停爐降壓冷卻過程。在停爐降壓冷卻過程中,也有很多因素使汽包上部壁溫高、下部壁溫低。
a)在停爐過程中,水側介質溫度接近于飽和溫度,而汽側介質過熱而使溫度高于飽和溫度。而且汽包壁厚較大,加上表面有良好的保溫層,汽包具有較大的蓄熱能力。由于汽包向周圍介質散熱很少,所以停爐過程中汽包的冷卻主要依靠水循環。當汽包內介質的壓力及相應的飽和溫度逐漸降低時,汽包金屬對工質放熱,由于上部金屬對蒸汽的放熱系數小于下部金屬對水的放熱系數,從而使上部溫度高于下部溫度。降壓速度越快,汽包下部溫度下降越快,而上部壁溫相對下降較慢,造成上下壁溫差大。
b)在停爐過程中沒控制好汽包水位,頻繁地向汽包補入溫度較低的水,使上下壁溫差進一步增大。
c)在“四管”爆漏的事故處理中,由于降壓速度快,同時又不斷地大量補水維持汽包水位,造成上下壁溫差嚴重超標。
2.2上下壁溫差產生的熱應力
汽包熱應力計算表明,汽包上下壁溫差引起的熱應力主要是軸向應力,切向和徑向應力與之相比約低一個數量級,故可忽略不計。汽包上部壁溫高,金屬膨脹量大 ;下部壁溫低,金屬膨脹量相對較小。這樣就造成上部金屬膨脹受到限制,上部產生壓縮應力,下部產生拉伸應力。熱應力與溫差成正比,汽包上下壁溫差越大,產生的熱應力越大。
2.3內外壁溫差產生的熱應力
汽包內外壁溫差的形成主要是在升溫過程,介質不斷地對汽包內壁加熱,內壁溫升快 ,外壁溫升慢,造成內外壁存在溫差,使內壁產生壓縮應力,外壁產生拉伸應力。應力計算指出,內外壁溫差產生的熱應力主要是軸向和切向熱應力,而且軸向與切向熱應力大小相當,控制汽包內外壁熱應力的關鍵是控制升溫速度。
3 汽包熱應力的控制措施
汽包熱應力的控制實質上就是對汽包上下壁、內壁溫差進行控制。
在啟、停爐過程中,嚴格控制升溫或降溫速度,一般規定升溫(降溫)速度ω值不得超過(1.5-2.0)℃/min,或100℃/h。由于水和蒸汽在飽和狀態下溫度和壓力之間存在一定的對應關系,所以鍋爐啟動的升壓過程也就是升溫過程,通常鍋爐在啟動時以升壓速度來控制其溫升速度的大小。但在鍋爐啟動初期應采用更小的升壓速度,因為升壓初期汽水飽和溫度隨壓力的變化較大(見表1),此期間更容易產生較大的壁溫差。
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