浅谈130t/h燃气锅炉汽包壁温差产生的原因及控制措施

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　　摘 要:汽包壁温差影响锅炉的安全运行，对引起汽包壁温差的原因进行了分析，并阐述了控制措施，提高了设备稳定性。
　　关键词:汽包壁；温差；热应力；给水温度；升压速度
　　
　　莱钢能源动力厂型钢锅炉车间共有3台130t/h燃气锅炉，锅炉启动、停炉过程中经常出现壁温差过大导致汽包热应力过大的现象，如果热应力在某一部位集中，接近或超过汽包材质的屈服强度时，汽包壁容易形成裂纹，扩大到一定程度汽包将被破坏，不仅影响了汽包的使用寿命，更影响了锅炉的安全运行。
　　
　　1.汽包壁温差产生的原因
　　
　　2010年，车间管理技术人员通过对130t/h燃气锅炉的汽包结构及锅炉启停过程中的操作进行了分析，得出导致汽包产生壁温差的原因如下：
　　1.1汽包壁较厚,膨胀较慢,而连接在汽包壁上的管子壁较薄,膨胀较快。若进水温度过高或进水速度过快,将造成膨胀不均,使焊口发生裂缝,造成设备损坏。
　　1.2当给水进入汽包时,总是与汽包下壁接触,给水温度与汽包温度差值过大时内外壁间将产生较大的膨胀差,给汽包造成较大的附加应力,引起汽包变形,严重时产生裂缝。
　　1.3锅炉启动前上水温度过高。冷态锅炉的进水温度一般不大于80℃,以使进入汽包的给水温度与汽包壁温度的差值不大于40℃；因莱钢能源动力厂3台130t/h燃气锅炉给水温度无法实现单独控制，导致冷态锅炉进水温度偏高，造成汽包壁温差增大。
　　1.4锅炉启动初期升压速度影响
　　锅炉启动初期,自然水循环尚不正常,汽包下部水的流速低或局部停滞,水对汽包放热为接触放热,放热系数很小,故汽包下部金属壁温升高部多;汽包上部因是蒸汽对汽包金属壁的凝结放热,故汽包上部金属温度较高,由此造成汽包壁温上高下低的现象。因此,蒸汽温度的过快提高将使汽包由于受热不均而产生较大的温差热应力。
　　1.5锅炉启动后期升压速度影响
　　此时虽然汽包上下壁温差逐渐减小,但由于汽包壁比较厚,内外壁温差仍很大,甚至有增加的可能;后期升压速度过快,汽包壁的应力增加相应加剧。
　　1.6停炉过程中汽包壁温差加剧
　　停炉过程中,因为汽包隔热保温层较厚,向周围的散热较弱,冷却速度较慢。汽包的冷却主要靠水循环进行,汽包上壁是饱和汽,下壁是饱和水,水的导热系数比汽大,汽包下壁的蓄热量很快传给水,使汽包下壁温接近于压力下降后的饱和水温度。而与蒸汽接触的上壁由于管壁对蒸汽的放热系数较小,传热效果较差而使温度下降较慢,因而造成了上、下壁温差扩大；而锅炉放水时如果速度过快，或放水时忽略了壁温差大于40℃，造成汽包壁承受过大热应力，使用寿命缩短。
　　
　　2.汽包产生壁温差的控制措施
　　
　　2.1因汽包与各附属管道的壁厚差异，汽包结构在设计时均采用环行夹套结构,极大减少各部位膨胀不均造成的应力偏差，尤其是应力集中点如焊缝等部位的应力集中，防止焊缝开裂。
　　2.2要求锅炉运行人员严格按照《130t/h燃气锅炉操作规程》规定，锅炉启动前进水速度不宜过快，一般冬季不少于2.5h，夏季不少于1.5h，进水初期尤应缓慢。冷态锅炉的进水温度应加以控制，一般不大于80℃,以使进入汽包的给水温度与汽包壁温度的差值不大于40℃，否则应减缓进水速度。
　　2.3锅炉启动过程中，应严格控制升压速率
　　启动初期由于水蒸气的饱和温度在压力较低时对压力的变化率较大,在升压初期,压力升高即使很小,蒸汽的饱和温度也会提高很多，造成汽包上下壁温度出现上高下低的现象。启动后期，汽包上下壁温差减小，但内外温差增大，更需注意升压速率。一般情况下莱钢能源动力厂130t/h燃气锅炉点火、升压至并炉时间控制在冬季2.5h,其他季节2h,避免产生过大的热应力偏差。
　　2.4锅炉停炉过程中，应做到以下几点：
　　2.4.1降压速度不宜过快, 汽包产生壁温差在40℃以内；
　　2.4.2停炉过程中,给水温度不得低于102℃；
　　2.4.3停炉时为防止汽包壁温差大,锅炉熄火前将水进至略高于汽包正常水位,停止上水后开启省煤器再循环们；
　　2.4.4为了防止锅炉急剧冷却,熄火后6~8h内应关闭各孔门,保持密闭,此后可根据汽包温差不大于40℃的条件,开启烟道挡板、引风挡板,进行自然通风冷却，8h后方可启引风机进行冷却。
　　2.5锅炉放水过程中, 控制汽包上、下壁温差最大不超过40℃,当温差达到40℃时,应暂停放水,待温差稳定后,方可重新放水，避免热应力产生。
　　
　　3.结束语
　　
　　通过对汽包产生壁温差的原因进行分析，从锅炉汽包上水、启动、启动过程中、启动后期、停炉及放水过程中对水温汽压、升温升压速度方面提出了具体要求和控制措施，有效的防止了汽包壁温差的产生。据统计自2010年至今，车间管理技术人员重点控制汽包壁温差以来，汽包及附属管道的泄漏率由2009年的3次降为0次，泄漏率大大降低，提高了设备的稳定性能，同时也为其它类型锅炉的汽包壁温差处理提供了借鉴。
　　
　　参考文献:
　　[1]奚士光,吴味隆等.锅炉及锅炉房设备[M].北京: 中国建筑出版社,1995.