事故的发生和间接地降低发电厂的生产成本。

2、汽包水位的变化机理
2.1 锅炉启动过程中的汽包水位变化
         投入炉底部加热后，辅汽在炉水中凝结成为炉水，使汽包水位缓慢上升。锅炉点火初期，由于冷风带走的热量和燃油燃烧释放的热量相等，汽包水位无大的变化。当1.8t／h的油枪增投至两支及以上时，由于热量平衡的破坏，使炉内温度上升，炉水吸热开始产生汽泡，汽水混合物的体积膨胀，汽包水位开始缓慢上升产生暂时的虚假水位，随炉水吸热量的增加，当水冷壁内水循环流速加快后，大量汽水混合物进入汽包后汽水分离，饱和蒸汽进入过热器，使汽包水位开始明显下降。随着汽包压力的升高，这种蒸发速度会降低，但在实践中观察该现象不太明显。当到达冲转参数（主蒸汽压力4.2Mpa，主蒸汽温度320℃）关闭35％旁路的过程中，蒸发量下降，单位工质吸收的热量增加，微观分析，分子运动速度加快，对汽包、水冷壁、过热器的撞击次数增多，宏观观察，汽包压力又进一步升高，送一方面使汽水混合物比容减小，另一方面饱和温度升高，很多已生成的蒸汽凝结为水，水中气泡数量减小汽水混合物的体积缩小，促使汽包水位迅速下降，造成暂时的虚假水位，这时在给水量未变的情况下由于锅炉耗水量下降汽包水位会迅速回升。在挂闸冲转后水位的变化相反。机组并网后负荷50Mw给水主副阀切换时，由于给水管路直径的变大使给水流量加大汽包水位上升很快。其它阶段只要给水量随负荷的上升及时增加汽包水位的变化不太明显。
2.2 引风机、送风机、一次风机、磨煤机跳闸后汽包水位的变化
          锅炉的上述四大转机任意跳闸1台，相当于炉内燃烧减弱，水冷壁吸热量减少，炉水体积缩小，汽泡减少，使水位暂时下降。从实际事故中观察，跳1台引风机后的10s内，给水自动以2t／s的速度增加，其水位下降速率仍然高达6.2mm／s。同时气压也要下降，饱和温度相应降低，炉水中汽泡数量又将增加，水位又会上升，还由于负荷的下降，给水量不变，如果人工不干预，水位最终会上升。这就是平时所说的先低后高。
2.3高加事故解列后汽包水位的变化
          高加事故解列，就是汽轮机的一二三段抽汽量突然快速为零的过程。对于锅炉来说，发生了2个工况的变化，一个是蒸汽流量减少压力升高，另一个是给水温度降低100℃引起的炉水温度降低，水位将先低后高。
2.4 突然掉大焦和一次风压突升后汽包水位的变化
         这种情况相当于燃烧加强的结果，水冷壁吸热量增加，炉水体积膨胀，汽泡增多，使水位暂时上升：同时气压也要升高，饱和温度相应升高，炉水中汽泡数量又将减少，水位又会下降；随后蒸发量增加，但给水未增加时，水位又进一步下降，即水位先高后低。从实际生产中观察，上升不明显，但下降较快，事故发生10s后，虽然给水以1t／s的速度增加，水位仍以1.7mm／s的速度下降。
2.5 锅炉安全门动作和负荷突变后汽包水位的变化
         当锅炉安全门动作或负荷突增时，汽包压力将迅速下降，送时一方面汽水比容增大，另一方面使饱和温度降低，促使生成更多的蒸汽，汽水混合物体积膨胀，形成虚假高水位。但是由于负荷增大，炉水消耗增加，炉水中的汤泡逐渐逸出水面后，水位开始迅速下降，即先高后低。当安全门回座或负荷突降时，水位变化过程相反。

3 锅炉启动过程中汽包水位的调整
          （1）经过高加水侧锅炉冷态启动上水正常后，投入底部加热之前给电子水位计测量筒进行灌水，使电子水位能正确显示，防止在启动过程中水位误差过大造成汽包水位无法投入和MFT误动事故。
          （2）锅炉底部加热投入后，要及时投入汽包水位保护。当水位升高时，由保护打开和关闭汽包事故放水门，维持水位。
