对于自然循环锅炉来说，汽包是锅炉内加热、蒸发、过 热这三个过程的连接枢纽。在实际操作中，只要加强调整，精 心维护，控制好锅炉启动初期的升温升压、锅炉停炉后的降温 降压及防水过程，就一定能将汽包壁温差控制在规定范围内， 从而延长汽包的使用寿命。

锅炉上水过程中，上水温度与汽包壁温之间差值或上水速度控制不当，容易造成汽包壁温差过大。在锅炉上水时，水进入汽包后先与下壁接触。当水温度高于汽包壁温度时，汽包下内壁先受热，温度上升，汽包的下内壁温度高于上内壁温度，形成温差。当水温度低于汽包壁温度时，汽包下内壁先冷却，温度下降，这样汽包下内壁温度就低于上内壁温度，形成温差，当上水温度与汽包壁温度差值过大或上水速度过快时，就会造成汽包壁温差过大甚至超过规定值，这种情况下汽包各点的壁温差往往是同步变化的。

锅炉启动过程中，升温和升压速度、油枪的投停及切换、制粉系统的启动时间、初始煤量的选择及启动后期升负荷速度等控制不当，也会造成汽包壁温差过大。在锅炉启动过程中，虽然炉水温度和蒸汽温度在升压过程中基本相同，但蒸汽和炉水对汽包上下壁的放热系数不同，蒸汽对汽包上壁是处于凝结放热，其系数约为7kW／(m·K)，而炉水对汽包下壁属于自然对流传热，其放热系数仅为凝结放热的1／4～1／3，因此在锅炉启动过程中汽包的上壁温度高于下壁温度，形成温差。尤其是主汽压力在0～1MPa这段时间，饱和温度随压力的升高增长较快，更容易造成汽包壁温差过大，往往还引起汽包各点壁温差同时增大。在锅炉启动初期，由于炉内燃料量少、燃烧强度弱、火焰充满度差，所以炉内的各水循环回路有强有弱(甚至出现循环停滞)，汽包下壁与循环强的回路对应点传热强，壁温差小，汽包下壁与循环弱的回路。

对应点传热弱，壁温差大，造成汽包壁的某个或某两个点温差增大。两台670~h锅炉的燃烧器为六角布置，在锅炉的启动初期，只有其中的3个或4个角的油燃烧器投人，无论是如何选择投入方式，炉内均会出现偏烧，尤其是炉内两侧面的火焰充满度差，对应的水冷壁水循环较弱，所以在启动过程中，汽包两端点的上下壁温差过大的问题尤为突出。

在锅炉启动过程中，炉内温度较低，如果制粉系统启动过早或初期煤量过大，就会引起煤粉着火不稳、参数波动大，而且大量未完全燃烧的煤粉积存在炉内，随着炉膛温度升高，积存煤粉开始燃烧，汽温、汽压瞬间急剧升高、汽包壁温差随之快速增大，只要控制不当汽包壁温差就会超过规定值。但如果制粉系统启动过晚或初期煤量过小会延长机组的启动时间，锅炉耗油增加。

在锅炉启动的后期，当主汽压力超过5 MPa以后，炉内燃烧基本稳定，水循环良好，饱和温度随压力升高变化的幅度也不大，所以汽包的上下壁温差较小。但是由于汽包的内外壁温差没有监视点，往往被误认为可以加快升压速率，一旦升压过快，就会造成汽包的内外壁温差过大，而且在启动后期汽包内的蒸汽压力较高，机械应力要比启动初期大的多，所以如果汽包壁温差过大会更加危险。

在锅炉停炉冷却过程中，冷却速度或操作控制不当，就会造成汽包壁温差过大。在停炉后的冷却过程中，随着锅炉的冷却，压力逐渐下降，饱和温度也随之下降。汽包外壁有保温层，温度下降很慢，此时汽包向上部的蒸汽和下部的炉水传热。与汽包上壁接触的饱和蒸汽被上壁加热后成为过热蒸汽，过热蒸汽的比重较饱和蒸汽小，所以在汽包的上壁与饱和蒸汽之间形成了一层过热蒸汽薄膜，过热蒸汽的导热性能较差，而且也不能形成对流换热，因此汽包上部的冷却很慢，而汽包下半部接触的是炉水，在停炉冷却过程中，炉水仍在缓慢地循环，汽包的下部在炉水对流换热的冷却下，温度下降得较快。

