锅炉锅筒水位的正确测量

1、锅炉锅筒水位的正确测量（节选）上海交通大学 田子平 上海锅炉厂有限公司 徐琴仙一 前言 保持锅筒水位在正常范围是锅炉运行监控的一项重要指标，由于负荷、燃烧工况以及给水压力的变化，锅筒水位会经常发生波动，众所周知，水位过高或急剧波动会引起蒸汽品质恶化，水位过低则会引起下降管带汽，影响锅炉水循环工况，由于水位控制问题而造成运行事故时有发生，严重时曾造成水冷壁大面积损坏。锅炉运行中，通过水位计的指示来监视锅筒水位，指示的正确与否对锅炉运行影响很大，本文通过理论分析和计算，并对照300MW亚临界压力控制循环锅炉上所作的锅筒水位试验的数据，对锅炉水位计的正确指示值问题进行讨论，最后提出采用实际水位指示仪

2、的建议，可供锅炉设计和运行人员参考。二 几种水位概念为了分析和讨论锅炉的锅筒水位测量，有必要分清下列几种水位概念。1质量水位Hzl锅筒的质量水位是锅筒内水室中无汽泡时饱和水的水位，是一种假想水位。2膨胀水位Hp由于锅筒水室中不可避免的会含有汽泡，因此锅筒的实际水位要高于质量水位，其两者的差值称膨胀水位。3冷缩水位H1锅筒水位计是应用联通管原理来指示水位的，只有当水位计内水柱的密度与锅筒内水的密度相同时两者的水位才在一个水平面上，实际上，锅筒水位计布置在锅筒外侧，水位计会向周围散热，使水位计中水的密度增大，因此它所指示的水位要低于质量水位，两者的差值称为冷缩水位。4虚假水位当锅炉负荷快速增加时，

3、锅筒汽压下降，水的饱和温度随之下降，使炉水汽化，于是蒸发管和锅筒水室内蒸汽含量增加，水室中所含汽泡剧增，造成水位膨胀加剧，形成虚假水位，负荷降低时，情况与此相反，锅炉调峰运行时。负荷会经常发生变化，这时对水位的正确判断和及时妥善处置就显得格外重要。三 理论分析和计算 由以上介绍可知，当锅炉稳定运行时。水位计指示的水位与锅筒实际水位之间的差值为冷缩水位加膨胀水位，如图1所示：即：HsjHzsH1+Hp式中：Hsj锅筒实际水位 mmHzs水位计指示水位 mmH1冷缩水位 mmHp膨胀水位 mm 膨胀水位与锅内装置的型式，运行参数、运行工况以及炉水浓度等因素有关，可按下式计算：Hp=Hzl */（1

4、）式中 Hz锅筒质量水位，mm锅筒水室中的截面含汽率，在压力P为1.7MPa1.9MPa范围内，其值为：=（0.5760.0422P）W？00.75式中W？0锅筒浮泡水层中蒸汽的折算速度炉水中溶有盐类，其中有表面活性强的物质，使水膜不易破碎，由于粘性阻力作用，使汽泡在液层中上升较慢，这样就造成浮泡层区段的由值增加和浮泡破裂速度减慢，使膨胀水位增大。当上升管来的汽水混合物直接进入锅筒的蒸汽空间或锅内旋风分离器时，则在锅筒的水空间没有蒸汽泡，Hp0。大容量锅筒锅炉均采用锅内旋风分离器，故造成水位计指示水位与锅筒内实际水位之间的差值的原因主要是存在冷缩水位。现以一台300MW亚临界控制循环锅炉为例，

5、通过传热学计算来了解冷缩水位的影响。假设条件为，周围20的空气以0.5mm/s的速度横向掠过水位计管，不同负荷下锅筒的压力为18.419.6MPa，相应的饱和温度为：358.4364。用Nu0.22Re0.6的公式计算空气对流换热系数，并计及水位计玻璃管的热阻，则水位计中的水温可下降4045,水的比容积减少，而使水位计中的水位下降141155mm，计算结果见表1表1 冷缩水位计算结果锅筒压力MPa饱和水温饱和水比容积m3/kg水位计水温 水位计比容积m3/kg冷缩水位mm工况118.4358.40.0018613130.001422141工况219.63640.001993240.001475

6、155用同样方法，计算锅筒压力分别为中压（4.3 MPa）、高压（10.8 MPa）、超高压（15.2 MPa）和亚临界压力（18.4 MPa）四种情况下，冷缩水位H1水位计水温和锅筒饱和水温之差 t1之间的关系，所得关系曲线如图2所示：由图2可见，随着锅筒压力的增大，锅筒内饱和水温相应升高，水位计中的水温与环境温度之差越大，向周围散热量也越大，使t1增大；另外，压力越高，对同样的 t1,水的比容积变化越大，也使得冷缩水位的变化增大。这样，亚临界压力锅炉水位计中的冷缩水位现象就要比中压锅炉严重的多 。六 结论1理论计算分析和现场试验结果表明，就地水位计的零位应考虑冷缩水位的影响。2从理论分析计算可知，随着锅炉运行压力的升高，冷缩水位数值增大，露天布置的亚临界锅炉水位计的冷缩水位要比室内布置的中压锅炉严重的多。3对于300MW亚临界压力控制循环锅炉