论文部分内容阅读
摘 要： 在工业发展的过程中最不可缺少的资源之一就是電力资源，在当前的国际上燃气-蒸汽联合循环这一发电形式应用广泛，由于其本身具有非常高的发电效率，建设周期相对于较短，操作方便进而被大力推广。本文就燃机启机过程中汽包产生上下壁温差的原因与处理进行探讨。
关键词： 燃机；汽包；温差；处理措施
现阶段我国要求在发展经济的时候必须要做到保护环境，不能以消耗环境来换取经济发展，为此我国的工业在进行发展的过程中，始终以环境保护作为大前提，余热锅炉是燃机电厂最主要的部件之一，由于其本身具有排放无烟尘，所排放的SO2和NOX也相对于少，为此在实际工作中大力地去发展燃机余热锅炉对于我国现阶段电力资源的发展都有着极大的意义。而汽包是余热锅炉是重要的设备之一，发现其在启机过程中产生上下壁温差的问题进行分析和解决，使燃机技术能够更好的应用在工业发展中。
1 气包造成上下温差的因素与危害
气包是工质加热、蒸发、过热三道工序的纽带，其主要的作用集中在连接下降管、蒸汽管、导水管等管道。气包中大量存在的物质是水和气体，基于此，气包能够存储大量的热量。
（1）如果说气包进入到给水管，那么此时其接触到的是汽包的下壁。在给水温度与汽包的温度相差较大的情况之下，同时给水的速率又较快，那么汽包的上下两壁就会产生体积差值，从而对汽包带来较大的附加作用力，严重的情况下会造成汽包的畸变与裂缝。
（2）汽包的上下两壁具有一定的厚度，在发生形变的时候速度较慢，但是，和汽包壁相连接的管子壁相对较为薄，在发生形变的时候速度较快。若给水温度与汽包温度差值过大或进水速度过快，将造成膨胀不均，使焊口发生裂缝，造成设备损坏。
（3）在燃气机组启动的过程中，一旦燃气机运行之后，那么锅炉内的气泡就会产生压力。炉水与蒸汽的温度随着汽包的温度升高而升高。炉水加热汽包的上半部分，蒸汽加热汽包的下半部分。尽管来说炉水与蒸汽对汽包的加热效果基本等效，但是它们对汽包的上下壁的加热系数有差别，这样一来就会使得汽包的上下壁温度上升的速度有差别。蒸汽对汽包的加热方式属于凝结类型放热，放热系数可以达到7000W/（m2.℃）。炉水对汽包的加热方式属于传递类型加热，在温升初期属于自然对流方式，上述类型的加热系数仅仅为凝结型加热方式的1/4～1/3，这样一来就使得汽包上下壁产生较大的温度差，也就是常说的内高外低现象。蒸汽对汽包加热的速度过快致使汽包受热不均匀，随着加热速度的不断加快，上述不均匀程度也随之增加。
（4）汽包上臂的温度快速上升致使上部的金属的伸展性受到汽包下壁的限制，这样一来上壁金属就会受到一定的轴向压应力，下壁金属就会受到一定的轴向拉应力，最终使得汽包的形变趋向于供背状。由于上下两壁的温度差值较大，最终使得汽包的热应力也在不断的增大，最终使得气泡损伤，致使气泡的使用寿命大大的缩短。
2 汽包上下壁温差大有以下特点
目前我国各电厂运行手册中都明确规定锅炉运行过程中汽包上下壁温差不能超过40℃。而我厂得机务运行规程中，规定高压汽包上下壁温差<30℃，中压汽包上下壁温差<50℃，低压汽包上下壁温差<50℃。统计2016年10月至2017年3月期间的两套机组的每次启机过程，发生汽包上下壁温差大有以下特点：
（1）低压汽包不发生汽包上下壁温差大。
（2）中压汽包在冷态、温态启动时发生汽包上下壁温差大，发生概率为100%，热态启动则不发生。中压汽包在发生汽包上下壁温差大时，最大汽包上下壁温差能达到55～58℃。
（3）高压汽包在冷态启动时发生汽包上下壁温差大时（发生概率为100%），最大汽包上下壁温差能达到73～86℃。高压汽包在温态启动时发生汽包上下壁温差大（发生概率为100%），最大汽包上下壁温差能达到68～86℃。高压汽包在热态启动时发生汽包上下壁温差大（发生概率为92.9%），最大汽包上下壁温差一般介于34～48℃，但有两次最大温差分别为70/77℃。
