專利名稱：一種用于超超臨界鍋爐的啟動指導(dǎo)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電廠鍋爐的啟動指導(dǎo)方法，尤其是涉及一種電廠超(超)臨界鍋爐的啟動指導(dǎo)方法。
背景技術(shù)：
在電廠超(超)臨界鍋爐中，鍋爐啟動初期啟動速度主要取決于厚壁(鍋爐壁的？)承壓部件和受熱面安全性的限制。如何能夠在安全要求的范圍內(nèi)，保證超臨界鍋爐具有較快的啟動速度，對于降低啟動過程熱損失和啟動過程中的污染排放具有重要的作用。現(xiàn)有超超臨界鍋爐啟動系統(tǒng)并不涉及和解決這些問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種電廠超(超)臨界鍋爐的啟動指導(dǎo)方法，它能夠幫助運(yùn)行人員在保證超(超)臨界鍋爐設(shè)備安全和經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)上，以實(shí)現(xiàn)提高鍋爐系統(tǒng)啟動速度，保證鍋爐受熱面安全性，節(jié)約啟動過程熱損失的目的。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種電廠超(超)臨界鍋爐的啟動指導(dǎo)方法，步驟包括
I)監(jiān)測應(yīng)用現(xiàn)有的廠級監(jiān)控系統(tǒng)(SIS)或管理信息系統(tǒng)(MIS)，在動態(tài)監(jiān)測鍋爐厚壁承壓部件應(yīng)力變化的同時(shí)，動態(tài)監(jiān)測鍋爐受熱面壁溫和煙溫分布，確保這些監(jiān)測參數(shù)保持在允許的溫度工作范圍之內(nèi)；
2)計(jì)算計(jì)算厚壁承壓部件應(yīng)力，求出關(guān)鍵部件危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力變化，并計(jì)算這些應(yīng)力產(chǎn)生的復(fù)合應(yīng)力作為實(shí)際應(yīng)力；根據(jù)鍋爐實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，計(jì)算出鍋爐受熱面煙溫大小，根據(jù)SIS系統(tǒng)受熱面壁溫監(jiān)測，得出煙氣沿鍋爐寬度方向上的熱負(fù)荷分布情況，依據(jù)所得數(shù)據(jù)，得出運(yùn)行工況中鍋爐受熱面壁溫的實(shí)際溫度；
3)確定范圍根據(jù)部件材料特性確定不同運(yùn)行工況下最高和最低應(yīng)力，作為運(yùn)行中實(shí)際應(yīng)力控制的極限范圍；根據(jù)材料特性，規(guī)定受熱面壁溫工作的上限；
4)判斷實(shí)際應(yīng)力是否處于最高和最低應(yīng)力的范圍內(nèi)、鍋爐受熱面是否不超過規(guī)程要求的溫度限值；
5)控制當(dāng)4)不能滿足時(shí)，控制鍋爐啟動速度和燃料投運(yùn)速率直至4)滿足。
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(lián)箱、再熱器聯(lián)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。
運(yùn)行中監(jiān)測和計(jì)算厚壁承壓部件應(yīng)力，應(yīng)該根據(jù)本發(fā)明提供的計(jì)算方法，求出關(guān)鍵部件危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力變化，并計(jì)算這些應(yīng)力產(chǎn)生的復(fù)合應(yīng)力，這些應(yīng)力計(jì)算不僅考慮了內(nèi)壓應(yīng)力的作用，而且也考慮了溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力，這種情況下得出的復(fù)合應(yīng)力作為實(shí)際應(yīng)力， 同時(shí)根據(jù)部件材料特性確定不同運(yùn)行工況下最高和最低應(yīng)力范圍，作為運(yùn)行中應(yīng)力控制的極限范圍。
運(yùn)行中監(jiān)測的溫度，主要是根據(jù)本發(fā)明提供的溫度計(jì)算方法，根據(jù)鍋爐實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，計(jì)算出鍋爐受熱面煙溫大小，根據(jù)SIS系統(tǒng)受熱面壁溫監(jiān)測，得出煙氣沿鍋爐寬度方向上的熱負(fù)荷分布情況，依據(jù)這些數(shù)據(jù)，應(yīng)用本發(fā)明提供的壁溫計(jì)算方法，可以得出運(yùn)行工況中鍋爐受熱面的實(shí)際運(yùn)行溫度，根據(jù)材料特性，規(guī)定這些受熱面壁溫工作的上限，從而提供運(yùn)行中控制鍋爐負(fù)荷上升的幅度要求。
