对高压锅炉汽包水位的分析及运行中的控制探讨

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1 概述
　　
　　在锅炉运行中,汽包水位正常与否是锅炉及汽轮机安全运行的重要条件之一。事实证明,在各项操作如升压、并汽、带负荷、正常运行乃至停炉中,由于汽包水位的失控造成的事故屡见不鲜,给单位造成严重的经济损失。
　　
　　2 汽包水位运行工况
　　
　　汽包内部汽水空间是没有明显分界面的,但在运行中观察汽包水位时,往往把汽包内部看成是汽水两空间。汽空间被蒸汽所充满,水空间被饱和水所占有。
　　2.1 汽包实际水位运行工况的不稳定
　　汽包内部水位很不稳定,汽水混合物有从水面引入汽包的,也有从水下引入汽包的,汽水混合物冲击着炉水,使水面形成波浪,同时汽包工作压力不断波动,致使水冷壁中的水沸腾,起始位置不断下降或升高。
　　2.2 汽水没有明显的分界面
　　在炉水中含有着汽泡,这些汽泡在接近水面处多,而汽包底部少,由底部到水面,水中的蒸汽含量逐渐增加,水份含量则减少,即炉水的重度自上而下逐渐减小,炉水的表面并没有明显界线。
　　2.3 沿汽包轴面水位分布情况
　　由于汽包沿轴向引入汽水混合物不相等,而造成汽包两端水位偏低,中部有明显的凸起,实际有时炉水含盐量高,导致盐段水位高于净段,也有时出现两端高的现象。对于高压锅炉汽包中部凸起高度可达100mm以上。
　　
　　3 汽包水位的几个概念
　　
　　3.1 实际水位
　　以汽包内部工况分析,从汽包内湿份分布曲线看是找不到汽水空间相连的部位,但可以找到重度变化最快的点,这个点便定为汽包的实际水位,实际水位是决定蒸汽品质的重要参数。
　　3.2 重量水位
　　在实际水位线以下的炉水中含有一定数量的饱和蒸汽,它们的平均重度水平为汽包压力下的饱和水重度。假定汽包在瞬间与给水系统隔绝,汽包水空间中的蒸汽和汽泡都跑到汽空间,汽空间的水滴出落到水空间中,这时的水位为汽包的重量水位。
　　3.3 指示水位
　　从云母水面计看到的水位为指示水位。由于云母水面计的散热使水面计中的水柱的重度增加,而使指示值偏低。
　　3.4 虚假水位
　　虚假水位指不真实水位。由于外界原因使汽包压力突降,炉水饱和温度下降到压力较低的饱和温度,此时炉水将大量放出热量进行蒸发汽化。于是炉水内部的汽泡增加,汽水混合物体积膨胀,促使水位很快上升形成虚假水位。
　　
　　4 影响汽包水位变化的因素分析
　　
　　汽包水位在锅炉运行中是经常变化的,引起水位改变的根本原因一是在于物质平衡遭到破坏,即给水与蒸发量等的不平衡。二是工质状态发生变化,如炉内放热量的改变,将引起蒸汽压力和饱和温度的变化,从而使水和蒸汽比容以及水容积中蒸汽泡数量发生变化,由此引起水位变化。
　　根据上述引起水位变化的根本原因可以归纳出影响水位变化的主要原因有锅炉负荷、燃烧工况及给水压力等。
　　4.1 锅炉负荷因素影响水位变化的分析
　　蒸汽是给水进入锅炉以后逐渐受热汽化而产生的。当负荷变化时,将引起蒸发受热面中水的消耗量发生变化,因而必然会引起汽包水位发生变化。负荷增加如果给水量不变或者不能及时的相应增加,则蒸发设备中的水量逐渐被消耗,其最终结果将使水位下降,反之将使水位上升。
　　在实际中,当锅炉工况变动时,只要引起工质状态发生改变时就会出现“虚假水位”现象。在锅炉负荷的变化幅度和变化速度都很大时,则“虚假水位”的现象就比较明显。
　　4.2 燃烧工况变化因素影响水位的分析
　　在外界负荷不变的情况下,燃烧强化时水位将暂时上升然后又下降。燃烧减弱时,水位暂降低然后又升高。这是因为燃烧工况的改变使炉内放热量改变而引起工质状态发生变化所至。
　　4.3 对给水压力因素影响水位的分析
　　假如运行中锅炉的给水压力发生变化,由于给水门开度没做相应改变,给水量将发生相应的变化,从而破坏了给水与蒸发的平衡关系,引起汽包水位的波动。如给水压力升高,将使给水量增加,水位升高。反之给水压力下降,给水量减少,水位降低。
　　4.4 其它影响水位变化的因素
如:排汽量的增加、炉管漏泄或爆管都将直接影响锅炉水位,有的较明显,有的不明显,主要看扰动量大小。
　　
　　5 对汽包水位的控制调节
　　
　　5.1 锅炉启动中水位的控制
　　锅炉在启炉点火升压过程中,工况变化较多,如燃烧不稳。随着汽温汽压的升高,排污量的改变,下部联箱的放水,这些工况的变化都会对水位产生不同程度的影响。因此时水位调节器不能投入,须手动控制,因此对水位的控制就要特别加强,并由专人监视汽包水面计的指示,并加强对照。
　　在锅炉升压过程中水位的控制和调节应密切配合各工况变化来进行,具体分为以下几个阶段:
　　(1)点火升压初期
　　点火初期炉水逐渐受热、汽化,容积膨胀,水位逐渐升高,但此时还要继续排污(为使水冷壁受热均匀),因此应根据排污量的多少和水位变化的情况,决定是否进行补水。
　　(2)点火升压中期
　　随着锅炉汽温汽压的升高及排汽量的增加(供点火管路排大气或滑参数启机)应及时增加给水量,此期间在增加燃料量时应缓慢进行,做好预见性调整,防止水位降低。
　　(3)升压过程的后期
　　在升压后期有两项主要工作,一是大修后或新安装的锅炉要进行安全门定铊,二是并汽。
　　已运行的高压锅炉大修后安全门定铊一般用改变燃料量及排污量来控制压力。对新安装的大型锅炉在投运时,安全门定铊主安全门要动作,造成大量蒸汽突然外排,此时汽压会迅速降低,而引起严重的虚假水位现象。
　　(4)锅炉在带负荷过程中水位的控制
　　带负荷过程中,应根据送汽量的增加,逐渐增加给水量,根据水量的大小,决定是用点火旁路、低负荷旁路和主给水调节门,以满足锅炉的供水,保持正常水位。
　　5.2 对虚假水位的控制
　　当外界负荷急剧增加时,起初水位上升,这时运行人员应当明确从蒸发量与给水量的不平衡情况来看蒸发量大于给水量,因而这时水位上升的现象是暂时的,不可能无止境上升,而且很快就会下降。因而切不可立即关小给水门,应当做好强化燃烧和恢复水位的准备。然后待水位开始下降时增加给水量,使其与蒸发量相适应,恢复正常水位。