         （3）锅炉点火后，茁于给水流量太小，没有充满主给水管道而不能正确显示数值，＇大多都显示为零。当流量超过80～100t／h时流量表才正确显示数值。在这个阶段，最好的上水方法是借助汽包水位的变化和给水泵转速的大小及定排量的大小来连续给锅炉上水，稳定汽包水位。
          （4）当汽轮机冲转前关闭高压旁路时，先将汽包水位稳定在较高水位80～100mm，用点动的方式关闭高压旁路。当汽包水位下降较快时，立即停止操作，待稳定后方可继续操作，直至高压旁路全部关闭。
         （5）汽轮机升速过临阶转速时，产生虚假高水位，应立即降低给水流量。当汽包水位显示值的小数点后第一位数字开始下降时，立即加大给水流量；当该数字再一次开始上升时，立即将给水流量降至平衡值，稳定汽包水位。
          （6）15%给水旁路切换。
             1）进行给水旁路至主路切换过程中，应先适当降低给水泵出口压力，使给水泵出口压力大于省煤器入口压力2MPa，然后开启给水主电动门并及时调节给水泵转速，保持给水流量和省煤器入口压力不变，防止水位扰动。水位调节稳定后关闭给水旁路门。
             2）进行给水主路至旁路切换操作过程中，应先开旁路调节阀前后电动截止门，待旁路调节阀前后电动截止门全开后关闭主给水电动门，同时调节给水泵转速和给水旁路调节阀，保持给水流量和省煤器入口压力不变，防止水位扰动。
             3）为防止主给水电动门开关中挠动过大，可利用就地点开／关的方式进行操作。为防止对主给水电动门造成磨损，不得用主给水电动门进行水位调整，不得长时节流运行。
          （7）尽早启动1台汽泵。但由于各种原因没有备用裹，机组负荷120MW时停止升负荷，否则将造成缺水停机事故。其它各负荷阶段，按照汽水平衡调节即可。

4 锅炉正常运行中汽包水位妁调整
          （1）正常运行时，保持给水压力高于汽包压力l.5～2.0Mpa，汽包水位应保持±20mm，最大允许波动范围±50mm。汽包水位达＋120mm时自动开启事故放水阀，汽包水位降至0mm时自动关闭事故放水阀。汽包水位允许高限为＋120mm（报警），低限一180mm（报警），汽包水位达千240mm或一330mm时MFT动作紧急停炉。
          （2）给水泵最小流量阀正常情况下应投入自动，在自动故障情况下，最小流量阀开度不应小于10%，当给水泵出口流量小于148t／h时应打开最小流量阀，防止给水泵轴向推力过大或给水泵汽化。
          （3）当给水泵最小流量阀内漏严重关闭手动门时，最小流量阀不得投入自动，防止给水泵在出口流量小于148t／h时，给水泵不跳闸，造成给水泵轴向推力过大或给水泵汽化。
          （4）给水泵在机组稳定的情况下，应投入自动，但不能过于依赖自动。运行人员应加强监视，掌握自动跟踪情况。当自动运行不稳定时，应立即切至手动调节。在机组调峰、启动、停止、事故、磨煤机切换、给水泵切换、单台给水泵跳闸、高加解列、给水流量变送器故障等不稳定工况下必须注意观察和手动调节。
         （5）无论在任何情况下，水位调节必须有专人负责调整，并且有1台CRT为水位调节专用不得有其它画面将水位调节画面覆盖，影响水位及给水泵运行工况监视。在正常情况下水位调节应以电子水位计为准，在事故或电子水位计故障情况下应以就地双色水位计为准。
          （6）当2台给水泵并列运行时，应尽量保持2台泵出力平衡，调节过程中单台泵不得大幅度增、减出力，防止给水泵抢水，特别是1台汽泵1台电泵运行很容易发生抢水事故。
          （7）一般情况在1台汽泵、1台电泵并列运行 的工况，不允许汽包水位投自动。投自动时只能投入1台电泵，因为电动给水泵与汽动给水泵调节特性不同，同时投入自动时水位调节扰动较大，只投入汽泵会造成给水流量突降事故。
