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八、防止锅炉汽包满水和缺水事故防止锅炉汽包满水和缺水事故这次国华电力公司在原国家电力公司颁发的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》的基础上，组织西安热工院专家，结合国华公司的实际情况及各电厂近年来生产运行中集中出现和暴露的重大安全性问题，修编制定适合国华公司的25项反措重点要求。于近期正式出台。这本新的《防止电力生产事故重点要求》具有更强的可操作性和实际工作的指导意义，修编后的25项反措更加适应国华电力的生产实际、具有更好的可操作性和技术先进性。防止锅炉汽包满水和缺水事故一、前言二、《防止锅炉汽包满水和缺水事故》条文解读三、在超临界直流炉上的拓展应用四、宁海汽包水位偏差治理效果五、《防止锅炉汽包满水和缺水事故》练习题防止锅炉汽包满水和缺水事故一、前言2000年9月28日原国家电力公司在原能源部《防止电力生产重大事故的二十项重点要求》（简称二十项反措）的基础上，制订了《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》(以下简称《二十五项反措》)，并以国电发[2000]589号文予以颁发，《二十五项反措》增加了防止锅炉满水和缺水等事故的重点要求。2001年12月20日，又以国电发（2001）95号文件下发了“关于印发《国家电力公司电站锅炉汽包水位测量系统配置、安装和使用若干规定试行》的通知”(以下简称《规定(试行)》)，两个文件对提高锅炉运行安全性，防止锅炉汽包满、缺水事故发挥了重要作用。2004年10月20日随着汽包水位测量技术的发展，“电力行业热工自动化标准化技术委员会”颁布了《火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规定》（简称《技术规定》）。防止锅炉汽包满水和缺水事故“国华电力600MW亚临界锅炉汽包水位偏差”作为国华公司管控的重大隐患治理项目于2007-2009三年的时间进行攻关治理。在此期间与编写上述标准和规程的专家进行了充分的沟通与研讨，并做了大量的试验研究，对汽包水位偏差治理有了更深的认识。宁海汽包水位偏差治理取得了显著的效果。防止锅炉汽包满水和缺水事故汽包内部结构防止锅炉汽包满水和缺水事故防止锅炉汽包满水和缺水事故防止锅炉汽包满水和缺水事故锅炉汽包满水事故一般是指锅炉水位严重高于汽包正常运行水位的上限值，使锅炉蒸汽严重带水，使蒸汽温度急剧下降，蒸汽管道发生水冲击。锅炉汽包缺水事故是指锅炉水位低于能够维持锅炉正常水循环的水位，蒸汽温度急剧上升，水冷壁管得不到充分的冷却，而发生过热爆管。锅炉汽包满水和缺水事故严重威胁机组的安全运行，轻者造成机组非计划停运，严重时可造成汽轮机和锅炉设备的严重损坏。防止锅炉汽包满水和缺水事故案例介绍一（锅炉汽包缺水事故）秦皇岛电厂发生引进型亚临界1025t／h强制循环汽包锅炉严重缺水重大事故：1997年12月16日，高压加热器满水，高压加热器水位保护动作，自动退出解列。高压加热器水位保护动作后，由于高压加热器人口三通阀电动头与阀芯传动机构固定键脱落，旁路门未能联动开启(CFIT显示旁路门开启)，导致锅炉断水；汽包水位计由于环境温度(温度补偿设计定值50℃，实际130℃)的影响造成了测量误差，水位虚高108mm，使汽包低水位保护拒动；锅炉A循环泵在测量系统故障的情况下，又未采取替代措施而失去了保护作用，由于采用三取三的保护逻辑，因而在水循环破坏的情况下，B、C循环泵差压低跳泵，A泵只发差压低报警而未能跳泵，导致MFT未动作；值班人员未能对水循环破坏、锅炉断水作出正确的判断，并在发现主蒸汽温度以平均45℃／min速率升高的情况下，也未能按规程的规定实施紧急停机，最终造成水冷壁大面积爆破的重大事故。