本科畢業(yè)論文--燃煤電站鍋爐汽包及水冷壁啟動(dòng)過(guò)程分析與保護(hù)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目: 火電廠鍋爐汽包及水冷壁啟動(dòng)過(guò)程分析與保護(hù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教 師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 盡我所知，除文中特別加 以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研 究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體， 均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作者簽名： 日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文

2、）的印刷本和電 子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供 目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制 手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠?或全部?jī)?nèi)容作者簽名： 日 期：學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外， 本論文 不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 對(duì)本文的研 究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完 全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全

3、了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版， 允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。導(dǎo)師簽名:日期： 年 月導(dǎo)師簽名:日期： 年 月作者簽名：日期：年月日指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫（設(shè)計(jì)）過(guò)程1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神優(yōu) 良 中 及格 不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度優(yōu)良中及格不及格3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的能力優(yōu)良中及格不及格4、研究方法的

4、科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 優(yōu) 良 中 及格 不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況優(yōu)良中及格不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？?jī)?yōu)良中及格不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？?jī)?yōu)良中及格不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義優(yōu)良中及格不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？?jī)?yōu)良中及格不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績(jī)：優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫“ V”）指導(dǎo)教師：（簽名）單位：（蓋章）評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)

5、價(jià)：一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？?jī)?yōu)良中及格不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？?jī)?yōu)良中及格不及格二、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？?jī)?yōu)良中及格不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平優(yōu)良中及格不及格建議成績(jī)：優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫“ V”）評(píng)閱教師：（簽名）單位：（蓋章）年 月 日華北電力大學(xué)成人教育學(xué)院2007華北電力大學(xué)成人教育學(xué)院2007屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 是否要對(duì)汽包進(jìn)行低周疲勞分析，美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（ A

6、SME給出了一個(gè)臨界值。對(duì) 于材料屈服極限小于552Mpa的汽包，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)超過(guò)1000次，都應(yīng)對(duì)汽包進(jìn)行低周疲勞 分析。關(guān)于應(yīng)力循環(huán)次數(shù)有以下定義：1）鍋爐啟動(dòng)停運(yùn)一個(gè)循環(huán)為一次。2） 壓力波動(dòng)范圍在數(shù)值上超過(guò)設(shè)計(jì)壓力值20%算一次。3）汽包上任何相鄰兩點(diǎn)，因溫度變化產(chǎn)生溫差，不同溫差值折算成次數(shù)，如下：a.2955C,應(yīng)力循環(huán)1次； b.5683C,應(yīng)力循環(huán)2次；C.84139C，應(yīng)力循環(huán)4次； d.140194C，應(yīng)力循環(huán)8次；e.195250E，應(yīng)力循環(huán)12次； f. 250E，應(yīng)力循環(huán)20次；2.4啟停過(guò)程中汽包壁的溫差監(jiān)視為了保護(hù)汽包，在整個(gè)鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中必須不斷監(jiān)視汽包上下壁溫

7、差以及內(nèi)外壁溫差。 為此，在大型鍋爐的汽包壁上，安裝有若干組溫度測(cè)點(diǎn)，以集中下降管外壁溫度代替汽包下 部的內(nèi)壁溫度。在監(jiān)護(hù)和控制溫差時(shí)，按以下方法計(jì)算壁溫差：以最大的引出管外壁溫度減 去汽包上部外壁最小溫度，差值就是汽包上部?jī)?nèi)外壁的最大溫差；若減去汽包下集中下降管 外壁最小溫度，差值就是汽包上下內(nèi)壁最大差值；同理，也可計(jì)算得到汽包下部?jī)?nèi)外壁溫差。 有的鍋爐還引入汽包的壓力等數(shù)據(jù)對(duì)上述計(jì)算進(jìn)行修正。以前，國(guó)內(nèi)機(jī)組對(duì)汽包上下壁溫差 和內(nèi)外壁溫差啟動(dòng)中的最大允許值，均控制在50C以內(nèi)，這個(gè)限制主要是鑒于對(duì)啟動(dòng)過(guò)程中汽包金屬的溫度分布規(guī)律還不能充分掌握，所以理論上對(duì)它的熱應(yīng)力尚不能精確的計(jì)算，同 時(shí)，

