600MW 亚临界锅炉汽包水位的实践探究
【摘 要】亚临界锅炉汽包水位的调整，对运行人员来说，既是重点又是难点，而影响水位的因素又冗多
复
杂，所以有必要针对运行实践中的调整水位作一些探究。本文旨在从运行一线生产人员实践的角度出发，规避晦涩
复杂的理论和计算，根据实际运行操作中存在的问题，对汽包水位的实质和主要影响因素方面进行分析，使分析内
容有助于指导实际调整水位工作，并与运行生产人员交流共勉。
【关键词】汽包水位 实质分析 影响因素
山西大唐国际运城发电公司两台新建600MW 亚临界机组分别于2007 年9 月和11 月实现投产运
行，至今已有约两年的时间。在这两年时间里，从机组试运行到逐步安全稳定运行，曾经发生过若
干次的锅炉灭火和非计划停机。据笔者不完全统计，其中大约70%的不安全事件是由于锅炉汽包水
位调整不当所引发的。
山西大唐国际运城发电公司锅炉型号为：HG－2080/17.5－YM9，是哈尔滨锅炉厂有限责任公司
引进美国ABB-CE 燃烧工程公司技术设计制造的亚临界、一次中间再热、单炉膛、正压直吹、四角切
圆、平衡通风、干排渣、Π型半露天布置控制循环汽包锅炉。最大连续蒸发量为2080T/H，额定蒸
发量为1865T/H。为避免发生循环停滞、倒流、膜态沸腾等，锅炉下降管系统通过3 台低压头炉水
循环泵连接到前水冷壁下集箱上，炉水循环泵2 台投运，1 台备用。锅炉采用冷一次风，正压直吹
式制粉系统，每台机组配置6 台ZGM113G 型中速磨煤机。 汽轮机为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产，型号为NZK600-16.7/538/538，型式为亚临界、 一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式。机组采用高中压缸联合启动方式，设有二级
串联电动旁路系统，旁路容量为40％BMCR。汽轮机给水系统配备2 台50％BMCR 容量的汽动调速给
水泵和一台30％BMCR 容量的液力调速电动给水泵。 对于亚临界汽包锅炉而言，为保护汽轮机及锅炉汽包设备本体，特别防止发生汽包满水引发汽
轮机进水和汽包缺水引发锅炉干烧等恶性事故，都会设置汽包水位保护。汽包水位保护是亚临界汽
包锅炉的最重要主保护，运城发电公司锅炉汽包水位保护如下表所示。
序号 项目 单位 整定值 延时 动作结果 1 汽包水位高三值 mm +300 3 秒 联跳汽轮机 2 汽包水位高二值 mm +250 3 秒 MFT 3 汽包水位高一值 mm +127 无 报警
1
4 汽包水位低一值 mm -178 无 报警 5 汽包水位低二值 mm -380 3 秒 MFT
全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇 195
1 汽包的作用和汽包水位的实质分析
汽包是自然循环锅炉和控制循环汽包锅炉的重要部件，它的作用有一下几点：
1、汽包与下降管、上升管连接组成自然循环回路，同时汽包又接受省煤器来的给水，还向过热
器输送饱和蒸汽，汽包是锅炉内加热、蒸发、过热这三个过程的连接枢纽。
2、汽包中储存一定的水量，保障水冷壁中始终充满水，并保证水冷璧循环所需要的压头，以确
保水循环的连续稳定与安全。
3、汽包中储存一定的汽量，具有相当的蓄热量，当锅炉工况变化时，能起缓冲、稳定汽压的作 用。
4、汽包中装有汽水分离装置，蒸汽冲洗装置， 连续排污装置，炉内加药装置，汽包内的汽水
分离和加药、排污设备等装置，可有效地将上升管引入的汽水混合物分离为蒸汽和水，以及有效地
进行蒸汽清洗、连续排污、加药等过程，以保证输出合格的蒸汽品质，并通过汽包对炉水进行化学 处理。