通過啟動系統(tǒng)監(jiān)測和控制厚壁承壓部件和受熱面的熱應(yīng)力和溫升情況，改變厚壁承壓部件由于加熱不均引起的熱應(yīng)力，以及受熱面由于過度加熱產(chǎn)生的超溫或不充分加熱產(chǎn)生的過長的啟動過程，改善厚壁承壓部件熱應(yīng)力加熱過程和受熱面的預(yù)熱溫升條件限制產(chǎn)生的問題。
所述的計(jì)算如下
按照ASME針對承壓部件的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，啟動過程中依據(jù)超(超)臨界鍋爐厚壁承壓部件監(jiān)測系統(tǒng)(廠級信息監(jiān)測系統(tǒng)-SIS或管理信息系統(tǒng)-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(jù)由呂邦泰由中國電力出版社1992年出版的《鍋爐承壓部件強(qiáng)度和壽命》一書的介紹方法，鍋爐高溫承壓厚壁承壓部件開孔處應(yīng)力計(jì)算方法，通過有限元力學(xué)分析，可以得到厚壁承壓部件最危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力計(jì)算公式為
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為環(huán)向應(yīng)力，為環(huán)向薄膜機(jī)械應(yīng)力Ome和環(huán)向熱應(yīng)力Qte的合成，其中 a與b為通過有限元獲得的機(jī)械應(yīng)力集中系數(shù)和熱應(yīng)力集中系數(shù)；O z為軸向應(yīng)力，為軸向薄膜機(jī)械應(yīng)力Omz和軸向熱應(yīng)力Otz的合成，其中c與d為通過有限元獲得的機(jī)械應(yīng)力集中系數(shù)和熱應(yīng)力集中系數(shù)；O r為徑向應(yīng)力，為徑向薄膜機(jī)械應(yīng)力O 和徑向熱應(yīng)力O tr的合成，其中e與f為通過有限元獲得的機(jī)械應(yīng)力集中系數(shù)和熱應(yīng)力集中系數(shù)。
其中各個(gè)方向的薄膜機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力均是基于無孔圓筒部件得出的結(jié)果。a-f 為實(shí)際結(jié)構(gòu)的厚壁承壓部件機(jī)械和熱應(yīng)力集中系數(shù)，需要根據(jù)實(shí)際的厚壁承壓部件開孔結(jié)構(gòu)，通過有限元計(jì)算分別確定。各種應(yīng)力集中系數(shù)的計(jì)算方法可以參見2002年徐芝綸編著，由高等教育出版社出版的《彈性力學(xué)簡明教程》中內(nèi)容。
通過以上計(jì)算方法，在鍋爐啟動過程中計(jì)算出危險(xiǎn)點(diǎn)各方向上的應(yīng)力分布，應(yīng)用第三強(qiáng)度理論來確定沿應(yīng)力作用各個(gè)方向上的主應(yīng)力差如下
O 12 = O0-Oz
O 23 = Oz-Or
O 31 = Or-O 0 0
啟動過程中監(jiān)測要保證各個(gè)方向上主應(yīng)力差的變化在允許的范圍內(nèi)?？梢缘贸?0 max = f (max { o JjI，P，B)、o min = f (min { o j，P，B),其中 o max 是運(yùn)行中得出的合成應(yīng)力最大值和鍋爐啟動時(shí)的即時(shí)壓力和熱負(fù)荷的函數(shù)。Omin是運(yùn)行中得出的合成應(yīng)力最小值和鍋爐運(yùn)行時(shí)的即時(shí)壓力和熱負(fù)荷的函數(shù)。該函數(shù)主要是最高(最小)應(yīng)力作用過程中，鍋爐主要承壓部件工作壓力P和鍋爐負(fù)荷(即燃料量)的函數(shù)，確定方法根據(jù)呂邦泰由中國電力出版社1992年出版的《鍋爐承壓部件強(qiáng)度和壽命》一書中介紹的方法。
實(shí)際運(yùn)行中控制運(yùn)行應(yīng)力合成的工作范圍在0_< O Jj < 0_工作范圍內(nèi)，如圖2所示的范圍內(nèi)。
在以上控制應(yīng)力變化的同時(shí)，針對超(超)臨界鍋爐主要受熱面系統(tǒng)運(yùn)行中監(jiān)測的管壁壁溫和對應(yīng)承壓部件系統(tǒng)工作壓力，依據(jù)機(jī)械工業(yè)出版社1976年出版的《鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法》，應(yīng)用運(yùn)行中獲得的可以得出電站鍋爐不同負(fù)荷下對應(yīng)的鍋爐蒸發(fā)量， 以及同時(shí)鍋爐受熱面對應(yīng)的煙溫值，根據(jù)這些煙溫和熱負(fù)荷分布可以得出受熱面管壁溫度計(jì)算的基本公式如下