8、也考慮到損傷汽包的嚴(yán)重性。實(shí)踐證明，溫差只要在此范圍內(nèi)，產(chǎn)生的附加熱應(yīng)力不會(huì) 造成汽包損壞，是偏于安全的。近年來(lái)引進(jìn)的機(jī)組對(duì)汽包壁溫差的控制普遍較寬，例如東方 鍋爐的1025t/h自然循環(huán)鍋爐，冷態(tài)啟動(dòng)限制上下壁溫差小于 40C；日本三菱公司的1175t/h 控制循環(huán)鍋爐，規(guī)定進(jìn)水升溫速度不大于 3.6 C /min，以此來(lái)限制汽包壁溫差。2.5鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中的汽包應(yīng)力控制在鍋爐的啟動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械應(yīng)力隨氣壓上升而增大，逐漸成為汽包應(yīng)力的主要部分，汽 包熱應(yīng)力則隨氣壓上升而逐漸減小，并且它只與汽包壁溫差有關(guān)。在汽包內(nèi)壁，內(nèi)壁溫差引 起壓應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力相抵消，汽包外壁引起拉應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力正向疊加。

9、如果沒(méi)有孔邊應(yīng)力 集中，則外壁拉應(yīng)力將成為最大的峰值應(yīng)力。但若汽包溫差過(guò)大，則最大峰值應(yīng)力亦可能在 外壁某一點(diǎn)達(dá)到。從低周疲勞角度分析，啟動(dòng)初期，飽和溫升率是影響循環(huán)過(guò)程中谷值應(yīng)力 的主要因素，降低谷值應(yīng)力水平則可有效減小啟動(dòng)過(guò)程中的交變應(yīng)力幅值，從而減小啟動(dòng)過(guò) 程中的疲勞壽命損耗率。隨著壓力的升高，當(dāng)機(jī)械應(yīng)力占據(jù)主導(dǎo)地位后，則可適當(dāng)采用較高 的溫升速率。在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)以后，鍋爐的啟動(dòng)速度還要受到汽輪機(jī)運(yùn)行方式的限制，升壓過(guò) 程主要是控制過(guò)熱汽溫的升溫速率，而啟動(dòng)熱應(yīng)力所允許的壁溫差通常是自然滿足的19。2.5.1控制汽包應(yīng)力的安全原則鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中的汽包應(yīng)力安全原則有以下幾項(xiàng)：1）汽包機(jī)械應(yīng)力

10、要符合最大剪應(yīng)力強(qiáng)度理論條件；2）汽包峰值應(yīng)力超過(guò)屈服極限時(shí)發(fā)生局部塑性變形，吸收超過(guò)屈服極限部分的應(yīng)力，但 是不會(huì)造成汽包的靜態(tài)破壞；3） 汽包峰值應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生低周疲勞與壽命損耗。降低峰值應(yīng)力可以減少低周疲勞及壽命損 耗，其關(guān)鍵是減小汽包熱應(yīng)力。汽包熱應(yīng)力是由汽包上下壁、內(nèi)外壁之間的溫差引起的，減 小汽包壁各部分之間溫差的基本方法是促使工質(zhì)流動(dòng)，均勻鍋水溫度和限制升溫速度等；4）汽包材料屈服極限大于552Mpa峰值應(yīng)力循環(huán)次數(shù)小于1000次，可以不考慮汽包低 周疲勞損耗17。2.5.2控制汽包啟動(dòng)應(yīng)力的措施汽包啟動(dòng)應(yīng)力控制的重要標(biāo)志是汽包的上下壁溫差和內(nèi)外壁溫差。在實(shí)際操作中，是以 控制壓力的

11、變化率作為控制壁溫差的基本手段的。在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中防止汽包壁溫差過(guò)大的 措施有：1）啟動(dòng)中嚴(yán)格控制升壓速度，尤其是低壓階段的升壓速度應(yīng)該力求緩慢。這是防止汽包 壁溫差過(guò)大的根本措施。為此，升壓過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格按給定的鍋爐曲線進(jìn)行，若發(fā)現(xiàn)汽包壁溫差 過(guò)大，應(yīng)減慢升壓速度或暫停升壓?？刂粕龎核俣鹊闹饕侄问强刂迫紵?，此外，還可以加大向空排汽量或改變旁路系統(tǒng) 的通汽量進(jìn)行升壓過(guò)程的控制。2） 盡快的建立正常的水循環(huán)。水循環(huán)越強(qiáng)，上升管出口的汽水混合就會(huì)物以更大的流速 進(jìn)入并擾動(dòng)水空間，使水對(duì)汽包下壁的放熱系數(shù)提高，從而減小上下壁溫差。因此，能否盡早建立起正常的水循環(huán)，不僅影響水冷壁工作的安全性，而且也直