防止锅炉汽包满水和缺水事故案例介绍二（锅炉汽包满水事故）新乡电厂发生2号锅炉满水造成2号机组轴系断裂事故：1990年1月25日3：20，在2号锅炉灭火后，在恢复过程中，因给水调整门漏流量大(漏流量达120t／h)，运行人员未能有效控制汽包水位，导致汽包水位直线上升，汽温急剧下降，造成汽轮机水冲击。运行人员未能及时发现汽温急剧下降，使低温蒸汽较长时间进入汽轮机。低温蒸汽进入汽轮机，造成汽缸等静止部件在温差应力作用下变形，转轴弯曲，动静部件发生径向严重碰磨，轴系断裂。防止锅炉汽包满水和缺水事故案例介绍三（锅炉汽包缺水事故）：浙江某厂——#3炉DCS中的#3、＃23DPU故障造成锅炉缺水爆管，#3机组停运。事故经过：2003年3月23日20时10分监盘人员发现#3锅炉一些参数呈紫色（数值异常），各项操作均不能进行，同时炉侧CRT画面显示各自动已处于解除状态，调自检画面发现#3机#3DPU离线。20时15分左右热工人员赶到现场，检查发现#3DPU离线，#23DPU处于主控状态，但#23DPU主控线的I/O点（汽包水位、主气温、主气压、给水压力、主汽流量、减温水流量等）为坏点，自动控制手操作失灵。（约21时08分）监盘人员发现汽包水位急剧下降，水位由-50mm降至-100mm，就地检查发现旁边给水调节门在关闭状态，手动摇起三次均自动关闭，水位急剧下降，约21时09分#3炉正压并伴有声响，手动紧急停炉。DCS厂家判断#3DPU故障前，#23DPU因硬件故障或通讯阻塞，已经同时I/O总线失去了通讯。故当#3DPU离线后，#23DPU也无法读取I/O数据。结合27日上午#3DPU又一次出现离线情况，判定#3DPU主机卡故障。由于当时的制粉系统运行工况导致火焰中心偏左，锅炉缺水引起左侧水冷壁管爆破、受损。共更换水冷壁管43根共239米。从23日21时10分故障停机到29日20时30分投运报竣工，此次故障造成机组停运143小时。防止锅炉汽包满水和缺水事故综合典型事故分析，水位表失灵和指示不正确、锅炉水位保护拒动、给水系统故障、违反运行规程、误判断、误操作等是造成锅炉汽包满水和缺水事故的主要原因，因此，应从汽包水位测量系统的配置、安装和使用以及给水系统的维护等方面出发，制定相应的反事故技术措施。防止锅炉汽包满水和缺水事故二、《防止锅炉汽包满水和缺水事故》条文解读8防止锅炉汽包满水和缺水事故☆锅炉汽包水位测量和保护的重要性1危害性汽包水位过高导致蒸汽品质恶化，受热面和叶片结盐；蒸汽带水，汽轮机水冲击，叶片和轴系损坏。汽包水位过低会造成连续排污失效；炉内加药进入蒸汽，蒸汽品质恶化；下降管带汽，水循环恶化，炉管损坏。防止锅炉汽包满水和缺水事故8防止锅炉汽包满水和缺水事故☆锅炉汽包水位测量的重要性2频发性据电力系统发电锅炉事故统计分析:82～85年满、缺水事故72次，每年总有1～3台锅炉因缺水造成水冷壁大面积损坏。“突出原因是水位计失灵、指示不正确，引起误判断和误操作，或水位保护拒动”；86～89年满、缺水事故121次，占锅炉运行责任事故的11.2%。90～97年发生两起特大满、缺水事故(90年1月新乡电厂2号炉满水造成汽轮机轴系断裂；97年12月秦皇岛热电厂4号炉缺水造成水冷壁大面积损坏)。02～06年我们收集到14个满、缺水事故典型案例。防止锅炉汽包满水和缺水事故2频发性某发电厂MFT共动作79次，其中汽包水位23次，约占30%。2000年～2006年某发电厂（300MW)各种MFT次数一览表序号MFT名称2000年2001年次数2002年次数2003年2004年2005年2006年次数次数次数次数次数1汽包水位低MFT62012222汽包水位高MFT12011213失去燃料MFT23211004失去双引风机MFT1200000失去双松风机MFT01000205失去火焰MFT23132006机跳炉MFT11520527发电机内冷水流量低MFT02000018总风量小于30%MFT01000009手动MFT003110110炉膛压力MFT0001000丧失一次风MFT0000011一次风与炉膛差压低MFT0000010合计131711107138注：摘自《全国发电厂热工自动化专业会议暨DCS/SIS技术研讨会论文集》防止锅炉汽包满水和缺水事故8.1汽包锅炉应至少配置两只彼此独立的就地汽包水位计和两只远传汽包水位计。