蒸汽锅炉中的水位

必须仔细控制蒸汽锅炉中的水位，以确保在正确的压力下安全高效地生产优质蒸汽。

蒸汽锅炉中的水位

任何蒸汽锅炉的任务是在正确的压力下安全、高效地提供正确数量的高质量蒸汽。 蒸汽由炉膛中燃料燃烧的热量或来自工艺的废热产生。热量传递给锅炉壳体中的水，水随后蒸发在压力下产生蒸汽。 锅炉中需要一定的水面面积来释放蒸汽。还应在正常工作水位上方留出一定的高度，以允许水位随负荷增加而上升，但仍允许足够的面积释放蒸汽而不发生水夹带。 在水平壳管式锅炉中，水位随负荷增加而上升（由于锅炉水位以下存在更多的蒸汽）。随着水位超过锅炉中心线，水表面面积（蒸汽释放面积）将减小，因为容纳壳体的两侧收敛。 锅炉制造商将设计锅炉，确保正常水位（NWL）的面积足以使蒸汽以可接受的速度释放。设计还将允许蒸汽取汽口在NWL以上有特定的最小高度。 显然，随着蒸汽的产生，锅炉中的水蒸发，锅炉必须接收水的供应以维持水位。由于上述因素，水必须维持在正确的水位。 安全也至关重要。如果锅炉在水量不足的情况下运行，可能发生严重损坏，最终存在爆炸风险。 因此，需要以下控制：

• 监测和控制水位。
• 检测是否达到低水位点，并采取适当行动。 此行动可能包括： 发出报警，关闭给水供给和关闭燃烧器。 还必须提供水位的外部指示。

本模块中的以下章节提供了有关应用于壳管式锅炉的自动液位控制和报警的基本信息。此信息通常也适用于水管式锅炉的汽包。 为保持连续性，本模块中的大部分信息基于英国立法。其他国家的相关法规应予以参考。 水位指示和锅炉水位 水位指示适用于可以检测水位的蒸汽锅炉。它包括大多数蒸汽锅炉，例外是”直流”或盘管式锅炉，没有汽包。在这种情况下，超过预设值的蒸汽出口温度被视为给水不足的指示。 在大多数情况下，蒸汽/水鼓或锅炉壳体上的简单液位计用作指示器。许多标准规定配备两个液位计。通常需要安排以防止破裂对操作员造成危险。最常见的保护形式是在水位计前方和两侧安装钢化玻璃屏。 高压锅炉可能需要使用平面或棱柱形玻璃制成的水位计。 液位计装置经受住了时间的考验，用于绝大多数锅炉，通常安排为提供正常水位上下可见范围的水位。 理解锅炉液位计中所看到的内容至关重要。以下章节解释了影响液位计中指示水位的一些因素。 无法精确定义运行中锅炉的确切水位，因为水面由大量具有强烈水平循环的气泡组成。因此，沿锅炉壳体的横截面和纵截面都存在水位变化。相反，液位计中的水：

• 不受水流和搅拌的影响。
• 不含蒸汽气泡。
• 比锅炉中的水温度低。 这意味着液位计（和其他外部附件）中的水比锅炉壳体内的水密度更大。这反过来意味着液位计显示的水位低于锅炉壳体中平均水面的水位。 在高蒸发速率下液位计中的水位与锅炉壳体中水位之间的差异取决于以下因素：
• 锅炉蒸汽产生额定出力。
• 液位计水连接管进入锅炉的高度。
• 锅炉水的TDS和化学分析。
• 锅炉壳体的尺寸。 锅炉循环引起的水位变化

在锅炉高负荷运行时，锅炉水的强烈循环将导致水位沿锅炉长度方向变化。这些循环流通常被认为是沿锅炉前后壁向上流动，并沿炉膛上方的中心线向上流动。

因此，向下循环必须在侧面，在锅炉的中间部分。蒸汽取汽口连接处也可能存在”抽吸”效应，这将倾向于在局部抬高水位。

在突然负荷变化期间，锅炉中也可能产生波浪，这通常可以在液位计中看到，但理想情况下应被水位控制忽略。

各种锅炉条件下预期的水位变化总结如图3.15.4所示。