12、接影響到汽包上下壁溫差 的大小。3）初投燃料量不能太少，爐內(nèi)燃燒、傳熱應(yīng)均勻。初投燃料量太少，水冷壁產(chǎn)汽量少， 水流動(dòng)慢，流量偏差大，且爐內(nèi)火焰不易充滿爐膛，有可能使部分水冷壁處于無(wú)循環(huán)或弱循 環(huán)狀態(tài)，與這部分水冷壁相對(duì)應(yīng)的汽包長(zhǎng)度區(qū)間內(nèi)的上下壁溫差增大。因此保持均勻火焰是 啟動(dòng)燃燒調(diào)整的重要任務(wù)。初投燃料量與控制升壓速度的矛盾，可以通過(guò)開(kāi)大旁路系統(tǒng)調(diào)門 的方法解決19。4） 進(jìn)水時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制進(jìn)水參數(shù)。一般控制進(jìn)水溫度與汽包溫度之差不大于90r，進(jìn)水 時(shí)間冬季不少于4小時(shí)，夏季不少于2小時(shí)（進(jìn)水速度也影響壁溫差）。啟動(dòng)時(shí)適當(dāng)將汽包水 位維持在較高水平，對(duì)控制汽包壁溫差也有一定的作用。進(jìn)水參數(shù)控

13、制主要用于降低循環(huán)的 谷值應(yīng)力。2.6汽包啟動(dòng)水位分析2.6.1概述三河電廠二期#3、4爐均為東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG102y 17.4- II 6型亞臨界一次中間再熱自 然循環(huán)汽包爐。鍋爐配有兩臺(tái)容量為 50%的汽動(dòng)給水泵和一臺(tái)容量為30%的電動(dòng)給水泵。電 泵作為啟動(dòng)泵或低負(fù)荷及汽泵故障時(shí)備用。在汽包給水管路上設(shè)有給水主路電動(dòng)門（容量為100%）和30%容量的給水旁路調(diào)節(jié)門。汽包水位采用單沖量與串級(jí)三沖量相結(jié)合的控制方式。 在主蒸汽流量達(dá)380t/h之前，汽包水位由給水旁路調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，即單沖量控制，旁路調(diào)節(jié)閥 前后壓差由調(diào)節(jié)閥差壓調(diào)節(jié)回路通過(guò)改變電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)主蒸汽流量達(dá)380t/h

14、后,汽包水位控制切至給水主路通過(guò)改變給水泵轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，為三沖量調(diào)節(jié)。在#3、4機(jī)組的調(diào)試及試生產(chǎn)階段曾多次出現(xiàn)在并網(wǎng)后，特別是因故停爐后的極熱態(tài)啟動(dòng) 恢復(fù)過(guò)程中，汽包水位控制由給水旁路切為主路時(shí)，汽包水位投自動(dòng)的情況下，汽包水位大 幅度波動(dòng)的現(xiàn)象。2.6.2水位波動(dòng)過(guò)大的原因分析2.621 給水由旁路切為主路過(guò)程中控制不當(dāng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的給水旁路切主路（即由單沖量控制切為三沖量控制）的負(fù)荷點(diǎn)為蒸汽流量 380t/h。在此之前，單沖量汽包水位調(diào)節(jié)為用給水旁路調(diào)節(jié)閥控制。為了克服汽包壓力及給 水管路系統(tǒng)阻力，保證給水旁路調(diào)節(jié)門的線性，通?？杀３峙月氛{(diào)節(jié)門前后有一定的壓差， 在控制系統(tǒng)中是通過(guò)旁路調(diào)門

