停爐降壓冷卻過(guò)程。在停爐降壓冷卻過(guò)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(guò)程中,水側(cè)介質(zhì)溫度接近于飽和溫度,而汽側(cè)介質(zhì)過(guò)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(zhì)散熱很少,所以停爐過(guò)程中汽包的冷卻主要依靠水循環(huán)。當(dāng)汽包內(nèi)介質(zhì)的壓力及相應(yīng)的飽和溫度逐漸降低時(shí),汽包金屬對(duì)工質(zhì)放熱,由于上部金屬對(duì)蒸汽的放熱系數(shù)小于下部金屬對(duì)水的放熱系數(shù),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(duì)下降較慢,造成上下壁溫差大。
b)在停爐過(guò)程中沒(méi)控制好汽包水位,頻繁地向汽包補(bǔ)入溫度較低的水,使上下壁溫差進(jìn)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(shí)又不斷地大量補(bǔ)水維持汽包水位,造成上下壁溫差嚴(yán)重超標(biāo)。
2.2上下壁溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力
汽包熱應(yīng)力計(jì)算表明,汽包上下壁溫差引起的熱應(yīng)力主要是軸向應(yīng)力,切向和徑向應(yīng)力與之相比約低一個(gè)數(shù)量級(jí),故可忽略不計(jì)。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(duì)較小。這樣就造成上部金屬膨脹受到限制,上部產(chǎn)生壓縮應(yīng)力,下部產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。熱應(yīng)力與溫差成正比,汽包上下壁溫差越大,產(chǎn)生的熱應(yīng)力越大。
2.3內(nèi)外壁溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力
汽包內(nèi)外壁溫差的形成主要是在升溫過(guò)程,介質(zhì)不斷地對(duì)汽包內(nèi)壁加熱,內(nèi)壁溫升快 ,外壁溫升慢,造成內(nèi)外壁存在溫差,使內(nèi)壁產(chǎn)生壓縮應(yīng)力,外壁產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。應(yīng)力計(jì)算指出,內(nèi)外壁溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力主要是軸向和切向熱應(yīng)力,而且軸向與切向熱應(yīng)力大小相當(dāng),控制汽包內(nèi)外壁熱應(yīng)力的關(guān)鍵是控制升溫速度。
3 汽包熱應(yīng)力的控制措施
汽包熱應(yīng)力的控制實(shí)質(zhì)上就是對(duì)汽包上下壁、內(nèi)壁溫差進(jìn)行控制。
在啟、停爐過(guò)程中,嚴(yán)格控制升溫或降溫速度,一般規(guī)定升溫(降溫)速度ω值不得超過(guò)(1.5-2.0)℃/min,或100℃/h。由于水和蒸汽在飽和狀態(tài)下溫度和壓力之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,所以鍋爐啟動(dòng)的升壓過(guò)程也就是升溫過(guò)程,通常鍋爐在啟動(dòng)時(shí)以升壓速度來(lái)控制其溫升速度的大小。但在鍋爐啟動(dòng)初期應(yīng)采用更小的升壓速度,因?yàn)樯龎撼跗谄柡蜏囟入S壓力的變化較大(見(jiàn)表1),此期間更容易產(chǎn)生較大的壁溫差。