          （8）在调节过程中如果汽泵跳“就地”，应立即联系汽机将汽泵切至“遥控”，可通过MEH
帮助调节，必要时可启动电动给水泵。
          （9）给水泵切换。
             1）给水泵切换前应解列水位自动，进行手动调节。
              2）给水泵切换过程中水位调节应由一定水位调节经验的人员进行调节。
              3）备用泵启动后应空转检查运行10-30min正常后方可进行切换。
              4）在进行启动泵与预停泵负荷切换过程中，应保持“两个”不变。其一，保持锅炉负荷不变，即不得进行影响负荷的其他重大操作。其二，保持
总给水流量基本不变，缓慢增加启动泵转速，转速每升高一定速率，应联系汽机侧检查启动泵运行状况。当启动泵出口压力与待停泵接近，其出口己有少量流量时！降低待停泵转速，使待停泵负荷转移至启动泵，同时增加启动泵出力，保持汽包水位正常。
              5）进行启动泵与预停泵负荷切换结束之后，预停泵应继续保持较高转速和泵的出口压力，同时对启动泵进行带负荷检查，当确认启动泵运行正常后，方可降低预停泵转速后停止运行，以防止启动泵运行不正常跳闸后能及时将汽动给水泵带负荷。
6）切换中注意最小流量阀开度变化，在泵出口流量小于148t／h，最小流量阀未开（＞5％），延时10s给水泵跳闸。
         （10）在汽动给水泵运行的情况下，电动给水泵应处于良好备用状态，且做好定期试转工作。当单台汽泵跳闸电泵不联动时，应立即单操启动电动给水泵。
         （11）汽动给水泵和电动给水泵的调节特性有着很大差异。汽动给水泵的调节特性为：升速率较慢、迟延性大，汽动给水泵在连续升速操作状态下，转速控制指令以每秒3％（即90rpm／s）的速度增加，但目标转速只能以15rpm／s的速度增加。通过计算，操作员大约需要30min就可将汽动给水泵转速指令从3000rpm／s增加到最高转速5700rpm／s，而目标转速从3000rpm／s升至5700rpm／s大约需要3min其迟延达2.5min。另外，汽动给水泵的实际转速滞后于目标转速，滞后量随给水泵转速增加而增大。根据汽动给水泵运行的综合要求，汽动给水泵在升速过程中，目标转速与实际转速的差值不得大于1000rpm／s，否则，汽动给水泵的控制方式将从“remote”自动切换至“local〃，操作人员将无法进行调节。电动给水泵的转速是通过液力偶合器进行调节，在连续升速操作状态下，转速控制指令以勺管开度每秒4％的速度增加，指令在25s就可达到100％，给水泵大约在70～80s可以达到满出力。

5 异常工况汽包水位的调整
5.1. 2台汽泵运行、电泵备用，单台给水泵跳闸
         （1）立即检查电动给水泵自启动否则手启，快速增加电动给水泵和运行泵的出力。
         （2）检查给水盹动作正常，跳闸最上层1台磨煤机，否则手动立即停止1套制粉系统运行，并以适当速度降负荷（一般为20Mw／mln），在汽压开始上升时暂停。特别注意，降负荷速度不易过快，否则，将造成虚假低水位引起事故扩大。
         （3）停止锅炉放水、排污。
         （4）操作员在操作过程中要紧盯汽包水位计显示值的小数点后第一位数字，当水位回升时，应根据水位变化速度减小给水流量，防止给水流量过大造成锅炉满水事故。
         （5）水位调节稳定后再进行负荷恢复操作。
5.2   2台给水泵运行、1台检修，单台给水泵跳闸
         （1）立即增加运行给水泵出力。但必须注意给水泵的入口压力和给水泵最高转速，防止给水泵入口压力低跳闸和转速达最高值自动切除“remote”，造成事故扩大。电泵运行时应注意电动给水泵电流不能超限，直至通过以下操作水位回升。