15、前后壓差控制回路調(diào)節(jié)電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)蒸汽流量 大于380t/h以后，通過(guò)內(nèi)部邏輯，給水旁路調(diào)節(jié)門切為手動(dòng)，自動(dòng)切除給水單沖量調(diào)節(jié)和給 水旁路調(diào)節(jié)閥差壓調(diào)節(jié)回路，同時(shí)打開(kāi)鍋爐給水主路電動(dòng)門，自動(dòng)投入汽包水位由單沖量向 三沖量調(diào)節(jié)回路，實(shí)現(xiàn)了汽包水位由單沖量向三沖量的切換。但若切換時(shí)，給水旁路調(diào)節(jié)閥 前后壓差設(shè)置過(guò)大，即電泵輸出壓力高于汽包壓力很多時(shí)，此時(shí)鍋爐給水主路和旁路同時(shí)向 汽包上水，通流面積增加很多就會(huì)造成給水量的大量增加。再加上若此時(shí)加負(fù)荷速率控制不 當(dāng)，而引起汽包壓力下降較快時(shí)，就會(huì)造成一方面給水流量大大超過(guò)蒸汽流量，另一方面因 汽包壓力下降較快而使汽包產(chǎn)生較為嚴(yán)重的虛假水位

16、。這兩方面的因素同向疊加，以及現(xiàn)代 鍋爐汽包容積設(shè)計(jì)均較以往汽包鍋爐偏小等因素，就會(huì)造成汽包水位快速升高。雖然此時(shí)水 位控制為三沖量控制，但由于整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的慣性遲延較大，從而造成自動(dòng)調(diào)節(jié)跟不上水位 變化的情況，使鍋爐因汽包水位高引起 MF動(dòng)作停爐。2.6.2.2 燃料量的增加與加負(fù)荷率不同步由于在機(jī)組并網(wǎng)后的低負(fù)荷階段，爐膛內(nèi)油槍投入較多和等離點(diǎn)火的磨煤機(jī)出力較大。 使機(jī)組負(fù)荷的增加和燃料量的增加基本都是在手動(dòng)方式下進(jìn)行的，尤其是鍋爐停爐后的極熱 態(tài)點(diǎn)火恢復(fù)過(guò)程中，因汽包壓力很高，一般在 13MP以上，機(jī)組加負(fù)荷速率過(guò)快，而燃料量未 跟上時(shí)就會(huì)造成汽包壓力的快速下降，從而造成汽包內(nèi)產(chǎn)生十分嚴(yán)

17、重的虛假水位，使汽包水 位波動(dòng)超出保護(hù)范圍導(dǎo)致MFT動(dòng)作。2.6.3水位波動(dòng)過(guò)大的防范措施嚴(yán)格控制主汽壓力的升壓速度在并網(wǎng)后的加負(fù)荷過(guò)程中，要做到負(fù)荷的增加與燃料量的增加同步，嚴(yán)格控制主汽壓力 的上升速度在0.050.1MPa/min之內(nèi)。保持主汽壓力和汽包壓力的穩(wěn)定，300MV機(jī)組在磨煤機(jī) 投運(yùn)2臺(tái)以上時(shí)盡量投入主汽壓力自動(dòng)，避免汽包壓力大幅波動(dòng)而引起汽包內(nèi)虛假水位。給水由旁路切為主路時(shí)前后過(guò)程的控制方法在給水由旁路切為主路之前，嚴(yán)格控制給水旁路調(diào)節(jié)門前后的壓差和電泵出口的壓力，在給水流量和蒸汽流量基本平衡和汽包水位穩(wěn)定的情況下，保持給水旁路調(diào)節(jié)門在70%85%范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。然后逐漸增加燃

18、料量和機(jī)組負(fù)荷，并保持主汽壓力相對(duì)穩(wěn)定，以便造 成一個(gè)給水由旁路切為主路的良好條件，并對(duì)切換過(guò)程中汽包水位、給水流量、主蒸汽流量、 電泵出口壓力與汽包壓力、主汽壓力嚴(yán)加監(jiān)控，保證單沖量控制與三沖量控制的平穩(wěn)進(jìn)行。水冷壁的啟動(dòng)分析及保護(hù)3.1水冷壁啟動(dòng)溫度工況分析在鍋爐升壓過(guò)程中對(duì)水冷壁的保護(hù)是十分重要的。對(duì)于汽包鍋爐，因?yàn)樵谏龎旱某跗谒?冷壁受熱不多，管內(nèi)工質(zhì)的含汽量少，所以水循環(huán)不正常；又因?yàn)檫@時(shí)投入燃燒器的只數(shù)很 少，所以，水冷壁受熱的不均勻性較大，各管內(nèi)的介質(zhì)流速差別較大。如果同一聯(lián)箱上各根 水冷壁管金屬溫度存在差別，就會(huì)產(chǎn)生一定的熱應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使下聯(lián)箱變形或水冷壁管損 壞。大型鍋爐的

