专利名称：一种用于超超临界锅炉的启动指导方法
技术领域：
本发明涉及一种电厂锅炉的启动指导方法，尤其是涉及一种电厂超(超)临界锅炉的启动指导方法。
背景技术：
在电厂超(超)临界锅炉中，锅炉启动初期启动速度主要取决于厚壁(锅炉壁的？)承压部件和受热面安全性的限制。如何能够在安全要求的范围内，保证超临界锅炉具有较快的启动速度，对于降低启动过程热损失和启动过程中的污染排放具有重要的作用。现有超超临界锅炉启动系统并不涉及和解决这些问题。发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种电厂超(超)临界锅炉的启动指导方法，它能够帮助运行人员在保证超(超)临界锅炉设备安全和经济基础上，以实现提高锅炉系统启动速度，保证锅炉受热面安全性，节约启动过程热损失的目的。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是
一种电厂超(超)临界锅炉的启动指导方法，步骤包括
I)监测应用现有的厂级监控系统(SIS)或管理信息系统(MIS)，在动态监测锅炉厚壁承压部件应力变化的同时，动态监测锅炉受热面壁温和烟温分布，确保这些监测参数保持在允许的温度工作范围之内；
2)计算计算厚壁承压部件应力，求出关键部件危险点应力变化，并计算这些应力产生的复合应力作为实际应力；根据锅炉实时运行数据，计算出锅炉受热面烟温大小，根据SIS系统受热面壁温监测，得出烟气沿锅炉宽度方向上的热负荷分布情况，依据所得数据，得出运行工况中锅炉受热面壁温的实际温度；
3)确定范围根据部件材料特性确定不同运行工况下最高和最低应力，作为运行中实际应力控制的极限范围；根据材料特性，规定受热面壁温工作的上限；
4)判断实际应力是否处于最高和最低应力的范围内、锅炉受热面是否不超过规程要求的温度限值；
5)控制当4)不能满足时，控制锅炉启动速度和燃料投运速率直至4)满足。
所述的锅炉厚壁承压部件指的是启动分离器、过热器出口联箱、再热器联箱和主蒸汽管道？
所述的锅炉受热面指的是屏式过热器、高温再热器和高温过热器的受热面。
运行中监测和计算厚壁承压部件应力，应该根据本发明提供的计算方法，求出关键部件危险点应力变化，并计算这些应力产生的复合应力，这些应力计算不仅考虑了内压应力的作用，而且也考虑了温差产生的热应力，这种情况下得出的复合应力作为实际应力， 同时根据部件材料特性确定不同运行工况下最高和最低应力范围，作为运行中应力控制的极限范围。
运行中监测的温度，主要是根据本发明提供的温度计算方法，根据锅炉实时运行数据，计算出锅炉受热面烟温大小，根据SIS系统受热面壁温监测，得出烟气沿锅炉宽度方向上的热负荷分布情况，依据这些数据，应用本发明提供的壁温计算方法，可以得出运行工况中锅炉受热面的实际运行温度，根据材料特性，规定这些受热面壁温工作的上限，从而提供运行中控制锅炉负荷上升的幅度要求。
通过启动系统监测和控制厚壁承压部件和受热面的热应力和温升情况，改变厚壁承压部件由于加热不均引起的热应力，以及受热面由于过度加热产生的超温或不充分加热产生的过长的启动过程，改善厚壁承压部件热应力加热过程和受热面的预热温升条件限制产生的问题。
所述的计算如下
按照ASME针对承压部件的相关标准和规范，启动过程中依据超(超)临界锅炉厚壁承压部件监测系统(厂级信息监测系统-SIS或管理信息系统-MIS)获得的厚壁承压部件和锅炉受热面工作温度和压力，依据由吕邦泰由中国电力出版社1992年出版的《锅炉承压部件强度和寿命》一书的介绍方法，锅炉高温承压厚壁承压部件开孔处应力计算方法，通过有限元力学分析，可以得到厚壁承压部件最危险点的应力计算公式为
O 0 = a O m 0 +b O 10
Oz = CO mz+d o tz
or = eo mr+f o tr
其中o 0为环向应力，为环向薄膜机械应力Ome和环向热应力Qte的合成，其中 a与b为通过有限元获得的机械应力集中系数和热应力集中系数；O z为轴向应力，为轴向薄膜机械应力Omz和轴向热应力Otz的合成，其中c与d为通过有限元获得的机械应力集中系数和热应力集中系数；O r为径向应力，为径向薄膜机械应力O 和径向热应力O tr的合成，其中e与f为通过有限元获得的机械应力集中系数和热应力集中系数。