         （2）立即停止锅炉所有放水排污。
         （3）检查给水RB动作正常，跳最上层两台磨煤机，自投OA层油枪正常。否则手动进行操作。
         （4）以20MW／min的降负荷速度将负荷降至150－180MW，在气压开始上升时暂停。同时将制粉系统出力降至150～180MW所对应的燃料总量80t／h煤量左右。
         （5）在这种运行方式下，机组出力不易超过180MW，否则，发生单台泵跳闸，单台给水泵无法满足负荷要求。
5.3 引风机、送风机、一次风机、磨煤机跳闸后汽包水位的调整
         （1）这是一个炉内发热量急剧减少的过程，根据其变化规律，先低后高进行紧急处理，才能防止发生机组非停。
         （2）立即解列自动以最快的速度加大给水量，同时紧紧监视汽包水位的下降速度，若开始趋于缓慢，要适当地减少给水量但不能太多。当汽包水位显示值的小数点第一位数字开始回升时，立即快速降低给水量；当给水量比当时的蒸汽流量低50T／h时，观察汽包水位的变化趋势进行微调，使水位的变化走向缓慢，最终稳定。实践证明，调整得当时，汽包水位最低可控制在一60mm以内。
5.4 突然掉大焦和一次风压突升后汽包水位的调整
         （1）这是一个炉内发热量急剧增加的过程，根据其变化规律，先高后低进行紧急处理，才能防止发生机组非停。
         （2）立即解列自动，以较快的速度减小给水量，同时紧紧监视汽包水位的上升速度θ若开始趋于缓慢，要适当地增加给水量，但不能太多。当汽包水位显示值的小数点第一位数字开始回降时，立即快速增加给水量；当给水量比当时的蒸汽流量大50t／h时，观察汽包水位的变化趋势进行微调，使水位的变化走向缓慢，最终稳定。
5.5 锅炉安全门动作和负荷突变后汽包水位的调整
         （1）当锅炉安全门动作或机组负荷突升时，水位先高后低，实际生产中多数情况下会使机组跳闸，但只要调整得当，将力挽狂澜，防止事故扩大。
         （2）这种情况的出现，大多汽包水位迅速上升，这时要立即解列自动，快速降低给水泵转速，减少给水量，紧紧监视汽包水位的上升数值。当汽包水位显示值的小数点后第二位数字开始回降时，立即以最的快速增加给水泵转速至最大，加大给水量，紧紧监视汽包水位的下降数值；当汽包水位显示值的小数点后第二位数字开始回升时，立即快速降低给水量；当给水量比当时的蒸汽流量低50t／h时，观察汽包水位的变化趋势进行微调，使水位的变化走向缓慢，最终稳定。
5.6 高加事故解列时汽包水位调整
         （1）高加事故解列后汽压的变化为先高后低，自动调节下水位的变化先低后高。在高加解列后，给水自动一般将给水泵转速加起后跳至手动，在随后的汽压下降过程中，负荷下降快，给水流量偏大，极易造成锅炉高水位跳闸。所以当汽包水位开始回升后，尽快根据蒸汽流量降低给水流量，保持汽包水位一50mm运行，直至水位稳定。
         （2）高加事故解列后，汽温波动大，减温水量波动大，对给水调节影响较大，此时汽包水位一定要专人调节，注意气压变化，作好超前调节。
         （3）水位调整不得大开大关，以免造成水位波动过大。
         （4）在高加事故解列后，一定要注意各参数的分析，若发现给水母管压力过高，给水流量快速下降，一般为给水中断，系统憋压，此时应立即进行判断，进行恢复。明显断水时，不得盲目增加给水泵转速，防止系统严重超压，造成设备损坏。
         （5）一般造成给水系统憋压的原因有三种：①锅炉主给水电动门误关，且15％旁路未开；②正常运行1号高加出口给水电动门就地误关；③事故情况下3号高加入口三通未切至旁路，1号高加出口门关闭等。
