2023年《安全管理》之蒸汽锅炉汽包水位控制的建议.docx

关于蒸汽锅炉汽包水位控制的建议    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，国家电力公司公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。电力平安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，局部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，给水流量偏大那么水位升高，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。大局部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， 以防止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，会有一局部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防止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，将使局部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。汽包炉严重满水那么汽包的汽水别离作用遭到破坏，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局部损坏，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平安的重要影响，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、蒸汽锅炉平安技术监察规程、固定式锅炉建造规程、电力行业标准锅炉运行导那么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，对直流炉那么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，最平安的方法是熄火处理；     (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。水位测量的根底是连通管原理，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。