大型锅炉汽包壁温差控制方法

1、汽包壁温差产生的原因 进入锅炉的水具有一定的温度，水进入汽包后首先与汽包下部接触，如果水温低于汽

包壁温，则容易导致汽包下壁以及下壁的内壁先降温，从而使汽包上壁温度高、下壁温度 低，内壁温度低、外壁温度高，这种现象常在机组温态、热态或极热态启动时发生。如果 水温高于汽包的壁温，则汽包下壁以及下壁的内壁先升温，这样则使汽包上壁温度低、下 壁温度高，内壁温度高、外壁温度低。

点火升压阶段，随着压力的升高，炉水和蒸汽的温度也随之升高，汽包的下半部被炉 水加热，而上半部被蒸汽加热，虽然炉水温度和蒸汽温度在升温过程中基本相同，但是由 于蒸汽的放热系数比水的放热系数大 2～3 倍，所以上部汽包壁的温升要远远高于下部汽 包壁的温升，升压速度越快，产生的壁温差就越大。另外，停炉冷却后，伴随着汽包压力 的下降，汽包内饱和蒸汽被上部汽包壁加热后成为过热蒸汽，过热蒸汽较饱和蒸汽密度 小，在汽包上部内壁形成一层过热蒸汽的保护膜，过热蒸汽的导热性能差，且不能形成对 流换热，导致上汽包壁温冷却很慢，而下汽包壁接触的是炉水，仍在构成自然循环，冷却 较快。所以，在停炉过程中上半部分温度高，下半部分温度低。

国产亚临界 300MW 机组锅炉汽包壁厚在 140～160mm 之间，汽包内水和蒸汽的饱 和温度随着压力升高而升高，与水和蒸汽接触的汽包内壁温度接近饱和温度，但外壁则是 靠汽包壁金属导热而升高，使内、外壁产生传热温差。

在锅炉启动初期，锅炉内水循环比较弱，汽包内水流缓慢，在炉膛受热较弱局部甚至 出现循环停滞区，这部分停滞区水温明显偏低，而蒸汽在汽包内的蒸汽空间传热相对较均 匀，使汽包上、下壁温差进一步增大。当省煤器再循环阀不严密时，在启动过程中向锅炉 补充给水时，一部分低温水不经过省煤器而直接进入汽包，导致汽包壁温差增大。

2、汽包壁温差的控制 锅炉上水阶段的汽包壁温差主要通过控制上水温度和上水速度实现。锅炉在冷态时，

必须严格控制上水温度与汽包壁金属温差不大于 40℃。在有条件时，尽量采用正温差， 这样一方面对膨胀和缩短启动时间有利，更重要的是可以补偿停炉期间省煤器过冷导致 给水经过省煤器后温度的下降。

有的给水经过省煤器的温降可以达到 40℃～60℃，特别是在省煤器爆管导致的紧急 停炉和汽包壁温较高的情况下，为了检修需要，不断对省煤器处鼓风，导致处于尾部烟道的省煤器完全冷却，上水时，省煤器周围空气温度只有 10℃～30℃，上水温度应考虑省 煤器温降的问题。

另外，锅炉上水的速度越快产生的温差相应就越大，因此上水速度也必须加以控制， 一般规定夏季上水时间不少于 2h，冬季不少于 4h。若上水温度与汽包壁温差小于 40℃ 时，可适当加快上水速度，反之，则应减慢上水速度。

运行中只要能准确地监视汽包沿长度方向若干截面的上、下壁温差和内、外壁温差， 控制好汽包压力变化率，监测给水温度，汽包就能安全稳定运行。国内的大型机组一般仅 在下降管和饱和蒸汽管安装温度测点，通过监测其外壁温度来推测汽包壁温差状况

