锅炉升火过程中汽包上下壁温差是怎样形成的？温差超过规定有何危害？

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，见图2-1L例如Tn-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，运行入员在这段时间内要特别监视汽包上下壁温度和温差。