所以在停炉冷却过程中仍然是汽包上半部温度高，下半部温度低，形成温差，当冷却速度过快或操作不当时，会造成汽包壁温差尽一步加大，甚至超过规定值，损坏汽包。

1、汽包壁温差过大的危害

汽包上部壁温的升高使得上壁金属欲伸长而被下部限 制，因而受到轴向压应力，下部金属则受到轴向拉应力。这样 将会使汽包趋向于拱背状的变形。过大壁温差的产生，将会导 致汽包的热应力增大且上下温差越大，则应力也越大，进而导 致汽包受到损伤，减少汽包的使用寿命。

2、汽包上下壁温差大易发生的阶段 

锅炉启动初期、锅炉停炉后的降温降压过程中，都是汽 包上下壁温差大易发生的阶段。不同压力下水的饱和温度并不 是线性的，低压阶段，水的饱和温度随压力变化较大，而高压 阶段，水的饱和温度随压力变化较小，因此，机组启动初期、 锅炉停炉后的降温降压过程中，应严格控制汽包压力的变化。

1、锅炉启动阶段

锅炉启动初期，炉水温度逐渐上升，未起压前无蒸汽产 生，由于上水温度高于汽包下壁温度，导致汽包下壁温度高于 上壁温度。锅炉起压后，会产生一定的饱和蒸汽，由于饱和蒸 汽温度与汽包上壁存在温差，饱和蒸汽对汽包壁放热，且释放 汽化潜热，汽包上壁温度会逐渐高于下壁温度。随着汽包压力 的上升，饱和温度变化逐渐缓慢，汽包上壁温度也逐渐上升， 上下壁温差会逐渐减少。 

2、锅炉停炉后

散热条件差异较大：汽包处于炉外并保温，加之热容量 较大，使汽包壁温逐步高于汽包内的水汽温度。汽包筒体上半 部分一部分热量向炉外散热，一部分向汽包内部散热，一部分 向汽包下半部散热，而汽包筒体的下半部分一部分热量向炉外 散热，一部分向汽包内部散热，同时还要接受来自上半部分传 递过来的热量。 

冷却方式差异较大：停炉后锅炉进入降压和冷却阶段， 汽包主要靠内部工质进行冷却，由于汽包内炉水压力及对应的 饱和温度逐渐下降，汽包下壁对炉水放热，使汽包壁很快冷 却，而汽包上壁与蒸汽接触，在降压过程中放热系数较低，金 属冷却缓慢，所以出现上部壁温大于下部壁温，造成温差。如 降压速度越快，则温差越大，特别是当压力降到低值时，将出 现较大的温差。

1 、由于汽包壁较厚，膨胀较慢，而连接在汽包壁上的管子壁较薄，膨胀较快，若进水温度过高或进水速度过快，将造成膨胀不均，使焊口发生裂缝，造成设备损坏。

2 、当给水进入汽包时，总是与汽包下壁接触，若给水温度与汽包温度差值过大，进水时速度又快，汽包的上下壁，内外壁间将产生较大的膨胀差，给汽包造成较大的附加应力，引起汽包变形，严重时产生裂缝。

3 、锅炉启动前上水的时间和温度规定，锅炉启动前进水速度不宜过快，一般冬季不少于4h，其它季节2~3h，进水初期尤应缓慢。

冷态锅炉的进水温度一般不大于100度，以使进入汽包的给水温度与汽包壁温度的差值不大于40 度。未完全冷却的锅炉，进水温度可比照汽包壁温度，一般差值应控制在40 度以内，否则应减缓进水速度。

4 、锅炉启动初期要严格控制升压速度，由于水蒸气的饱和温度在压力较低时对压力的变化率较大，在升压初期，压力升高很小的数值，将使蒸汽的饱和温度提高很多。

锅炉启动初期自然水循环尚不正常，汽包下部水的流速低或局部停滞，水对汽包放热为接触放热，放热系数很小，故汽包下部金属壁温升高不多；

汽包上部因是蒸汽对汽包金属壁的凝结放热，故汽包上部金属温度较高，由此造成汽包壁温上高下低的现象。

由于汽包壁厚较大，而形成汽包壁温内高外低的现象，因此，蒸汽温度的过快提高将使汽包由于受热不均而产生较大的温差热应力。

如图所示在锅炉启动过程中其下部先接受水加热，因而温度高于上部，当炉点火产汽时，上部接受凝结放热，使其温度高于下部，温差接受下图约束，以此来保护汽包的安全，以免承受过大应力。