其中各个方向的薄膜机械应力和热应力均是基于无孔圆筒部件得出的结果。a-f 为实际结构的厚壁承压部件机械和热应力集中系数，需要根据实际的厚壁承压部件开孔结构，通过有限元计算分别确定。各种应力集中系数的计算方法可以参见2002年徐芝纶编著，由高等教育出版社出版的《弹性力学简明教程》中内容。
通过以上计算方法，在锅炉启动过程中计算出危险点各方向上的应力分布，应用第三强度理论来确定沿应力作用各个方向上的主应力差如下
O 12 = O0-Oz
O 23 = Oz-Or
O 31 = Or-O 0 0
启动过程中监测要保证各个方向上主应力差的变化在允许的范围内。可以得出 0 max = f (max { o JjI，P，B)、o min = f (min { o j，P，B),其中 o max 是运行中得出的合成应力最大值和锅炉启动时的即时压力和热负荷的函数。Omin是运行中得出的合成应力最小值和锅炉运行时的即时压力和热负荷的函数。该函数主要是最高(最小)应力作用过程中，锅炉主要承压部件工作压力P和锅炉负荷(即燃料量)的函数，确定方法根据吕邦泰由中国电力出版社1992年出版的《锅炉承压部件强度和寿命》一书中介绍的方法。
实际运行中控制运行应力合成的工作范围在0_< O Jj < 0_工作范围内，如图2所示的范围内。
在以上控制应力变化的同时，针对超(超)临界锅炉主要受热面系统运行中监测的管壁壁温和对应承压部件系统工作压力，依据机械工业出版社1976年出版的《锅炉机组热力计算标准方法》，应用运行中获得的可以得出电站锅炉不同负荷下对应的锅炉蒸发量， 以及同时锅炉受热面对应的烟温值，根据这些烟温和热负荷分布可以得出受热面管壁温度计算的基本公式如下
权利要求
1.一种电厂超超临界锅炉的启动指导方法，步骤包括.1)监测应用现有的厂级监控系统(SIS)或管理信息系统(MIS)，在动态监测锅炉厚壁承压部件应力变化的同时，监测锅炉受热面壁温和烟温分布；.2)计算计算厚壁承压部件应力，求出关键部件危险点应力变化，并计算这些应力产生的复合应力作为实际应力；根据锅炉实时运行数据，计算出锅炉受热面烟温大小，根据 SIS系统受热面壁温监测，得出烟气沿锅炉宽度方向上的热负荷分布情况，依据所得数据， 得出运行工况中锅炉受热面壁温的实际温度；.3)确定极限范围根据部件材料特性确定不同运行工况下最高和最低应力，作为运行中实际应力控制的极限范围；根据材料特性，规定受热面壁温工作的上限；.4)判断实际应力处于最高和最低应力的范围内、锅炉受热面不超过规程要求的温度限值；.5)控制当4)不能满足时，控制锅炉启动速度和燃料投运速率直至4)满足。
2.根据权利要求I所述的电厂超超临界锅炉的启动指导方法，其特征是所述的锅炉厚壁承压部件指的是启动分离器、过热器出口联箱、再热器联箱和主蒸汽管道；所述的锅炉受热面指的是屏式过热器、高温再热器和高温过热器的受热面；所述的计算如下按照ASME针对承压部件的相关标准和规范，依据厂级信息监测系统-SIS或管理信息系统-MIS获得的厚壁承压部件和锅炉受热面工作温度和压力，依据由吕邦泰由中国电力出版社1992年出版的《锅炉承压部件强度和寿命》一书介绍的锅炉高温承压厚壁承压部件开孔处应力计算方法，通过有限元力学分析，得到厚壁承压部件最危险点的应力计算公式为
全文摘要
本发明提出一种针对超超临界锅炉启动过程的指导方法，它是在利用现有超超临界锅炉监测系统基础之上，根据掌握的超超临界锅炉厚壁部件安全性要求，以及锅炉受热面安全性要求基础上，根据锅炉启动监测数据，确定锅炉启动过程的一种指导方法。本发明目的是帮助超超临界锅炉完成保证厚壁部件和受热面安全基础上，保证启动过程燃料消耗和污染物排放最低的一种在线指导方法，可以在防止超超临界锅炉厚壁部件寿命损耗和受热面金属壁温安全基础上，保持超超临界锅炉内部厚壁部件和受热面有较高的加热速度和流动循环，有效提高超超临界锅炉启动阶段的经济性和环保性，保证超超临界锅炉运行的安全性和经济性。
文档编号F22B35/00GK102537927SQ20111042258
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者庞力平, 窦洪 申请人:广东电网公司电力科学研究院