锅炉汽包水位优化调整研究

锅炉汽包水位优化调整研究
刘辉大唐鲁北发电有限责任公司（山东省无棣县埕口镇251909）
[中文摘要]：对汽包锅炉运行中水位变化机理进行了阐述，提出了汽包水位调整技术的优化方案，对汽包水位调整的一些关键问题从不同角度进行了分析，为运行实际操作提供了科学的理论依据和技术支持。

[英文摘要]：Drum boiler operation of the mechanism of variation of elaborated, puts forward the drum water level adjustment technology optimization scheme, drum water level adjustment of some of the key problems are analyzed from different angles, as operation practical operation provides scientific theory and technical support.
[关键词]：
一、前言
汽包水位是锅炉运行中的一个重要参数，它间接地表示了锅炉负荷和给水的平衡关系。

维持水位是保证汽轮机和锅炉安全运行的重要条件。

锅炉汽包水位若调整不当，将造成两种水位事故，一种是汽包满水事故，指汽包水位严重超过正常运行的上限值，使锅炉蒸汽严重带水，蒸汽温度急剧下降，发生水冲击，损坏管道和汽轮机设备。

另一种是汽包缺水事故，指锅炉水位低于维持正常水循环的最低水位，蒸汽温度急剧上升，水冷壁得不到充分冷却而过热爆管。

通过科学分析，优化水位调整技术，对发电机组的安全生产具有重要意义。

二、给水控制的要求
目前，随着锅炉参数的提高和容量的不断扩大，对给水控制也提出了更高的要求，其主要原因是：
1.锅炉容量增大，但汽包体积相对减小，使得汽包的蓄水量和蒸发面积减少，从而加快了汽包水位的变化速度。

2.锅炉容量的增大，显著地提高了锅炉蒸发受热面的热负荷，加剧了锅炉负荷变化对水位的影响。

3.提高了锅炉的工作压力，使给水调节阀和给水管道系统相应复杂，调节阀的流量特性更不易满足控制系统的要求。

由此可见，要满足高参数、大容量锅炉水位的调节要求，给水系统必然采用自动控制，并且此系统非常复杂而完善。

现在大容量机组多采用单冲量和多冲量调节系统组成的给水控制系统。

单冲量调节系统主要用于锅炉点火、升温升压和代低负荷时。

机组30%额定负荷以上都切为三冲量调节系统。

三、汽包水位变化的机理
1.锅炉启动过程的水位变化
锅炉投入炉底部加热后，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当，汽包水位无大的变化。

当大油枪增投至两支及以上或启动一台制粉系统时，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。

机组开大旁路和冲转时，由于用汽量突然增大，汽包压力下降，炉水中气泡数量增多，促使汽包水位迅速上升，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增加汽包水位会迅速回落。

机组并网后升负荷，给水主旁路切换时，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.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。

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。

3.高加事故解列后汽包水位的变化
高加事故解列，就是汽轮机的六、七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引起的炉水温度降低，水位将先低后高。

4.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，这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。

四、优化水位调整技术。

1.《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》规定：对于过热器出口压力在13.5MPA 以上的锅炉，其汽包水位计应以差压式（带压力修正回路）水位计为基准。

因此运行中水位调整应以差压式水位计为准，并参照就地双色水位计、磁翻板水位计以及电接点水位计的指示值。

2.锅炉启动过程中汽包水位的调整
1）锅炉冷态启动上水正常，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。

2）锅炉点火后，由于给水流量太小，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50～80t／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。

3)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。

当汽包水位显示值停止上升，一开始下降时，立即加大给水流量。

当汽包水位再一次开始上升时，立即将给水流量降至平衡值，稳定汽包水位。

4）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。

5）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。

3.锅炉正常运行中汽包水位的调整
1）正常运行时，保持给水压力高于汽包压力 1．5～2．OMpa，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Omm 时自动关闭事故放水阀。

汽包水位允许高限为+120mm(报警)，低限-180mm (报警)，汽包水位达+240mm或一330mm时MFr动作紧急停炉。

2）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。

3）在任何情况下，水位调节必须有专人负责调节，并且有l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差压水位计为准，在事故或差压水位计故障情况下应以就地双色水位计为准。

4）在监视水位时，必须注意给水流量和蒸汽流量保持平衡，辨别“虚假水位”现象，掌握水位变化的规律和给水调节门的调节特性。

4.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，这时要立即解列给水自动，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。

当汽包水位显示值刚开始回降时，立即以最快的速度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偏差不大时，观察汽包水位的变化趋势进行微调，使水位的变化走向平稳，最终稳定。

5.锅炉严重缺水时的调整
1）高加投入、切除过程中，应加强给水流量监视，防止锅炉断水，特别在高加投入时，应进行注水，防止高加水侧无水投入后给水倒流造成锅炉断水。

2）正常运行若发现水位突降时要立即对照所有水位计，解列给水自动，增加给水泵转速，加大给水流量，维持正常水位。

3）若是给水自动失灵时，应立即手动操作。

停止连续排污及定期排污。

4）给水压力低，经调整无效时，启动备用给水泵。

5）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。

6）汽包水位低至～330mm，锅炉MFT动作，否则应手动 MFT。

7）若锅炉失水时间较长时，关闭锅炉给水主旁路，禁开省煤器再循环门，严禁向锅炉上水。

给水系统恢复后，测量炉内水冷壁温度，请示总工同意后锅炉上水。

8）若发生保护拒动，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。

6.锅炉满水时水位的调整
1）立即对照就地水位计，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）若给水自动控制失灵，立即手动调节，必要时停止1台给水泵运行。

3）水位继续升高，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+240mm，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。

开启省煤器再循环阀。

全关减温水门，开启过热器疏水门。

6）加强放水，注意水位出现。

水位正常后，请示值长后重新点火启动。

7）停炉后要进行低过壁温监视，发现过热器进水，要立即疏水。

五、结论。

大容量锅炉汽包水位的变化速度是很快的。

由于容量的增加，汽包的相对水容积减少，调整不当很容易造成缺满水事故，因此，锅炉运行中保持水位正常是一项极为重要的工作，绝对不能有丝毫的疏忽大意。

影响汽包水位变化的因素很多，正常运行中应认真监视各项参数及工况的变化，及时进行有关的调节，将调节工作做在水位变化之前，一旦发生水位变化
时，应迅速查明引起水位变化的原因，及时分析判断汽包水位的变化趋势和进行必要的调节，保证汽包水位的稳定运行。