（4）#4锅炉高压汽包在停炉后时如上水水位低于400mm以上，在停运期间，高压汽包水位逐渐下降，会出现汽包上下壁温差大。
（5）热态启动状况下，在启动前对高压汽包补水，可能导致汽包上下壁温差大，因取自低压汽包的高压给水温度低于高压汽包下壁温度。
（6）高压汽包上下壁温差大一般在燃机点火后发生，在燃机并网一段时间后消失，持续时间最长可超过50分钟。
3 冷态启动过程中出现温差过大处理措施
燃机余热锅炉在进行燃机余热锅炉升温、升压的时候其本身最关键的因素就是就是燃机余热锅炉的锅筒壁的厚度，在这以型号中的燃机余热锅炉其本身的锅筒壁的厚度为46mm。根据我国相关的电力规范了解到，在应用燃机余热锅炉的实施其中锅炉在启动的过程中，要求锅筒的上下壁其本身的温度不可以超过所规定的50 ℃，然而在实际工作的过程中可以发现，在进行燃机余热锅炉的冷态启动时，经常会出现燃机余热锅炉的最大壁温在短时间内达到60～80 ℃，其本身远远超过了我国的国家规范，以及其本身所规定的要求。经常反复的使用就会导致锅筒的两端壁温差出现的越来越大，并且十分容易造成锅筒的壁面出现超温，燃机余热锅炉也会由于经常受到温差的应力作用进而出现受损的问题。
在实际应用的过程中，如果想要真正的解决好这一问题可以让燃机余热锅炉在进行运行的时候将其本身的燃机负荷进行降低，因为在实际应用的时候可以发现，燃机在进行排烟的时候其本身的温度会随着燃机本身的负荷增加而不断地增加，为此维持燃机在运行的是处在稳定且负荷值较小的情况，对于燃机余热锅炉的使用来说是非常有效的，可以延长燃机余热锅炉的使用寿命。在多数情况下在使用燃机余热锅炉可以将负荷设置到降低的35MW，同时将排烟的温度维持在370 ℃左右。在进行燃机余热锅炉的使用过程中还需要注意到的就是尽可能的将锅炉烟气挡板开到最大，这样可以保证燃机余热锅炉在使用的过程中其自身的受热面烟气流畅且均匀，从根本上可以降低锅筒壁出现的温差。
4控制汽包产生上下壁温差的措施
（1）锅炉启动前进水速度不宜过快，一般冬季不少于4H，其它季节2～3H，进水初期尤应缓慢。汽包上下壁温差应控制在规定值以内，否则应减缓进水速度。
（2）停炉时为防止汽包壁温差大，应将高压汽包水位上至400mm以上。
（3）进水完毕，有条件时可投入高压蒸发器底部蒸汽加热（即使是热态启动）。
（4）温差的控制主要表现在饱和温度的变化率的控制，汽包起压后这取决于压力变化，因此锅炉启动初期要严格控制升压速度，特别是0～1MPa阶段升压速度应不大于0.014MPa/min，一般规定汽包内饱和温度的温升速度不超过1～1.5℃。因此必要时可以手动开大高、中压旁路阀，降低高、中压汽包升压速度。燃机并网初期，升负荷不要太快，带负荷不要过高。
（5）经上述操作仍不能有效控制汽包上、下壁温差，在接近或达到规定值时应暂停升压，并进行定期排污，以使水循环增强，待温度差稳定且小于规定值时再进行升压。
（6）锅炉启动后期仍要控制升压速度。此时虽然汽包上下壁温差逐渐减小，但由于汽包比较厚，内外壁温差仍很大，甚至有增加的可能；另外，启动后期汽包内承受接近工作下的应力。因此控制后期的升压速度，以防止汽包壁的应力增加。
5 结语
在燃机启动过程中，必须结合实际以及相关的解决方法对其问题进行快速的解决，提高燃机余热锅炉自身的使用寿命。只有这样保证机组安全、经济、稳定运行，创造良好的经济效益和环境效益。
参考文献
[1]李朝阳.9F燃机余热锅炉安装质量控制措施探讨[J].科技展望，2016，26（30）：304.