權(quán)利要求
1.一種電廠超超臨界鍋爐的啟動指導(dǎo)方法，步驟包括.1)監(jiān)測應(yīng)用現(xiàn)有的廠級監(jiān)控系統(tǒng)(SIS)或管理信息系統(tǒng)(MIS)，在動態(tài)監(jiān)測鍋爐厚壁承壓部件應(yīng)力變化的同時(shí)，監(jiān)測鍋爐受熱面壁溫和煙溫分布；.2)計(jì)算計(jì)算厚壁承壓部件應(yīng)力，求出關(guān)鍵部件危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力變化，并計(jì)算這些應(yīng)力產(chǎn)生的復(fù)合應(yīng)力作為實(shí)際應(yīng)力；根據(jù)鍋爐實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，計(jì)算出鍋爐受熱面煙溫大小，根據(jù) SIS系統(tǒng)受熱面壁溫監(jiān)測，得出煙氣沿鍋爐寬度方向上的熱負(fù)荷分布情況，依據(jù)所得數(shù)據(jù)， 得出運(yùn)行工況中鍋爐受熱面壁溫的實(shí)際溫度；.3)確定極限范圍根據(jù)部件材料特性確定不同運(yùn)行工況下最高和最低應(yīng)力，作為運(yùn)行中實(shí)際應(yīng)力控制的極限范圍；根據(jù)材料特性，規(guī)定受熱面壁溫工作的上限；.4)判斷實(shí)際應(yīng)力處于最高和最低應(yīng)力的范圍內(nèi)、鍋爐受熱面不超過規(guī)程要求的溫度限值；.5)控制當(dāng)4)不能滿足時(shí)，控制鍋爐啟動速度和燃料投運(yùn)速率直至4)滿足。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電廠超超臨界鍋爐的啟動指導(dǎo)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(lián)箱、再熱器聯(lián)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(jì)算如下按照ASME針對承壓部件的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，依據(jù)廠級信息監(jiān)測系統(tǒng)-SIS或管理信息系統(tǒng)-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(jù)由呂邦泰由中國電力出版社1992年出版的《鍋爐承壓部件強(qiáng)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(yīng)力計(jì)算方法，通過有限元力學(xué)分析，得到厚壁承壓部件最危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力計(jì)算公式為
全文摘要
本發(fā)明提出一種針對超超臨界鍋爐啟動過程的指導(dǎo)方法，它是在利用現(xiàn)有超超臨界鍋爐監(jiān)測系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，根據(jù)掌握的超超臨界鍋爐厚壁部件安全性要求，以及鍋爐受熱面安全性要求基礎(chǔ)上，根據(jù)鍋爐啟動監(jiān)測數(shù)據(jù)，確定鍋爐啟動過程的一種指導(dǎo)方法。本發(fā)明目的是幫助超超臨界鍋爐完成保證厚壁部件和受熱面安全基礎(chǔ)上，保證啟動過程燃料消耗和污染物排放最低的一種在線指導(dǎo)方法，可以在防止超超臨界鍋爐厚壁部件壽命損耗和受熱面金屬壁溫安全基礎(chǔ)上，保持超超臨界鍋爐內(nèi)部厚壁部件和受熱面有較高的加熱速度和流動循環(huán)，有效提高超超臨界鍋爐啟動階段的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，保證超超臨界鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號F22B35/00GK102537927SQ20111042258
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者龐力平, 竇洪 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院