锅炉汽包水位高造成跳机原因分析
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【摘 要】妈湾电厂#1炉跳闸，首发原因为汽包水位高。运行人员几次大幅度的反向操作，使机组的参数剧烈变化。堵磨引起实际入炉煤量减少造成主汽流量、压力降低，由于没有能够对“虚假水位”及水位的上升趋势做出正确判断，使汽包水快速上升，最终导致汽包满水，造成锅炉MFT。
【关键词】虚假水位;给煤量;操作;锅炉MFT
中图分类号： TP29 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）21-0052-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.023
Cause Analysis of Boiler Drum Jumping Caused by High Water Level
QIU Chuan-yin
（Shenzhen Mawan Power co，Ltd， Shenzhen Guangdong 518052 China）
【Abstract】The first cause of #1 boiler tripping in Mawan Power Plant is high drum water level. Operators have made several large-scale reversal operations， resulting in drastic changes in the parameters of the unit. The reduction of actual coal inflow caused by grinding leads to the decrease of main steam flow and pressure. Because of the failure to correctly judge the “false water level” and the rising trend of water level， the drum water rises rapidly， which eventually leads to drum full water and boiler MFT.
【Key words】False water level; Coal feed; Operation; Boiler MFT
0 概述
汽包中有較大量的工质容量及能量储存，有着明确的液——汽两相的分界面。因此，汽包锅炉其蒸发系统运行工况的外部监视参数，主要是汽包内的蒸汽压力变化和液面位置的变化。
由于在汽包及系统中有相当一部分液体是处在非饱和状态下，其过冷度会随着工况而变动。在汽包液面以下的水容积中以及相连通的蒸发系统中有大量的蒸汽泡存在。它们的多少随着工况的变化会有很大的不同，这点是影响锅炉变工况的最主要的因素。液面下汽泡的产生与流动使得汽包内液面位置的变化并不单纯取决于给水的质量平衡，使得在一定条件下出现所谓的“虚假水位”现象，这就是工况变动下水面汽泡的增多或减少使水位有瞬间的、与汽包内的物质平衡成反方向的变化。汽包内的“虚假水位”现象的出现对于运行操作是非常不利的因素。在供汽量突然增大的情况下，内部蒸汽压力的下降，会使系统内水面下的汽泡长大，还由于饱和水的释热面增加了蒸汽的产生，会形成汽包内的“涨水”现象。而实际上，由于蒸汽量大于给水量，汽包内的存水量正在减少，必须给予充分的重视。
汽包水位是锅炉运行操作时最重要的参数之一，水位过高或过低都是不允许的。水位过高会影响汽水分离器的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增加，使过热器管壁和汽轮机叶片结垢，造成事故。
1 故障原因分析
#1炉为300MW机组，锅炉蒸发量为1000t/h。当时负荷242MW，机跟炉（TF）方式;B、C、D、E磨运行，总煤量100T/h，各磨分布平均，约25T/h.台，一次风压约7400Pa。
