600mw机组汽包水位偏差分析及整改措施

600MW 机组汽包水位偏差分析及整改措施

发表时间:2010-2-8作者：刘卫国1 黄河1 孙长生2

摘要：汽包水位保持在正常范围内，是发电机组安全运行的重要保证。汽包水位偏差是600MW 机组普遍存在的影响机组安全稳定运行的重大隐患。国华宁海电厂1 号锅炉汽包水位两侧偏差较大，两侧水位正常运行时偏差达到60mm，不符合二十五项反措要求，因此1 号机组汽包水位偏差问题被列为

0 引言

浙江国华浙能发电有限公司一期建设工程4×600MW 国产亚临界燃煤汽轮发电机组的锅炉设备采用上海锅炉厂有限公司生产的亚临界参数、控制循环、四角切向燃烧、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、半露天布置、全钢构架的Π型汽包炉，锅炉型号为SG－2028/，系引进美国CE 公司燃烧技术产品。锅炉汽包内径为1743mm，外径2149mm，沿筒身长度方向布置6 根大直径下降管，炉水由汇合集箱汇合后，分别接至布置于炉前的三台低压头循环泵。每台循环泵有二只出口阀，再由出口阀通过6 根连接管引入水冷壁下部环形集箱，在环形集箱内水冷壁入口处均装有节流圈。汽包水位测量系统配置5 套低置差压液位计、2 套云母水位计和1 套全量程电接点液位计，其中汽包左侧布置3 套低置差压液位计和1 套云母水位计，汽包右侧布置2 套低置差压液位计、1 套云母水位计和1 套全量程电接点液位计。

保持锅炉汽包水位在正常范围内是锅炉运行的一项重要的安全性指标。由于负荷、燃烧工况及给水流量的变化，汽包水位会经常变化。众所周知，水位过高或急剧波动会引起蒸汽品质恶化和带水，造成受热面结盐，严重时会导致汽轮机水冲击振动、叶片损坏；水位过低会引起排污失效，炉内加药进入蒸汽，甚至引起下降管带汽，影响炉水循环工况，造成炉管大面积爆破。由于汽包水位测量和控制问题而造成的上述恶性事故的情况时有发生，严重影响火电厂运行的安全性。

#1 锅炉汽包水位存在偏差，在进行汽包水位试验时，水位计最大偏差为193mm，最小为71mm，不符合《防止电力生产重大事故的二十五项要求》第条中“按规程要求对汽包水位计进行零位校验。当各水位计偏差大于30mm 时，就立即汇报，并查明原因...”的相关规定。

1 汽包水位偏差影响因素分析

汽包实际水位偏差的影响理论分析

汽包实际水位偏差，表现在汽包左右两侧水位的偏差，主要由于炉膛燃烧和汽水循环系统不平衡引起。1）锅炉燃烧工况的影响

锅炉燃烧工况对汽包实际水位偏差的影响，主要表现在炉膛内火焰中心偏移、火焰中心高度变化引起的两侧水冷壁吸热不均衡，或炉膛出口两侧烟温偏差引起的两侧再热器、过热器吸热不均衡，从而导致的两侧汽包实际水位偏差。可能存在的主要影响因素有：

●炉内空气动力场影响。由于一、二次风不均衡或气流刚性影响，导致炉膛四角切圆燃烧偏移，水冷壁局部结焦等。

●磨煤机组影响。由于磨煤机组变化导致的炉内火焰中心高度变化，或单台磨煤机的四角一次风流量偏差导致的火焰中心偏移，水冷壁局部结焦等。

●炉膛水冷壁结焦影响。由于炉膛水冷壁局部结焦，导致两侧水冷壁吸热不均。

●吹灰方式影响。由于吹灰器同侧对吹后，水冷壁焦块脱落瞬间导致的两侧水冷壁吸热不均。

●燃烧器摆角影响。由于可能存在的四角燃烧器摆角不同步，导致炉膛火焰中心偏移。

二次风门调整影响。主要体现在可能存在的二次风不均衡或气流刚性的影响所导致的四角切圆不符合设计要求，或OFA 调节不均所导致的两侧烟温偏差不符合设计要求。

2）锅炉汽水循环系统不平衡的影响。

● 炉水泵出力差异。

● 水冷壁流量分配不均。

● 汽包汽水分离装置结垢，汽水分离不均匀。

● 锅炉给水分配不均。

汽包实际水位偏差的影响试验

为了验证锅炉运行工况变化对汽包水位偏差的影响，在1 号炉进行在不同的运行氧量、负荷、燃烧器摆角、不同燃烧器投运层数方式下，利用炉膛水冷壁四周观察孔或吹灰孔，采用专用的热流测量装置，测量四周水冷壁的热流分布，同时监测锅炉尾部左右侧烟道氧量、飞灰含碳量和记录运行相关参数，从而获得＃1 锅炉燃烧工况变化与汽包水位偏差的关系。具体如下：

1）燃烧器摆角试验表明，正常运行时炉膛燃烧火焰中心居中度良好，略有偏左侧墙#1角迹象，但不严重（与水位B 侧略偏高相符），摆动角度考察时，#1 角下摆和#2角上摆影响最明显，表明摆动此角度对炉内燃烧影响较大，最大偏差大于100mm，其他摆角水位也有明显变化，但影响幅度较小。两种磨煤机组合的吻合度较好，有明显的重复性。

2）贴壁烟气成分分析表明，贴壁处氧量多数情况低于%，而CO 含量大于3000ppm，有明显的气流贴壁现象。

3）燃烧器挡板试验表明

● OFA、FF、EF 开度不宜太小，在35%开度情况下水位偏差，汽温偏差、烟气温度偏差加大。

● 在#1、#3 角75%和#2、#4 角35%和#1、#2 角75%和#3、#4 角35%情况下，效果最合适：两侧氧量、烟气温度和蒸汽壁温偏差均较小，水位偏差也较小，此试验也部分表明切圆略偏向于左侧墙。

● 挡板开度试验表明：OF、FF 风门关小与BC 层风门挡板开大有相似的效果，两者均可以达到加强炉内气流的旋转强度的目的，随着旋转强度的增加，总体表现为整体汽温降低、各级受热面汽温和烟气温度偏差有加大趋势。

4）运行观察和吹灰试验表明，发现炉膛区域的吹灰对水位的影响较大，最大时两侧水位偏差接近100mm，主要原因可能是炉膛区域吹灰对局部的煤粉燃烧和水冷壁换热产生不可忽略的影响。

● 燃烧器区域（22M 和36M 标高）处的吹灰影响明显，特别是22M 标高处影响最大（7、2；9、10；17、

18 短吹）（1、2 长吹），两侧水位偏差最大影响达到了80mm，吹灰后汽包水位很快恢复到正常值。

● 非燃烧器区域（39M、42M、46M 标高）的吹灰影响较小，两侧水位偏差的波动范围不超过50mm，正对吹方式和斜对吹方式差别不大,斜对吹方式稍优。

● 通过改变吹灰程控试验可看出，当炉膛比较干净时，吹灰器吹灰对汽包水位的影响较小，两侧偏差一般均小于50mm，表明吹灰时偶现水位偏大，不一定是吹灰导致燃烧不稳，更可能是因为吹灰时产生的其他副作用导致的结果。

5）炉内空气动力场试验：

● 一次风煤粉管均匀性测定

#1 锅炉同一台磨煤机四根煤粉管内的风速可以通过调节每根煤粉管上的节流圈调整均匀性。从一次风风速测量情况看，D、E、F 磨在第一次测量不均匀，＃3、4 角流量偏低，通过锅炉水冷壁结焦情况检查，