[發明專利]一種用于超超臨界鍋爐的啟動指導方法

有效

• 申請號: 201110422587.1
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102537927A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 竇洪;龐力平
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院
• 主分類號: F22B35/00
• 分類號: F22B35/00
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

1.一種電廠超超臨界鍋爐的啟動指導方法，步驟包括：

1)監測：應用現有的廠級監控系統(SIS)或管理信息系統(MIS)，在動態監測鍋爐厚壁承壓部件應力變化的同時，監測鍋爐受熱面壁溫和煙溫分布；

2)計算：計算厚壁承壓部件應力，求出關鍵部件危險點應力變化，并計算這些應力產生的復合應力作為實際應力；根據鍋爐實時運行數據，計算出鍋爐受熱面煙溫大小，根據SIS系統受熱面壁溫監測，得出煙氣沿鍋爐寬度方向上的熱負荷分布情況，依據所得數據，得出運行工況中鍋爐受熱面壁溫的實際溫度；

3)確定極限范圍：根據部件材料特性確定不同運行工況下最高和最低應力，作為運行中實際應力控制的極限范圍；根據材料特性，規定受熱面壁溫工作的上限；

4)判斷：實際應力處于最高和最低應力的范圍內、鍋爐受熱面不超過規程要求的溫度限值；

5)控制：當4)不能滿足時，控制鍋爐啟動速度和燃料投運速率直至4)滿足。

2.根據權利要求1所述的電廠超超臨界鍋爐的啟動指導方法，其特征是：所述的鍋爐厚壁承壓部件指的是：啟動分離器、過熱器出口聯箱、再熱器聯箱和主蒸汽管道；

所述的鍋爐受熱面指的是：屏式過熱器、高溫再熱器和高溫過熱器的受熱面；

所述的計算如下：

按照ASME針對承壓部件的相關標準和規范，依據廠級信息監測系統-SIS或管理信息系統-MIS獲得的厚壁承壓部件和鍋爐受熱面工作溫度和壓力，依據由呂邦泰由中國電力出版社1992年出版的《鍋爐承壓部件強度和壽命》一書介紹的鍋爐高溫承壓厚壁承壓部件開孔處應力計算方法，通過有限元力學分析，得到厚壁承壓部件最危險點的應力計算公式為：

σ_θ＝aσ_mθ+bσ_tθ

σ_z＝cσ_mz+dσ_tz

σ_r＝eσ_mr+fσ_tr

其中σ_θ為環向應力，為環向薄膜機械應力σ_mθ和環向熱應力σ_tθ的合成，其中a與b為通過有限元獲得的機械應力集中系數和熱應力集中系數；σ_z為軸向應力，為軸向薄膜機械應力σ_mz和軸向熱應力σ_tz的合成，其中c與d為通過有限元獲得的機械應力集中系數和熱應力集中系數；σ_r為徑向應力，為徑向薄膜機械應力σ_mr和徑向熱應力σ_tr的合成，其中e與f為通過有限元獲得的機械應力集中系數和熱應力集中系數；

其中各個方向的薄膜機械應力和熱應力均是基于無孔圓筒部件得出的結果，a-f為實際結構的厚壁承壓部件機械和熱應力集中系數，需要根據實際的厚壁承壓部件開孔結構，通過有限元計算分別確定；各種應力集中系數的計算方法參見2002年徐芝綸編著，由高等教育出版社出版的《彈性力學簡明教程》中內容；

通過以上計算方法，在鍋爐啟動過程中計算出危險點各方向上的應力分布，應用第三強度理論來確定沿應力作用各個方向上的主應力差如下：

σ₁₂＝σ_θ-σ_z

σ₂₃＝σ_z-σ_r

σ₃₁＝σ_r-σ_θ；

啟動過程中監測要保證各個方向上主應力差的變化在允許的范圍內；可以得出σ_max＝f(max{σ_ij}，P，B)、σ_min＝f(min{σ_ij}，P，B)，其中σ_max是運行中得出的合成應力最大值和鍋爐啟動時的即時壓力和熱負荷的函數，σ_min是運行中得出的合成應力最小值和鍋爐運行時的即時壓力和熱負荷的函數，該函數主要是最高(最小)應力作用過程中，鍋爐主要承壓部件工作壓力P和鍋爐負荷(即燃料量)的函數，確定方法根據呂邦泰由中國電力出版社1992年出版的《鍋爐承壓部件強度和壽命》一書中介紹的方法；

實際運行中控制運行應力合成的工作范圍在σ_min＜σ_ij＜σ_max工作范圍內；

針對超超臨界鍋爐主要受熱面系統運行中監測的管壁壁溫和對應承壓部件的系統工作壓力，依據機械工業出版社1976年出版的《鍋爐機組熱力計算標準方法》，應用運行中獲得的可以得出電站鍋爐不同負荷下對應的鍋爐蒸發量，以及同時鍋爐受熱面對應的煙溫值，根據這些煙溫和熱負荷分布可以得出受熱面管壁溫度計算的基本公式如下：

tb=tq+βμq(δλ(1+β)+1α2)]]>

其中式中：

t_q——計算點管內蒸汽溫度；???β——管子外徑與內徑之比；

μ——散熱系數；?????????????q——計算點管子壁面熱負荷；

δ——管子壁厚；?????????????α2——蒸汽側的放熱系數；

λ——管壁金屬的導熱系數；

根據計算得出的管壁允許的最高溫度，對于鍋爐對應受熱面的壁溫監測系統中，需要監測各個受熱面壁溫的監測系統；控制計算得出的受熱面壁溫在最高限制壁溫下運行，如果超過限制值，就控制鍋爐的升負荷速度。