5、汽包上有压力表、水位计、事故放水、安全阀等设备，保证锅炉安全运行。 从上面汽包的作用我们知道，汽包是一个作用很多的容器，经过在水冷壁吸热形成的汽水混合
物在这里析出同温度的饱和蒸汽，汽包是汽水混合物和饱和蒸汽的共存容器和分离容器。而汽包的
水位正是汽水混合物和饱和蒸汽的汽水分离界面。汽包中的水位，就其实质而言，就是反映了一种
平衡，这个平衡有两个方面，即是给水量与蒸发量的平衡，和汽包下部给水压力和汽包上部蒸汽压
力的平衡。这两个平衡一旦遭到破坏，汽包水位就会失衡，就会不稳，通过或上涨或下降来追求另 一个平衡，只要达不到平衡，汽包水位就永远不会稳定下来。所以，我们要寻求水位的稳定，想要
控制水位在正常范围之内，便必须满足这两个平衡。 第一种平衡是给水量与蒸发量的平衡，这个平衡是不难理解的，即给水泵提供的给水量大于蒸
发量时，汽包中水位平衡被破坏，水面会上涨，汽包水位上升；当给水泵提供的给水量小于蒸发量
时，汽包中水位平衡也被破坏，水面会下降，汽包水位便下降。 第二种平衡是给水压力和汽包蒸汽压力的平衡，这两个压力相等时，汽包水位液面是稳定不动
的。当给水压力和蒸汽压力不相等时，平衡也被破坏，当给水压力大于蒸汽压力时，高压力
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的流体
就会向低压力的蒸汽方向流动，汽包液面会上升；而当给水压力小于蒸汽压力时，高压力的蒸汽会
“压”下给水，使汽包水位下降。例如，我们运行中开大汽轮机调门加负荷，汽包压力会因泄压而
下降，这时给水压力大于蒸汽压力，汽包水位会上升；当我们关小汽轮机调门降负荷，汽包压力会
因憋压而上升，这时给水压力小于蒸汽压力，汽包水位会下降。
这里，一定要提到“虚假水位”的问题。所谓虚假水位，是锅炉运行时暂时不真实的水位。虚
假水位的产生是由于当汽包压力突降时，汽包中饱和的汽水混合物会逸出更多的饱和蒸汽，这些饱
和蒸汽在逸出汽包液面前是以小汽泡的形式与饱和水共存一起的，而饱和液体变成饱和小汽泡体积
会增加，所以在饱和汽泡逸出液面的时间段里，汽包水位会暂时上涨的，形成虚假水位，当这些小
汽泡都逸出液面，压力平衡时，水位就会下降到原来的位置。当汽包压力突升时，汽包中饱和的汽
水混合物中更多的饱和蒸汽会转变成液体，体积会减小，汽包水位会暂时下降，等蒸汽空间中更多
全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇 196
蒸汽转变为液体且压力平衡时，水位会上升而回到原来的位置的。锅炉负荷突变、灭火、安全门动
作、燃烧不稳时，都会产生虚假水位。在我们运行人员所学的锅炉原理书中，告诉我们当出现此种
虚假水位时，不要立即调整，而要依据给水量与蒸发量之间平衡关系进行调整。具体地讲，当负荷
骤增，压力下降，水位突然升高时，不要减少给水量，而要等到水位开始下降时，再增加给水量。
负荷骤减，压力升高，水位突然降低时，不要增加给水量，而要等水位开始上升时，再减少给水量。
而在实践运行中，我要说的是：我们要正确理解书本上理论的知识，不能生搬硬套书本上教我
们的东西。上述方法理论上的确是对的，实际调整水位时也会应用，但不是绝对的，只适用于汽包
压力变化较小，水位变化较慢，变化幅度较小的情况下。在实践中当汽包压力变化较大，压力变化
速率较快，水位变化较快时，依然用上述方法调整，水位保护就会动作，发生MFT。曾经发生过汽
包压力一直在降低，水位水位持续上升，而进行手动调整水位的年轻的运行人员认为是虚假水位，
况且给水量已经略低于蒸发量，水位很快会降下来，坚持书上说的“不能减水”，使水位高保护动作，
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