240t/h煤粉炉汽包壁温差的控制及预防

电力18讯：    我厂＃3锅炉于1997年投产，采用杭州锅炉厂生产的NG/240-98-M16单汽包自然水循环固态排渣煤粉炉。投运以来，通过长时间的运行观察，无论是启炉还是停炉，均发现汽包上下壁温产生较大温差，特别是在停炉冷却过程中尤为突出，壁温差有时高达70－80℃，已严重危害汽包的寿命，影响锅炉的安全运行。必须采取合理措施加以预防和控制。为此，我们结合240t/h自然循环煤粉炉的实际情况，认真分析了锅炉汽包产生壁温差的原因过程，提出了切实可行的预防措施，效果明显。
1.汽包壁温差的危害

汽包壁温差将会导致汽包产生强大的热应力，根据应力计算公式，壁温差越大，产生的应力越大，对汽包的危害越大。汽包上部壁温的升高使得上壁金属欲伸长而被下部限制，因而受到轴向压应力，下部金属则受到轴向拉应力，这样将会使汽包趋向于拱背状的变形。同样，当汽包内壁温度高于外壁温度时，内壁由于温度高膨胀量大，将受到压缩应力；而外壁温度低膨胀量小，将受到拉伸应力，这样可能会使汽包壁和管座焊口产生裂纹损坏。总之，过大壁温差的产生，将会导致汽包的热应力增大，进而导致汽包受到损伤，减少汽包的使用寿命，影响锅炉的安全运行。

2.汽包壁温差产生的原因

汽包壁温差因锅炉的上水、启停等各阶段不同而产生的原因不同，现就各阶段产生壁温差的原因具体分析如下：

2.1锅炉上水时汽包壁温差产生的原因

    当锅炉上水时，来自零米疏水箱的合格除氧水经疏水泵首先进入管壁较薄的水冷壁、省煤器及集中下降管，最后进入汽包。因此，管壁首先被加热，而且温度上升较快，而汽包不但壁厚而且又是最后接触水，则加热温度上升就比较慢。当水进入汽包时，总是先与汽包下壁接触，故汽包水位以下壁温首先上升，造成汽包下部壁温高于上部壁温。另外，一定温度的给水进入汽包后，内壁温度随之升高，因汽包壁较厚，外部与环境接触，外表面温度上升的速度较内壁温升慢，从而形成了内外壁的温差。进水速度越快，产生的壁温差越大。

2.2锅炉升压过程中汽包壁温差 产生的原因

2.2.1上下壁温差产生的原因

升压初期，锅炉点火后投入炉内的燃料量很少，火焰在炉内的充满程度差，水冷壁受热不均，工质吸热量少，且在压力低时，工质的汽化潜热大，这时产生的蒸汽量很少，蒸发区内的自然水循环尚未正常建立，汽包内的水流动很慢或局部停滞，对汽包壁的放热系数很小，所以汽包下壁温升小。汽包上壁与饱和蒸汽接触，当压力升高时，饱和蒸汽遇到较冷的汽包壁便发生凝结放热，由于蒸汽凝结时的放热系数要比汽包下半部水的放热系数大几倍，上壁温度很快达到对应压力下的饱和温度，使汽包上壁温度大于下壁温度。另外，汽包升压速度越快，饱和温度升高也越快，产生的温差就越大。这样由最初上水时上部壁温低于下部很快变为高于下部壁温，因而形成了汽包壁温上部高，下部低的壁温差。

2.2.2内外壁温差产生的原因

汽包内壁直接与水和蒸汽接触，汽包内壁温度接近于水和蒸汽的饱和温度，而外壁温度的升高是由内壁导热所致，因汽包壁厚，导热需要一定时间，所以升压过程中，内壁温度随水和蒸汽饱和温度升高时，外壁温度的升高总是慢一些，造成了内外壁温差。升压速度越快，汽包内外壁温差就越大。

2.2.3沿汽包长度方向温差产生的原因

炉膛中水冷壁管子很多，不可能每个管子的受热量、吸热量完全相同，因此进入汽包各汽水混合物引入管中的蒸汽量也不同。这将导致沿汽包长度方向上，上部各处蒸汽流速不同，下部各处水流速度不同。于是上部各处和下部各处的放热系数都有差别，放热系数大的部位壁温高，放热系数小的部位壁温低，造成了壁温差。炉内燃烧不均匀程度越大，沿汽包方向壁温差越大。

2.3 在停炉冷却过程中汽包壁温差产生的原因         

在停炉过程中，锅炉进入降压和冷却阶段，汽包主要*内部工质进行冷却，由于汽包内炉水压力及对应的饱和温度逐渐下降，汽包下壁对炉水放热，使汽包壁很快冷却，而汽包上壁与蒸汽接触，在降压过程中放热系数较低，金属冷却缓慢，所以出现上部壁温大于下部壁温，造成温差。同时，由于汽包外壁敷设了保温材料，外壁温度的下降速度慢于内壁温度的下降速度，从而产生外高内低的壁温差。如降压速度越快，则温差越大，特别是当压力降到低值时，将出现较大的温差。

3控制汽包壁温差的预防措施

3.1锅炉上水时严格按要求控制上水温度和上水速度。冷态锅炉上水温度一般不超过75℃，未冷却的锅炉上水温度与汽包壁温差不超过40℃。一般规定上水时间夏季不少于2 h，冬季不少于4 h，若上水温度与汽包壁温差小于40℃时，可适当加快上水速度。

3.2 点火升压过程中控制汽包壁温差措施

点火升压初期由于锅炉燃烧较弱，炉内火焰充满程度差，受热面受热不均匀，自然水循环尚未建立或不