19、水冷壁都是膜式水冷壁，管子之間為剛性連接，不允許有相對(duì)位移，所以鄰管之間的溫差會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。因此，限制相鄰管子間的壁溫差不得超過(guò)50C。對(duì)于平行工作的水冷壁管，加熱不均（如火焰偏斜）就會(huì)造成同回路不同管子間的壁溫偏差。假如有兩根水冷壁管，所受壁面熱負(fù)荷分別為qi、q2，那么，1、2兩管的壁溫偏差厶tb按下式計(jì)算t歸魚（31）口2：2 內(nèi)壁對(duì)工質(zhì)的放熱系數(shù)，W/（川C）由式（3 1）可知，壁面熱負(fù)荷之差 q=q2-qi越大（加熱越不均勻越厲害），壁溫差 tb越大；管內(nèi)放熱系數(shù)：2越小，壁溫差厶tb也越大。在鍋爐起壓之前，水冷壁內(nèi)均為未飽和水，且流動(dòng)微弱，:2很小，約為0.2 X 103W/

20、（C），這時(shí)， q即使僅1.0 X 104 （額定負(fù)荷的1/15 ）， tb即使已達(dá)到50 C?？梢?jiàn)， 起壓之前或水循環(huán)弱時(shí)，尤其應(yīng)該注意火焰分布均勻的問(wèn)題18。鍋爐的流動(dòng)工況正常時(shí)，有一定的水量進(jìn)入水冷壁管口，且邊流動(dòng)邊產(chǎn)汽，內(nèi)壁周圍有 水膜，這是最好的冷卻工況。但受熱不均時(shí)，個(gè)別受熱弱管（或管組）水流動(dòng)很慢，甚至停 止，入口基本無(wú)水量流入。此時(shí)，汽泡易在水冷壁轉(zhuǎn)彎處、焊縫或水平段積聚，形成汽環(huán)， 使該處管壁局部過(guò)熱產(chǎn)生鼓包、脹粗或爆管。這也要求啟動(dòng)之初均勻加熱，否則個(gè)別受熱很 弱的管子也很容易出問(wèn)題。3.2水冷壁的水力偏差分析在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中，投入燃料較少，火焰偏斜或直接沖刷水冷壁，水冷壁

21、并聯(lián)管會(huì)產(chǎn)生 較嚴(yán)重的流量偏差，個(gè)別管子的流量偏差將加重傳熱惡化和壁溫飛升。將偏差管內(nèi)的工質(zhì)流 量GP與平均管內(nèi)工質(zhì)流量GO之比稱為流量不均系數(shù)n g，n g可按下式計(jì)算(3 2)(33)RodoRpdRodoRpdo%gh2Roo2(3 5)(36)(3 7)(34)(34)式中Ro平均管的阻力常數(shù)；偏差管的阻力常數(shù)；B 系數(shù)；P O、p p平均管、偏差管密度，kg / m3 ;h水冷壁管屏高度，m式（34）中，當(dāng)P P P O且B P O/ p P- p O時(shí)，B前取“-”號(hào)，根據(jù)水冷壁的壓差平衡關(guān)系（p ogh+0.5 Ro，2 p o= p pgh+0.5 Rp： p p）可知，這是受

22、熱弱的倒流工況。B值的意義是平均重位壓差與平均流動(dòng)阻力之比。其大小規(guī)定了吸熱不均對(duì)流動(dòng)影響的具體特性。對(duì)于螺旋管圈直流鍋爐，B值甚小，n 1,密度差項(xiàng)（p p - p o ） / p o幾乎不起作用，n g m。當(dāng)偏差管的水冷壁負(fù)荷qp （kW加）增加時(shí)，p pv p o，由式（32）可知， n gv 1、G減小。這樣一種管內(nèi)受熱越強(qiáng)流動(dòng)反而越弱的特點(diǎn)，就是強(qiáng)制流動(dòng)的重要特性； 對(duì)于自然循環(huán)鍋爐，含汽率小，循環(huán)速率低，所以B值很大，密度差值（P P - P O ） / P O通過(guò)n對(duì)n g起決定作用。因此，當(dāng)偏差管的吸熱量大于平均管時(shí)，盡管mv 1，但n g 1，且吸熱不均越大，n g的增長(zhǎng)越