水位计的配置应采用两种以上工作原理共存的配置方式，以保证在任何运行工况下锅炉汽包水位的正确监视。防止锅炉汽包满水和缺水事故目前，国内锅炉汽包水位表由于没有配置标准，汽包配置水位表数量过多。由于各种水位表的测量原理、安装位置、结构不同，它们之间的显示值存在较大的偏差，容易给运行人员的汽包水位监视造成混乱，同时，锅炉汽包开孔过多，也影响汽包的强度，不利于锅炉的安全运行。国外的锅炉汽包通常配置1—2套就地水位表和3套差压式水位表，而锅炉汽包水位的监视、自动控制、越限报警和跳闸保护完全依靠3套差压式水位表来实现。目前我国部分成套引进的锅炉，也按照上述原则配置，运行10年来，也未发生过由于锅炉汽包水位表问题引起的事故。因此，要求新建锅炉汽包可配置具有独立测点的1—2套就地水位表和3套差压式水位表。由于在役锅炉汽包水位取样孔的位置已经确定，而开口高度也不同，按新机标准的要求进行配置，实施起来比较困难。因此，可在不改变取样孔的情况下进行相应的配置，但锅炉汽包水位调节和水位保护的信号应采用有压力、温度补偿的差压式水位表的信号。防止锅炉汽包满水和缺水事故8.2汽包水位计的安装。8.2.1取样管应穿过汽包内壁隔层，管口应尽量避开汽包内水汽工况不稳定区(如安全阀排汽口、汽包进水口、下降管口、汽水分离器水槽处等)，若不能避开时，应在汽包内取样管口加装稳流装置。防止锅炉汽包满水和缺水事故8.2.2汽包水位计水侧取样管孔位置应低于锅炉汽包水位停炉保护动作值，一般应有足够的裕量。说明：为了防止一旦测量系统产生误差，汽包实际水位已经超出测孔位置，但表计示值仍未达到动作值，而造成保护拒动。汽包蒸汽导管上和下降管上取样有很大的测量误差（压力损失），是不可取的。防止锅炉汽包满水和缺水事故8.2.3水位计、水位平衡容器或变送器与汽包连接的取样管，一般应至少有1：100的斜度，汽侧取样管应向上向汽包方向倾斜，水侧取样管应向下向汽包方向倾斜。说明：就地水位计、电极式水位计属于连通器原理，取样管的倾斜方向应遵循饱和汽冷凝成水后流入表计，表计内的水从水侧取样管顺利流回汽包。差压式水位计应遵循饱和汽进入平衡容器冷凝成水，多余的水沿汽侧取样管流回汽包内，使平衡容器内水柱高度维持恒定。取样管倾斜度过小不利于排水，过大则使表计有效量程缩小，还会增加测量误差。防止锅炉汽包满水和缺水事故8.2.4新安装的机组必须核实汽包水位取样孔的位置、结构及水位计平衡容器安装尺寸，均符合要求。防止锅炉汽包满水和缺水事故8.2.5差压式水位计严禁采用将汽水取样管引到一个连通容器(平衡容器)，再在平衡容器中段引出差压水位计的汽水侧取样的方法。说明：由于其存在着较大的测量误差，上海锅炉厂生产的引进型锅炉，若水位达到低水位跳闸值为-381mm时，其差压已超过其差压水位表量程860mm，所以低水位保护始终无法动作。防止锅炉汽包满水和缺水事故为了保证锅炉汽包的水位测量准确，水位表的安装应满足如下要求。(1)水位表都应具有独立的取样孔，不得在同一取样孔上并联多个水位测量装置，以避免相互影响，降低水位测量的可靠性。明确了“不宜采用加连通管的方法增加取样点”因为采用加连通管的方法增加取样点的方法在其它水位计发生泄漏等故障时会明显的影响到相联水位计的测量，使汽包水位保护误动。防止锅炉汽包满水和缺水事故违背取样独立原则案例防止锅炉汽包满水和缺水事故(2)水位表安装时，均应以汽包同一端的几何中心线为基准线，必须采用水准仪精确确定各水位表的安装位置，不应以锅炉平台等物作为参照标准。(3)水位表汽水侧取样阀门安装时应使阀杆处于水平位置，以避免在阀门内形成水塞。为了缓冲汽包水位快速波动对测量的影响，可以在水位表侧汽水取样管间加装连通管。安装水位测量装置取样阀门时，应使阀门和阀杆处于水平位置。说明：若阀门阀杆处于垂直位置，阀门是低进高出将在阀门内形成一个“U”型弯曲而导致汽塞或水阻，影响测量稳定性和准确性。阀门门杆是否水平放置对差压式水位计的影响最显著。防止锅炉汽包满水和缺水事故右侧单室平衡容器