电站锅炉安全经济运行分析

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1、摘要：北京京能热电股份有限公司共有4台哈尔滨锅炉厂生产的HG-670/140-13型的超高压、中间再热、单汽包、自然循环固态排渣煤粉炉，单炉膛，负压燃烧，燃烧器四角布置，配中速磨煤机，直吹式制粉系统的锅炉。锅炉的安全优化运行是提高机组利用率、安全性、经济性和环保性的重要保障，因此，本文通过三章对锅炉启动及正常运行所遇到的问题进行了阐述。关键词：锅炉安全经济运行分析18第一章锅炉的启动与安全监护第一节.启动曲线的优化一、我公司一般均采用滑参数启动，滑参数启动不但可以缩短从锅炉点火到发电机并入电网的时间，节省这一过程中的能量消耗；还可以使整个机组的加热过程

2、从低参数开始，从而使热膨胀均匀；还可使锅炉水循环工况和过热器冷却条件改善，使低压蒸汽较好地充满汽轮机，从而使汽轮机各部分温升均匀，热应力大大减少。1.在机组大小修后，一般都采用锅炉无火启动，所谓锅炉无火启动，即用外来蒸汽加热锅炉，在不点火的情况下，使锅炉工质升温升压。通常都采用下联箱加热的方式对锅水进行加热。锅炉点火前投入下联箱加热装置，汽包温升速度控制在0.5～1℃/min，无火启动的最初阶段力求缓慢，防止汽水冲击引起水冷壁振动，随着工质温度的升高，逐渐开大加热管的进汽门，经过3～4小时，锅炉汽压可升到0.5～0.7Mpa,此时，锅炉已产生大量蒸汽，

3、可进行暖管。采用无火启动的优点是：（1）启动过程中锅炉受热元件受热均匀，热应力小.（2）由于用蒸汽推动锅炉循环，点火后很快建立水循环.（3）由于点火前已产生大量蒸汽，可有效防止过热器和再热器超温.（4）可防止省煤器管超温。（5）因点火时炉膛已有较高的温度，对点火初期的稳定燃烧十分有利.（6）由于缩短了点火启动时间，可节省厂用电和点火用油（7）锅炉可长时间内处于热备用状态，汽压低于0.5Mpa即可投入加热装置，进行热保养.。第二节锅炉汽包的安全监护一、汽包的安全监护（由于汽包是锅炉中壁最厚直径最大的设备，本文重点论述）汽包是锅炉的重要组件，在使用中如果操

4、作或管理不当会使其上下壁、内外壁产生过大的温差和热应力。其机械应力和热应力的综合应力在局部区域的峰值可能接近或超过汽包材料的屈服强度，汽包壁容易形成裂纹，扩展到一定程度时汽包将被破坏。汽包承受的应力主要有压力引起的机械应力和温度变化引起的热应力，其中机械应力与其工作压力成正比，在设计中通过强度计算来确定汽包的壁厚、直径和选材等，运行中只要控制不超压运行，机械应力的最大值是稳定的。1汽包热应力分析18　　锅炉在启动和停炉过程中，汽包壁内的温度场和传热条件不断变化。当温度变化时,汽包筒体存在着3种温差：内外壁温差（沿壁厚方向存在温度梯度）、上下壁温差（圆周

5、方向的温度不均匀）、纵向温差（长度方向的温度不均匀）。因汽包可自由膨胀，故略去纵向温差的影响。（1）上下壁温差产生的热应力　　汽包热应力计算文献［1］表明，汽包上下壁温差引起的热应力主要是轴向应力，切向和径向应力与之相比约低一个数量级，故可忽略不计。汽包上部壁温高，金属膨胀量大；下部壁温低，金属膨胀量相对较小。这样就造成上部金属膨胀受到限制，上部产生压缩应力，下部产生拉伸应力。热应力与温差成正比，汽包上下壁温差越大，产生的热应力越大。（2）内外壁温差产生的热应力　　汽包内外壁温差的形成主要是在升温过程，介质不断地对汽包内壁加热，内壁温升快，外壁温升慢，

6、造成内外壁存在温差，使内壁产生压缩应力，外壁产生拉伸应力。应力计算文献［1］指出，内外壁温差产生的热应力主要是轴向和切向热应力，而且轴向与切向热应力大小相当，控制汽包内外壁热应力的关键是控制升温速度。（3）热应力的计算　　汽包温度场变化有3种情况：稳定温度场、匀速变化的准稳定温度场和温度快速变化的非稳态温度场。在稳态工况下，汽包外壁的保温层使汽包金属外壁近乎处于绝热条件下，此项热应力可不计。负荷变动时，开始时汽包内外壁面金属温度的变化速度不同，经几分时间的过渡期，温度变化速度恒定，内外壁温差大体不变化，形成一种准稳态工况。过渡期内任意一瞬态，内外壁温差

7、均小于准稳态时的温差。对于非稳态温度场，则可取一段时间的平均变化速度按准稳态温度场作简化计算。①内外壁热应力计算公式　　在锅炉启停过程中，按准稳态温度场求解，汽包内外壁温差热应力可由下面式子求得：公式1-1公式1-1式中　R1，R2———汽包筒体内外半径；r———研究点的半径，R1＜r≤R2；t———温度；τ———时间参数；αl———线胀系数；μ———泊松比；18E———汽包壁金属材料的弹性模量；tm(τ)———某一时刻的体积平均温度；σit，σia，σir———径向温差引起的汽包内壁切向、轴向和径向热应力；σet，σea，σer———径向温差引起的汽

8、包外壁切向、轴向和径向热应力。②上下壁热应力对上下壁温差热应力，可由下面式子求得：公式1-2公