23、厲害。自然循環(huán)的這種特性又稱為水動(dòng)力自補(bǔ)償特性。對(duì)于B值較適中的情況，如控制循環(huán)鍋爐以及一次上升型直流鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可能出現(xiàn)強(qiáng)制流 動(dòng)特性也可能是自補(bǔ)償特性，取決于參數(shù)（壓力、質(zhì)量流速）和負(fù)荷的高低11。根據(jù)以上分析可得出以下結(jié)論：1）鍋爐的吸熱不均可引起水力不均，從而影響水冷壁的工作安全，因此要十分重視啟動(dòng) 過(guò)程中水冷壁屏間、管間熱負(fù)荷的均勻性；2）直流鍋爐的水冷壁，熱負(fù)荷大的偏差管流量小，管子的出口部分可能為過(guò)熱度較大的 蒸汽，壁溫升高；3） 自然循環(huán)鍋爐及強(qiáng)制循環(huán)鍋爐顯示自然循環(huán)特性時(shí)，其水冷壁在熱負(fù)荷低的偏差管循 環(huán)流量小，出口含汽率高，發(fā)生“蒸干”傳熱惡化的可能性增加。此外，受

24、熱弱的管子也容易產(chǎn)生停滯或倒流現(xiàn)象13。3.3水冷壁的局部傳熱惡化分析水在水冷壁管內(nèi)流動(dòng)到某一位置時(shí)，當(dāng)干度達(dá)到一定值時(shí)內(nèi)壁失去水膜的現(xiàn)象稱為“蒸 干”?！罢舾伞卑l(fā)生時(shí)管子內(nèi)壁突然與汽接觸，放熱系數(shù)變小，產(chǎn)生一個(gè)壁溫飛升值。對(duì)于自 然循環(huán)鍋爐，正常運(yùn)行時(shí)由于出口含汽率小于界限含汽率（約0.30.5 ）,故一般不會(huì)發(fā)生水膜失去的情況，但在啟動(dòng)過(guò)程吸熱不均十分嚴(yán)重時(shí)，也存在發(fā)生“蒸干”的可能性；對(duì)于 直流鍋爐，水冷壁必然經(jīng)過(guò)一個(gè)干度從 0到1.0的過(guò)程，即必然在某一段時(shí)間產(chǎn)生“蒸干” 現(xiàn)象。設(shè)計(jì)和運(yùn)行的任務(wù)只是控制壁溫飛升值的大?。ū荛_(kāi)爐內(nèi)高溫區(qū)域），不使壁溫的飛升值超過(guò)材料的允許溫度而已16 o

25、溫度飛升值的大小與工作壓力、熱流密度和工質(zhì)流量有關(guān)。溫度飛升值會(huì)著工作壓力的 升高而降低；隨著熱流密度與工質(zhì)流量比值的增大而升高。因此，無(wú)論何種循環(huán)方式，防止 傳熱惡化都是啟動(dòng)過(guò)程中所要注意解決的問(wèn)題。3.4水冷壁的啟動(dòng)保護(hù)在鍋爐升壓過(guò)程中水冷壁的保護(hù)措施有：1）均勻爐內(nèi)燃燒沿爐膛四周均勻或?qū)ΨQ地投入噴燃器并定時(shí)切換運(yùn)行；在符合升溫升壓曲線，汽包金屬 溫差不大的情況下，可適量多投一些燃燒器，以使得爐膛熱負(fù)荷較均勻。2）盡快建立正常的水循環(huán)（汽包鍋爐）正常的水循環(huán)可保證水冷壁內(nèi)有均勻、較大的循環(huán)流量，來(lái)冷卻受熱面。盡快建立正常 的水循環(huán)可從以下幾方面著手：水冷壁下部定期放水或連續(xù)放水。在水冷壁下