5 、锅炉启动过程中控制汽包温差在规定范围(40 度内)。

①点火前进水温度不能过高，速度不宜过快，按规程规定执行。

②进水完毕，有条件时可投入底部蒸汽加热。

③严格控制升压速度，特别是0~0.981MPA阶段升压速度应不大于0.014MPA/min，升温速度不大于1.5～2 度每分。

④应定期进行对角油枪切换，直至下排四只油枪全投时，尽量使各部均匀受热。

⑤经上述操作仍不能有效控制汽包上、下壁温差，在接近或达到40 度时应暂停升压，并进行定期排污，以使水循环增强，待温度差稳定且小于40 度再进行升压。

6 、锅炉启动后期仍要控制升压速度。此时虽然汽包上下壁温差逐渐减小，但由于汽包比较厚，内外壁温差仍很大，甚至有增加的可能；

另外，启动后期汽包内承受接近工作下的应力，因此控制后期的升压速度，以防止汽包壁的应力增加。

7 、在停炉过程中控制汽包壁温差。在停炉过程中，因为汽包绝热保温层较厚，向周围的散热较弱，冷却速度较慢，汽包的冷却主要靠水循环进行，汽包上壁是饱和汽，下壁是饱和水，水的导热系数比汽大，汽包下壁的蓄热量很快传给水，使汽包下壁温接近于压力下降后的饱和水温度，而与蒸汽接触的上壁由于管壁对蒸汽的放热系数较小，传热效果较差而使温度下降较慢，因而造成了上、下壁温差扩大，我们做到以下几点：

①降压速度不宜过快，汽包产生壁温差在40 度以内；

②停炉过程中，给水温度不得低于140度；

③停炉时为防止汽包壁温差大，锅炉熄火前将水进至略高于汽包正常水位，熄火后不必进水；

④为了防止锅炉急剧冷却，熄火后6~8h 内应关闭各空门，保持密闭，此后可根据汽包温差不大于40 度的条件，开启烟道挡板、引风挡板，进行自然通风冷却，18h 后方可启引风机进行通风。

8 、热炉放水过程，汽包上、下壁温差最大不超过40度，当温差达到40 度时，应暂停放水，待温差稳定后，重新放水。

9 、汽包内结构设计采用环行夹套结构，极大减少汽包上下壁温差。

10 、保证锅炉安全运行维持汽包正常和稳定的水位，设置几种不同功能的水位监控表，如双色水位计、电视监视器、电接点水位计作水位报警用途。作为监视上下壁温差的温度测点分布分别取上下平均值的差值作参考量来监视。温差的控制主要表现在饱和温度的变化率的控制，起压后这取决于压力变化，而压力控制更容易掌握。图1 温度热电偶上下相对，两侧靠近给水管边。

启始温升对111℃/h(1.85℃/min)，这相对于汽包的初始压力和初始温度来讲，总的温升量也是受限的。

通过连排或定排来控制汽包水位，锅炉的定排开启受汽压限制，若是不行则应通过燃烧率的调整。

锅炉升火过程中，随着压力的升高，炉水和蒸汽的温度也随之升高。汽包的下半部被炉水加热，而上半部被蒸汽加热。虽然炉水温度和蒸汽温度在升火过程中基本相同，但是由于蒸汽和炉水对汽包上下壁的放热系数不同，使得汽包上下壁温温度升高的快慢不一样。饱和蒸汽遇到温度较低的汽包上壁，凝结成水，放出潜热，此种放热属于凝结放热，其放热系数约为7000W/（m2.℃）。炉水对汽包下半部的传热，在升火初期水循环还没有完全建立时，属于自然对流，其放热系数只有凝结放热的1/4~1/3。因此在升火中，汽包上半部的壁温高于下半部的壁温。这样汽包上下壁形成了温差。上部壁温高，有膨胀的趋势，但是由于下半部壁温低，阻止了上半部膨胀，上半部汽包壁承受压应力，而下半部在上半部膨胀的影响下被拉伸，而承受拉伸应力。汽包将会产生向上拱起的变形，这种变形称为香蕉变形，形成较大的热应力，见下图所示。例如TII-170型锅炉，汽包壁厚度为90mm，汽包内径为1300mm，当汽压升至6Mpa时，如果汽包上下壁温差为20℃，则由机械应力和热应力共同引起的汽包壁的折算应力为0.94Mpa，而由工作压力所产生的应力只有0.58Mpa。

由此可见，上下壁温差仅20℃，就使汽包所受的应力增长将近一倍。为了保证汽包的安全，规定汽包上下壁温差不得超过50℃。在高压炉或压力更高的锅炉的汽包上下部都有测量汽包壁温度的测点，以便在升火时可以监视。当汽包上下壁温差接近50℃时，要降低升压的速度。

由于在压力较低时，饱和温度随压力的升高增长较快，水循环较弱，炉水的扰动不强，饱和蒸汽和炉水对汽包上下壁的放热系数差别较大，汽包上下壁较大温差容易出现在0~1Mpa这段时间。因此，运行人员在这段时间应多观察汽包上下壁的温差。

*本文来源：锅炉圈