（1）启动初阶段及稳定运行阶段，蒸汽引出管外壁温度与汽包上内壁温度差很小， 可以用前者代替后者，也可以用当时汽包压力对应的饱和蒸汽温度来代替汽包上内壁温 度。

（2）在启动初阶段及稳定运行阶段，尤其在先经底部蒸汽加热的点火启动的初阶段， 集中下降管外壁温度与汽包下部内表面温度差很小，可以用前者代替后者。

（3）停炉过程中，蒸汽引出管的外壁温度与当时压力下的饱和温度差很小，可以用 前者代替后者。

（4）在停炉到锅炉放水，集中下降管外壁温度与汽包下部内壁温度差很小，可以用 前者代替后者。

实践证明，汽包上、下壁温差、内、外壁温差只要不大于 50℃，产生的附加温差热 应力将不会对汽包造成破坏。停炉过程尽量采用滑参数停机，避免全压停机。在滑参数停 炉过程中，根据汽包壁温差的情况控制汽压的下降速度，如发现汽包壁温差超标或汽包壁 温差的产生速度加快，则减慢降压速度，并根据当时的情况，尽量滑至更低的参数后停炉。 在停炉之前，如果汽包壁温差偏大，则在熄火前维持低参数运行一段时间，消除在滑参数 停炉形成的部分汽包壁温差。

避免带压放水或降低放水时的压力。汽包放水压力在 0.5～0.8MPa，放水时先放水， 后放汽，即先开省煤器放水，再开定排、加热各阀，最后开一次汽疏水及空气阀。

另外，在放水期间不强制通风可有效地控制汽包壁温度差不超过 35℃。根据实际情 况，冬季放水时的压力可以取上限，夏季放水压力可以取下限。有的机组在放水后 30～ 40min 汽包上、下壁温差迅速上升，甚至可以达到 70～90℃。由于汽包放水后形成的壁 温差大小和放水时的压力有关，所以降低放水压力可以有效降低放水后形成的壁温差。

但是，过低的放水压力不利于锅炉的烘干防腐，所以选择合适的放水压力非常重要。 通常规定放水压力在 0.49～0.78MPa 之间，各机组可以根据停炉后汽包壁温的实际情况 和放水后的实际烘干情况确定放水压力。

此外，放水的速度对汽包壁温差也有一定的影响，放水速度较快易产生壁温差。对于 汽包压力在 0.5～0.8MPa 放水不能满足汽包壁温要求，而低压力又不能满足烘干要求的 机组，则应采用充氮保养或低压放水后引入邻炉热烟气进行干燥。

保证锅炉汽水系统、风烟系统严密性以及避免锅炉急剧冷却。锅炉熄火停炉后，炉内 温度往往还很高，锅炉的储热很大，而锅炉的冷却主要是靠受热面与空气之间的对流换 热，漏入炉膛的冷空气受热后通过烟囱排入大气。锅炉的储热量越多，通风量越大，则冷 却、降温的速度就越快。

因此，当锅炉停炉后，在锅炉经过充分通风(一般需 3～5min)将受热面吹扫干净后， 应停引、送风机，关闭风、烟、粉系统所有的风门挡板；检查锅炉各看火门、打焦孔等门 孔应关闭；检查捞渣机水封及上水封槽水封应正常，否则进行补水至正常；检查汽水系统 各阀门(包括疏水阀)应关闭严密。

尽量维持汽包在高水位运行，减少补水的次数。锅炉停炉后由于锅炉不断被冷却，汽 压逐渐降低，随着工质的不断消耗，造成汽包水位下降。300MW 机组锅炉汽包内径为 1600～1800mm，汽包长度为 20000～22000mm 左右，水位计零位一般取汽包中心线或 以下，所以若汽包满水，即一般意义上的 300mm，实际上汽包上侧还有大概 500mm 的 空间，这样保持给水 300t/h 的流量 2～3min(具体流量和时间因机组而异)，就能使汽包内 的水充分接触到汽包内上壁而不溢流至过热器。

当水位降到-50mm 时，再按照同样的方法给锅炉上水，可以有效减少锅炉上水的次 数。锅炉停炉后，由于炉内温度、炉水温度仍然很高，在锅炉上水时应继续投入除氧器加 热装置，如果辅汽压力允许，应尽量提高给水温度，减少水温与汽包壁的温差。

过热器和再热器爆管后若机组无法继续运行则停炉，保持一组送、引风机运行，保持 20%左右的总风量，炉膛负压维持在正常值即可，维持汽包水位正常，尽量减少强制通风 和自然通风的时间。

省煤器和水冷壁爆管后，若水位无法维持则停炉，保持一组送、引风机运行，保持 20%左右的总风量，炉膛负压维持在正常值即可，尽量减少强制通风和自然通风的时间。 3、总结 汽包的热应力主要由汽包内、外壁温差和上、下壁温差引起，通过采取合理的机组启动和停炉措施，可以有效控制汽包壁温在合适的范围，从而减小热应力对汽包产生的危 害，保证机组安全稳定运行。