26、聯(lián)箱定期或連續(xù)放水，可以將汽包下部 溫度較高的水、汽引到水冷壁管底部，用熱水代替冷水，增加水冷壁產(chǎn)汽區(qū)的長(zhǎng)度，促進(jìn)水 循環(huán)。實(shí)踐證明，這個(gè)措施的采取對(duì)促進(jìn)水循環(huán)的建立，減小汽包壁溫差是十分有效的。采用鄰爐蒸汽加熱。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外制造的大型鍋爐一般均設(shè)計(jì)有鄰爐蒸汽加熱系統(tǒng)。在鍋爐點(diǎn)火前，從各水冷壁下聯(lián)箱均勻地通入適量的蒸汽，加熱水冷壁各個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。待水達(dá) 到飽和溫度并有一定的產(chǎn)汽量后，再進(jìn)行點(diǎn)火。這種點(diǎn)火的過(guò)程稱為無(wú)火啟動(dòng)，鍋爐在無(wú)火 啟動(dòng)過(guò)程中汽包溫差很小，同時(shí)大大縮短了機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)油耗，提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。啟動(dòng)時(shí)可適當(dāng)投入機(jī)組高、低壓旁路系統(tǒng)， 提高燃燒率，在不加快升壓速度的情況下， 增加

27、產(chǎn)汽量。啟動(dòng)初期較慢的升壓對(duì)盡快建立正常的水循環(huán)也是有利的。燃料熱量中，一部分用于 提升金屬壁溫和水溫，增加蒸發(fā)系統(tǒng)的蓄熱量，其余才用于產(chǎn)汽。所以升壓速度低，用于增 加水和金屬蓄熱的熱量少，用于產(chǎn)汽的熱量就多；同時(shí)低壓下飽和溫度低，輻射換熱量大， 產(chǎn)汽多、汽水密度差大循環(huán)動(dòng)力也大10 o3）加強(qiáng)水冷壁膨脹監(jiān)視各水冷壁管因受熱而產(chǎn)生的膨脹差將使下集箱下移的數(shù)值不同。因此，水冷壁的受熱均 勻性可以通過(guò)膨脹量進(jìn)行監(jiān)督。啟動(dòng)過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)膨脹受阻等異?，F(xiàn)象，則應(yīng)暫緩升壓， 待查明原因并處理后，方可繼續(xù)升壓。4）強(qiáng)制循環(huán)鍋爐點(diǎn)火時(shí)啟動(dòng)循環(huán)泵提高安全性強(qiáng)制循環(huán)鍋爐在點(diǎn)火前啟動(dòng)循環(huán)泵，循環(huán)流速最大。隨著水冷

28、壁內(nèi)含汽率的增加，流速 逐漸減小，但減小不多，與自然循環(huán)鍋爐啟動(dòng)之初循環(huán)流速幾乎為零的情況相比，大大提高 了水冷壁的工作安全性。結(jié)論我國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó)，煤炭資源相對(duì)較豐富，煤種特性變化范圍很大。根據(jù)我國(guó)的能源政策， 火力發(fā)電廠多以燃煤為主，為保證國(guó)家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，提高燃煤的能量轉(zhuǎn)換效 率和低的污染物排放率，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，大型超臨界、超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組日益成為 我國(guó)火力發(fā)電廠的主力機(jī)組。但機(jī)組容量和參數(shù)的提高也對(duì)鍋爐的安全啟動(dòng)提出了新的要求， 大型電站鍋爐啟動(dòng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性成為了關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)對(duì)汽包鍋爐啟動(dòng)過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題的分析研究，得出了以下結(jié)論：1）通過(guò)對(duì)汽包啟動(dòng)溫差和啟動(dòng)應(yīng)力的

29、分析， 得出控制汽包應(yīng)力的主要是要控制汽包的上 下壁溫差和內(nèi)外壁溫差。實(shí)際操作中要嚴(yán)格控制升壓速度和進(jìn)水參數(shù)，盡快建立正常的水循 環(huán)，并且爐內(nèi)燃燒傳熱應(yīng)均勻。2）由水冷壁的啟動(dòng)溫度工況和水力偏差以及局部傳熱惡化的分析，得出水冷壁在啟動(dòng)過(guò)程中一定要均勻爐內(nèi)燃燒加強(qiáng)水冷壁的膨脹監(jiān)視，盡快建立正常的水循環(huán)。因此，要重視鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中汽包及水冷壁的應(yīng)力控制，做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作，采取有效 手段保證鍋爐運(yùn)行安全，提高鍋爐啟動(dòng)過(guò)程的安全經(jīng)濟(jì)性。致謝首先要感謝的是韓莉老師，在本文的編寫過(guò)程中得到了韓莉老師的熱心支持和精心指導(dǎo) 其次，在本文編寫過(guò)程中，二友電廠資料室為本文的編寫提供了大量圖書資料及電子資 源，在此