运行人员发现主汽温为544.7℃，再热汽温542℃。主汽温接近小指标考核上限545℃，值班员开始采取开大减温水降低喷燃器摆角措施降低主再热汽温。由于短时内剧烈反向操作，造成机组各参数大幅度变化，汽包水位急剧上升，制粉系统工作不正常，磨煤机严重堵煤，至#1炉跳闸，首发原因为汽包水位高。
1.1 调低蒸汽压力对水位的影响
当改变锅炉的热负荷时，在蒸汽流量变化的同时汽压也会变化，而汽压的变化都会影响到水面下汽泡的体积的变化，从而形成“虚假水位”，尤其在汽压急剧变化时，“虚假水位”更会呈现出剧烈的波动。
将机前压力由16.9MPa降至16MPa后，虽然此前是采取的机跟炉的运行方式，但最终还是会影响到汽包压力，即汽包压力会降低，这样就促使汽包内产生了由-20mm↗60mm，且水位升高时间较长达1分钟虚假水位。由于给水量的减少，水位开始回落至正常。
1.2 往复调整磨后出口温度和降低一次风压对水位的影响
燃料量的变化是各参数变化的主要因素。一次风的煤粉浓度对着火稳定性有很大的影响，煤粉浓度的过度增大势必会导致磨煤机堵煤、煤粉管堵管，使得进入炉膛内的煤粉瞬间断流，炉膛燃烧急剧减弱，汽包水位出现暂时下降的“虚假水位”。值班员降低一次风压设定实际风压可能从7400Pa减到6470Pa，磨煤机出口温度由83℃降至65℃。二种操作的叠加，使磨煤机的出力立即降低，而磨后出口温度减低后，由于其冷风调门的设定在手动位置，不可能及时开大开度，在热风挡板关小的情况下，使进入磨煤机的总风量会急剧减少，会使磨煤机的输送能力剧减。而此前给煤机的给煤量没变，这就使磨煤机发生堵磨现象。而入炉燃料量并没有减少的假象，也使事件分析更为复杂。
从炉膛负压历史变化趋势图，也证实了爆燃现象的存在。炉膛负压是反应炉内燃烧是否稳定的最直接的指标，炉内燃烧工况一旦发生变化，炉膛压力将迅速发生相应地改变。当燃烧不稳定时，炉膛压力将产生强烈地脉动，炉膛压力表相应地做大幅度剧烈晃动。 1.3 入炉煤量减少对水位的影响
由于堵磨现象的发生，进入炉内的燃料量减少，此时汽机侧的用汽量不变，则随着汽包压力的降低，必然使汽机负荷、机前压力、汽包水位、主汽流量降低。但由于锅炉燃烧率降低水面下的蒸汽容积减少，会出现“水位虚低”的现象，此时正是汽包水位恢复正常的下降阶段，给水流量做出正常反应开始增加。
因为燃料量的变化对负荷、压力、水位的影响有120s～300s的延时，而本次事件的作用时间为130s左右，符合其规律。
1.4 多种反向操作造成“虚假水位“变化
汽包内压力及水位在不同工况下的变化规律，是汽包锅炉动态特性。汽包水位在工况改变时的变化规律远比蒸汽压力的变化规律复杂，后者的确定因素较多，其中压力的变化也会影响到水位的变化，这就使水位的变化出现较为复杂的规律性，也是假水位现象的来源。
一次风压和磨煤机出口温度有一个先调低后快速调高的过程、喷燃器摆角有一个先调到最高又迅速调至最低的过程、汽包压力有一个调降的过程。三种调节任何一个单独作用都不会造成汽包水位失去控制，可是当它们同时向一个方向发生作用，结果就会被叠加放大。
2 结论及纠正措施
运行人员几次大幅度的反向操作，使机组的参数剧烈变化，水位向上正常波动，其回落时，正值由于堵磨瞬间疏通时大量积存煤粉喷入炉膛，引起爆燃，在汽包内形成强烈的虚假上升水位。由于给水调节系统对于往复的骤变，没有对“虚假水位”及水位的上升趋势做出正确判断，使汽包水位快速上升，加上之前为防止汽温再次超温采取过度调整引起虚假上升水位的叠加，最终导致汽包水位+300mm，锅炉MFT。
要加强对磨煤机、一次风机等设备的检修维护，保证能够达到运行要求的性能指标。冷风挡板设定在手动位时，应按照厂家要求最小位置至少>5%开度。
锅炉运行中密切监视汽包水位，工况剧烈变化时应避免大幅度调整。注意“虚假水位”现象的判断和操作。
【参考文献】
[1]樊泉桂，等.锅炉原理[M].中国电力出版社.
[2]黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整[M].中国电力出版社.
[3]呂植训，等.汽包水位出现“虚假”测量的探讨，石油化工自动化[J].2012（02）.
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