关于蒸汽锅炉汽包水位控制的建议

安全管理编号：LX-FS-A65796 关于蒸汽锅炉汽包水位控制的建议

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关于蒸汽锅炉汽包水位控制的建议

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1997-12-16，1台SG-1025/18.3锅炉发生了缺水干锅，汽包低水位保护拒动，导致水冷壁大面积变形、多处爆管的事故。此后，国家电力公司颁布的《防止电力生产重大事故的25项重点要求》列出了防止锅炉缺、满水事故的要求，又编写了辅导教材。《电力安全技术》杂志相继发表了一些与之相关的文章，其中《汽包全充水启动》一文提出全充水启动以解决启动中汽包温差控制的建议，部分内容涉及对《电站锅炉监察规程》的理解与执行。笔者对锅炉汽包水位控制的建议如下。

1 水位控制的意义

蒸汽锅炉水位是锅炉运行控制的重要参数之一，稳定工况下，撇开假水位因素，汽包水位的升降标志锅炉给水(包括减温水)流量与蒸汽流量的平衡状况，给水流量偏大则水位升高，反之亦然。广义的水位控制可以包括直流炉中间点温度的控制以及超临界、超超临界锅炉相变点位置的控制，因为它们都标志着对给水与蒸汽流量平衡的控制，决定着省煤器、蒸发受热面(或高比热区)和过热器的分界线，只是直流炉不存在假水位问题，而以其界面的变动显示其动态不平衡。

从水转变为汽有一个过程，管内介质汽化的同时发生膨胀，贮水量减少，这种现象称为汽水膨胀，它表现为汽包水位波动，这也常常是亚临界直流炉产生脉动的重要原因之一。大部分假水位问题与水冷壁管贮水量变化有关，在讨论水位控制时必须重视汽水膨

胀问题。

汽包炉控制水位的目的主要是控制循环倍率，

以避免出现蒸干及高热负荷区域的膜态沸腾；亚临界参数直流炉在转入纯直流状态后，会有一部分受热面内的介质是质量含汽量在0.8以上的双相介质，如果它进入高热负荷区或需要控制管间温差的膜式壁部位，就可能导致受热面变形；对于超临界锅炉，控制高比热区的工作区域也是避免过高温差应力的关键。汽水双相介质在集箱中有分配均匀性问题，没有适当的措施必然会扩大集箱下游管排的温度偏差，并由此产生管排变形。

一般情况下，正确处理缺、满水异常，包括实施紧急停用，并不构成对设备的损伤。但在汽包炉严重缺水、干锅时，将使部分水冷壁管内工质的质量含汽量升高，出现蒸干现象并使管壁温度升高，而膜式壁

的结构决定了其热膨胀互相牵制，从而导致水冷壁翘曲变形，炉壁密封破坏，如果此时炉膛温度足够高，甚至没有熄火，水冷壁可能发生爆管；而当汽包无水或无法判断汽包水位时，继续给水将有可能使厚壁汽包受到有害的热冲击。汽包炉严重满水则汽包的汽水分离作用遭到破坏，大量湿蒸汽进入过热器，使管间温差增大，严重时导致管排变形，固结件损坏，但更主要的威胁是汽温骤降导致汽机通流部分损坏，同时对主蒸汽管道造成热冲击。随着锅炉容量的增大，其相对贮能率下降，使参数变化的速率加快，必然要求提高参数控制的灵敏度，其中汽包水位的控制要求尤其严格。

2 关于水位控制的相关规定

由于汽包水位对蒸汽锅炉安全的重要影响，世界各国的锅炉监察规程对于汽包水位控制都有相应规

定，其中包括水位监视、水位控制和水位保护3个方面。我国《电力工业锅炉压力容器监察规程》、《蒸汽锅炉安全技术监察规程》、《固定式锅炉建造规程》、电力行业标准《锅炉运行导则》和《防止电力生产重大事故的25项重点要求》等文件对这方面的规定主要有：

(1) 运行中锅炉至少配置2台彼此独立的就地水位表和2台远传水位计，当就地水位表故障退出，有2台远传水位计可靠工作时，锅炉可允许短时间继续运行；

(2) 远传水位表显示必须定期以直读式水位表的显示为准加以比较，以便及时发现问题，但玻璃、云母、牛眼、电极、磁性翻板等就地水位表的水柱，因其温度低于饱和温度，不能完全代表汽包真实重力水位，差值是水柱温度、水柱高度与汽包压力的函数，

因此需要先明确校验点，确定修正值后才能指导常规的水位计校对工作；

(3) 锅炉点火前汽包水位宜控制在最低水位，以备汽水膨胀时水位上升，减少蒸汽带水并减少热损失；

(4) 锅炉低水位保护装置的投入是锅炉启动的必备条件，对直流炉则是中间点温度高和断水保护；

(5) 水位保护动作值由制造商提供，但必须在可测量、可监视范围之内，汽包水位低于水位表可见水位时，最安全的方法是熄火处理；

(6) 为确保保护装置正确动作，锅炉点火前必须进行试验；

(7) 为保证水位指示正确，不出现虚假水位，水位表计汽水连接管的走向及管径须符合要求，并确保在水位表计进行冲洗时不互相干扰。

现在的问题是：

(1) 汽包水位测量问题。水位测量的基础是连通管原理，测量结果与汽包压力、水柱(表管)温度有关，必须通过压力、温度修正后才能得到汽包的真实重力水位。现有的各种水位计，有的不能连续测量因而不能用于自动调节，有的比较难以实施压力修正，有的又因表管温度的实际情况不清，无法进行正确的温度修正。虽然差压水位计接入DCS控制系统较易实现压力、温度的自动修正，但修正方法不当以及冷凝罐内水面未能控制也影响其测量准确性，反映出的现象是各表计的指示偏差大，使运行人员无所适从；

(2) 《防止电力生产重大事故的25项重点要求》及其辅导材料的某些提法没有得到理解与贯彻。

3 几点建议

根据以上情况，参照国内外规程的规定，提出以