30、，向所有支持和幫助我的老師和工作人員表示感謝！最后要感謝我的母校河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院對(duì)我的精心培養(yǎng)！200320012001200320012001參考文獻(xiàn)1岑可法，周昊，池作和大型電站鍋爐安全及優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)第一版北京：中國(guó)電力出版社， TOC o 1-5 h z 2清華大學(xué)鍋爐教研室鍋爐原理第一版北京：科學(xué)出版社.19923鄭克，劉志剛，李益民.鍋爐汽包低周疲勞壽命研究.第一版.北京：電力出版社，20004莫江春，張學(xué)綸電站鍋爐優(yōu)化啟動(dòng)第一版北京：中國(guó)電力出版社，20035霍東方超臨界直流鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)的種類及其技術(shù)特點(diǎn)第一版北京：科技出版社，20036許海，孫繼紅.600 MW超臨界機(jī)組啟動(dòng)

31、系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)的特點(diǎn).第三版.吉林：吉林電力，7魏鐵錚，王軍電廠鍋爐運(yùn)行第一版天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，20008容蜜恩燃煤鍋爐機(jī)組第一版北京：中國(guó)電力出版社，19999樊泉桂，閻維平鍋爐原理第一版北京：中國(guó)電力出版社，200410莫江春，李立.300 MW機(jī)組鍋爐汽包壽命監(jiān)測(cè)研究.第一版.北京：熱能動(dòng)力工程，200011鄭體寬熱力發(fā)電廠第一版北京：中國(guó)電力出版社，200112林振坤，史進(jìn)淵等大型機(jī)組可靠性的分析和改進(jìn)第一版北京：科學(xué)出版社，199213黃新元.電站鍋爐運(yùn)行與燃燒調(diào)整.第一版.北京：中國(guó)電力出版社，200314容蜜恩燃煤鍋爐機(jī)組第一版.北京：中國(guó)電力出版社，199915樊泉桂

32、.亞臨界與超臨界參數(shù)鍋爐.北京：中國(guó)電力出版社，200116林振坤，史進(jìn)淵等大型機(jī)組可靠性的分析和改進(jìn)第一版北京：動(dòng)力工程，199217陳學(xué)俊，陳聽(tīng)寬.鍋爐原理.第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，198618華東機(jī)電工程學(xué)會(huì).600MW火力發(fā)電電機(jī)組培訓(xùn)教材鍋爐設(shè)備及其系統(tǒng)北京：中國(guó)電力出版社,學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作所取得的成果。 盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體 已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方 式注明并表示感謝。本人完全意識(shí)到本聲

33、明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者（本人簽名）：學(xué)位論文出版授權(quán)書本人及導(dǎo)師完全同意中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)出版章程、中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全 文數(shù)據(jù)庫(kù)出版章程（以下簡(jiǎn)稱“章程；愿意將本人的學(xué)位論文提交“中國(guó)學(xué)術(shù)期干（光盤版）電子 雜志社”在中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)中全文發(fā)表和 以電子、網(wǎng)絡(luò)形式公開(kāi)出版，并同意編入CNKI中國(guó)知識(shí)資源總庫(kù)，在中國(guó)博碩士學(xué)位論文 評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)中使用和在互聯(lián)網(wǎng)上傳播，同意按“章程”規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。論文密級(jí):公開(kāi)保密（_年月至年月）（保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議作者簽名：年月日作者簽名：年月日導(dǎo)師簽名：年月日獨(dú)創(chuàng)聲明本人鄭重

34、聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú) 立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。盡我所知，除文中 已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或 撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明 確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：二OO年九月二十日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué) 位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論 文）；同意學(xué)校在不以營(yíng)利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)， 公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容，允許他人依法合理使用。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）作者簽名:二OO年九月二十日致謝時(shí)間飛