[2]王凤君. 9FB燃机余热锅炉脱硝装置的探讨及研究[C].中国节能协会热电产业联盟：北京中能联创信息咨询有限公司，2016：6.
关键词： 燃机；汽包；温差；处理措施
现阶段我国要求在发展经济的时候必须要做到保护环境，不能以消耗环境来换取经济发展，为此我国的工业在进行发展的过程中，始终以环境保护作为大前提，余热锅炉是燃机电厂最主要的部件之一，由于其本身具有排放无烟尘，所排放的SO2和NOX也相对于少，为此在实际工作中大力地去发展燃机余热锅炉对于我国现阶段电力资源的发展都有着极大的意义。而汽包是余热锅炉是重要的设备之一，发现其在启机过程中产生上下壁温差的问题进行分析和解决，使燃机技术能够更好的应用在工业发展中。
1 气包造成上下温差的因素与危害
气包是工质加热、蒸发、过热三道工序的纽带，其主要的作用集中在连接下降管、蒸汽管、导水管等管道。气包中大量存在的物质是水和气体，基于此，气包能够存储大量的热量。
（1）如果说气包进入到给水管，那么此时其接触到的是汽包的下壁。在给水温度与汽包的温度相差较大的情况之下，同时给水的速率又较快，那么汽包的上下两壁就会产生体积差值，从而对汽包带来较大的附加作用力，严重的情况下会造成汽包的畸变与裂缝。
（2）汽包的上下两壁具有一定的厚度，在发生形变的时候速度较慢，但是，和汽包壁相连接的管子壁相对较为薄，在发生形变的时候速度较快。若给水温度与汽包温度差值过大或进水速度过快，将造成膨胀不均，使焊口发生裂缝，造成设备损坏。
（3）在燃气机组启动的过程中，一旦燃气机运行之后，那么锅炉内的气泡就会产生压力。炉水与蒸汽的温度随着汽包的温度升高而升高。炉水加热汽包的上半部分，蒸汽加热汽包的下半部分。尽管来说炉水与蒸汽对汽包的加热效果基本等效，但是它们对汽包的上下壁的加热系数有差别，这样一来就会使得汽包的上下壁温度上升的速度有差别。蒸汽对汽包的加热方式属于凝结类型放热，放热系数可以达到7000W/（m2.℃）。炉水对汽包的加热方式属于传递类型加热，在温升初期属于自然对流方式，上述类型的加热系数仅仅为凝结型加热方式的1/4～1/3，这样一来就使得汽包上下壁产生较大的温度差，也就是常说的内高外低现象。蒸汽对汽包加热的速度过快致使汽包受热不均匀，随着加热速度的不断加快，上述不均匀程度也随之增加。
（4）汽包上臂的温度快速上升致使上部的金属的伸展性受到汽包下壁的限制，这样一来上壁金属就会受到一定的轴向压应力，下壁金属就会受到一定的轴向拉应力，最终使得汽包的形变趋向于供背状。由于上下两壁的温度差值较大，最终使得汽包的热应力也在不断的增大，最终使得气泡损伤，致使气泡的使用寿命大大的缩短。
2 汽包上下壁温差大有以下特点
目前我国各电厂运行手册中都明确规定锅炉运行过程中汽包上下壁温差不能超过40℃。而我厂得机务运行规程中，规定高压汽包上下壁温差<30℃，中压汽包上下壁温差<50℃，低压汽包上下壁温差<50℃。统计2016年10月至2017年3月期间的两套机组的每次启机过程，发生汽包上下壁温差大有以下特点：
（1）低压汽包不发生汽包上下壁温差大。
（2）中压汽包在冷态、温态启动时发生汽包上下壁温差大，发生概率为100%，热态启动则不发生。中压汽包在发生汽包上下壁温差大时，最大汽包上下壁温差能达到55～58℃。
（3）高压汽包在冷态启动时发生汽包上下壁温差大时（发生概率为100%），最大汽包上下壁温差能达到73～86℃。高压汽包在温态启动时发生汽包上下壁温差大（发生概率为100%），最大汽包上下壁温差能达到68～86℃。高压汽包在热态启动时发生汽包上下壁温差大（发生概率为92.9%），最大汽包上下壁温差一般介于34～48℃，但有两次最大温差分别为70/77℃。