         （6）目前对高加出入口电动门的开关进行了逻辑闭锁，入口三通没有关到位时，出口电动门禁止闭，有效防止了给水中断，系统超压。但在高加列时，一定要立即检查给水三通阀的状态，防止头脱落等异常引起设备损坏。
5.7 锅炉断水干锅时的调整
         （1）高加投入、切除过程中，应加强给水流量视，防止锅炉断水，特别在高加投入时，应进行水，防止高加水侧无水投入后给水倒流造成锅炉水。
         （2）正常运行若发现水位突降时要立即对照所水位计，解列给水自动，增加给水泵转速，加大水流量，维持正常水位。
         （3）若是给水自动失灵时，应立即手动操作。
         （4）停止连续排污及定期排污。
         （5）给水压力低，经调整无效时，启动备用给泵。
         （6）若发现给水母管压力过高，给水流量快速下降，一般为给水中断，系统憋压，此时应立即进行判断，进行恢复，不得盲目增加给水泵转速，防止系统严重超压，造成设备损坏。
         （7）汽包水位低至一330mm，MFT动作，否则应手动MFT。
         （8）MFT后检查解列减温水正常，关闭连排及加药门，关闭吹灰气源，主汽管道疏水改为定时疏水方式，尽量减少汽水损失。
         （9）若给水能立即恢复，锅炉上水维持水位。
         （10）若锅炉失水时间大于10min时，关闭锅炉给水总阀及15％旁路，禁开省煤器再循环门，严禁向锅炉上水。
         （11）其它操作同MFT动作后处理。
         （12）给水系统恢复后，测量炉内水冷壁温度，小于369℃时，请示总工同意后锅炉上水。
         （13）者发生保护拒动，锅炉干烧，紧急停炉时，严禁上水。必须经金相分析，综合论证后，方可重新上水启动。
         （14）300Mw机组锅炉汽包内筒半径为889mm，正常零位为中心线以下120mm。因此汽包有效存水高度为769mm，水容积约为24m3。监视0位至一330mm水容积约为10.5m3，－330mm至汽包底部存水约13.5m3
5.8 锅炉满水时水位的调整
         （1）以就地水位计为准立即对照水位计，水位确实高时，解列给水自动降低给水泵转速，适当减小给水流量。
         （2）若汽动给水泵控制失灵，自动或手动均无法降低给水流量应停止其运行，并启动电动给水泵运行。
         （3）迅速开启汽包事故放水阀，水位恢复正常后关闭；必要时可加大连排，进行定排，水位正常后恢复。
         （4）汽包水位继续升高至十240nm，MFT动作，否则手动MFT。
         （5）关闭锅炉给水主电动阀及旁路门，注意防止给水管道超压。
         （6）开启省煤器再循环阀。
         （7）全关减温水门，开启过热器疏水门。
         （8）加强放水，注意水位出现。
         （9）其它操作同MFT动作后处理。
         （10）查明原因，因设备故障应及时联系检修处理。
         （11）水位正常后，请示值长后重新点火启动。
         （12）在正常停炉后汽包事故放水打至就地位进行炉高水位上水时，只能上至最高可见水位。并关闭上水电动门，减给水差压至最小，防止阀门内漏造成停炉后满水。
         （13）停炉后要进行低过壁温监视，发现过热器进水，要立即疏水。
         （14）启动前炉底加热投入后，事故放水必须打至远控，控制水位在一100～0mlm，防止锅炉满水。
         （15）启动前发生过热器进水时，要立即疏水，并在点火初期控制燃料量为最小，各部管壁温度正常后方可恢复正常升温升压速度。

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