（4）#4锅炉高压汽包在停炉后时如上水水位低于400mm以上，在停运期间，高压汽包水位逐渐下降，会出现汽包上下壁温差大。
（5）热态启动状况下，在启动前对高压汽包补水，可能导致汽包上下壁温差大，因取自低压汽包的高压给水温度低于高压汽包下壁温度。
（6）高压汽包上下壁温差大一般在燃机点火后发生，在燃机并网一段时间后消失，持续时间最长可超过50分钟。
3 冷态启动过程中出现温差过大处理措施
燃机余热锅炉在进行燃机余热锅炉升温、升压的时候其本身最关键的因素就是就是燃机余热锅炉的锅筒壁的厚度，在这以型号中的燃机余热锅炉其本身的锅筒壁的厚度为46mm。根据我国相关的电力规范了解到，在应用燃机余热锅炉的实施其中锅炉在启动的过程中，要求锅筒的上下壁其本身的温度不可以超过所规定的50 ℃，然而在实际工作的过程中可以发现，在进行燃机余热锅炉的冷态启动时，经常会出现燃机余热锅炉的最大壁温在短时间内达到60～80 ℃，其本身远远超过了我国的国家规范，以及其本身所规定的要求。经常反复的使用就会导致锅筒的两端壁温差出现的越来越大，并且十分容易造成锅筒的壁面出现超温，燃机余热锅炉也会由于经常受到温差的应力作用进而出现受损的问题。
在实际应用的过程中，如果想要真正的解决好这一问题可以让燃机余热锅炉在进行运行的时候将其本身的燃机负荷进行降低，因为在实际应用的时候可以发现，燃机在进行排烟的时候其本身的温度会随着燃机本身的负荷增加而不断地增加，为此维持燃机在运行的是处在稳定且负荷值较小的情况，对于燃机余热锅炉的使用来说是非常有效的，可以延长燃机余热锅炉的使用寿命。在多数情况下在使用燃机余热锅炉可以将负荷设置到降低的35MW，同时将排烟的温度维持在370 ℃左右。在进行燃机余热锅炉的使用过程中还需要注意到的就是尽可能的将锅炉烟气挡板开到最大，这样可以保证燃机余热锅炉在使用的过程中其自身的受热面烟气流畅且均匀，从根本上可以降低锅筒壁出现的温差。
4控制汽包产生上下壁温差的措施
（1）锅炉启动前进水速度不宜过快，一般冬季不少于4H，其它季节2～3H，进水初期尤应缓慢。汽包上下壁温差应控制在规定值以内，否则应减缓进水速度。
（2）停炉时为防止汽包壁温差大，应将高压汽包水位上至400mm以上。
（3）进水完毕，有条件时可投入高压蒸发器底部蒸汽加热（即使是热态启动）。
（4）温差的控制主要表现在饱和温度的变化率的控制，汽包起压后这取决于压力变化，因此锅炉启动初期要严格控制升压速度，特别是0～1MPa阶段升压速度应不大于0.014MPa/min，一般规定汽包内饱和温度的温升速度不超过1～1.5℃。因此必要时可以手动开大高、中压旁路阀，降低高、中压汽包升压速度。燃机并网初期，升负荷不要太快，带负荷不要过高。
（5）经上述操作仍不能有效控制汽包上、下壁温差，在接近或达到规定值时应暂停升压，并进行定期排污，以使水循环增强，待温度差稳定且小于规定值时再进行升压。
（6）锅炉启动后期仍要控制升压速度。此时虽然汽包上下壁温差逐渐减小，但由于汽包比较厚，内外壁温差仍很大，甚至有增加的可能；另外，启动后期汽包内承受接近工作下的应力。因此控制后期的升压速度，以防止汽包壁的应力增加。
5 结语
在燃机启动过程中，必须结合实际以及相关的解决方法对其问题进行快速的解决，提高燃机余热锅炉自身的使用寿命。只有这样保证机组安全、经济、稳定运行，创造良好的经济效益和环境效益。
参考文献
[1]李朝阳.9F燃机余热锅炉安装质量控制措施探讨[J].科技展望，2016，26（30）：304.
[2]王凤君. 9FB燃机余热锅炉脱硝装置的探讨及研究[C].中国节能协会热电产业联盟：北京中能联创信息咨询有限公司，2016：6.