03汽包锅炉启动

汽包（承压部件）的纵横断面上只有正应力无剪应力。三个 方向的应力，沿圆筒切线方向切向应力，沿圆筒轴线方向轴 向应力，沿圆筒直径方向径向应力
σm,1=pDn/2S
MPa
σm,2=pDn/4S
MPa
σm,3= -p
MPa
p －内压力，MPa；Dn－汽包内径，mm； S－汽包壁厚，mm
汽包壁开很多小孔，壁应力增大，应力集中，峰值应力
下降率大。 ④ 滑参数停机的最低负荷，除稳定燃烧要求外还受温差
限制。 锅炉负荷下降的同时燃料量减少，水冷壁热负荷不均 匀性加剧，水循环恶化，发生循环停滞回路对应的工 质流动减弱甚至停止，使温差增大。
锅炉进水：105℃除氧水，汽包70℃ 110~120℃，汽包80℃
四、锅炉升压汽包应力
汽包应力=机械应力+热应力 机械应力：汽包内压力 热应力：汽包壁温不均
汽包顶部：机械应力、热应力反向 汽包底部：机械应力、热应力叠加 汽包峰值应力：大直径下降管孔内侧边
缘处，由汽包内压力、升压速度、工质 质量流速决定
σnx＝σsx＋σnw
下壁温度＞上壁温度，炉水对下壁对流放热， 上壁无凝结放热，下壁压缩热应力 内壁温度＞外部温度，内壁压缩热应力
σnw↓→Δt1-0↓→内外壁温差↓→限制进水温度和 进水速度
《锅炉运行规程》锅炉进水温度≤100℃；进水 时间： 中压锅炉夏季＞1h，冬季＞2h， 高压及以上压力锅炉夏季＞2h，冬季＞4h。
二、汽包（承压部件）热应力
1. 热应力 金属膨胀变化受到限制时会产生很大的 应力，称为热应力。
2. 启动过程汽包（承压部件）热应力
内壁温度＞外壁温度：锅炉启动过程工质温度 逐渐升高，汽包（承压部件）被加热
内壁：压缩热应力、外壁：拉伸热应力。 温度高内壁金属膨胀量大，温度低外壁金属膨 胀量小，承压部件是一个整体，其各部位间无 相对位移的自由，图示
2.控制升压速度
汽包（承压部件）内工质处于饱和状态，故升 压速度就是升温速度。
启动初期压力低，工质温度随压力变化大，并 且水循环尚未稳定，故应适当降低升压速度。 水循环稳定后，压力大于0.9～1MPa，可适当 提高升压速度。
锅炉启动可按事先制定的升压曲线进行升压。 制订升压曲线方法，先依据50℃／h升温率绘 制升压曲线。
由汽包壁不均匀温度及结构等因素产生的，它 比主体膜应力大2～4倍
峰值应力使汽包壁（承压部件）局部材 料屈服，引起应力再分配，最大应力达 到屈服限，静态时不构成危害。波动的 峰值应力，到了一定的波动次数后，材 料会脆性破坏。
一、汽包（承压部件）机械应力
工质压力引起
汽包（承压部件）外内直径比＜1.2，属于薄壁容器。薄壁容 器在内压力的作用下只是向外扩张而无其他变形。
Δtsx－汽包上下壁温差
汽包（承压部件）内外壁温差热应力 σnw=αEΔt1-0/(1-μ) MPa
Δt1-0－汽包内壁表面至热应力等于零的中心线x－x间的温差
三、汽包进水应力分析及进水方法
进水时无内压力，无机械应力 进水时热水加热内壁，引起汽包内外、上下壁
温差，管孔与管头之间的温差→热应力 汽包进水，汽包下部内壁合应力：
六、汽包（承压部件）应力控制
1、锅炉启停过程应力安全原则：
机械应力要符合最大剪应力强度理论条件。 峰值应力超过屈服限时发生局部塑性变形，吸收超过屈
服限部分的应力，但是不会造成静态破坏。 峰值应力会产生低周疲劳与寿命损耗。降低峰值应力值
可减少低周疲劳损耗。其关键是减小热应力。热应力
是由金属温差产生的，减小金属温差的基本方法是促使 工质流动、均匀炉水温度和限制升温速度。 材料屈服限大于552MPa，峰值应力循环次数小于1000次， 可不考虑汽包低周疲劳损耗。
五、低周疲劳破坏
低周疲劳破坏：汽包（承压部件）峰值应力大 于材料屈服限，材料局部塑性变形，断面应力 重新分配，最大值＜屈服限，如果承受是周期 性的峰值应力，则在周期性塑性应变下将使材 料断裂破坏。
寿命：达到低周疲劳破坏的应力循环总次数 寿命损耗：运行中应力循环次数占寿命的百分
数
ASME，对于材料屈服限为≤552MPa的汽包（承压部件），应力 循环次数＞1000次，对部件进行低周疲劳分析。
3.控制降压速度
滑参数停机：采用带负荷降压方法，降压同时 降负荷。
控制热应力方法：
① 控制工质温度下降速度。 >9.8MPa，工质温度下降速度<1℃／min； <9.8MPa，工质温度下降速度<1.5℃／min。
② 降压降负荷分阶段进行。 ③ <2MPa以下放慢降压速度，因为低压时温度随压力的
第三章 汽包锅炉启动
第一节、汽包启动应力
启动应力：指锅炉启动Biblioteka Baidu停运与变负荷过程
汽包壁（启动分离器和末级过热器出口联箱）
的应力。 启动应力=机械应力+温度不均匀引起的
热应力+内部介质重量等引起的附加应力 汽包壁应力：主体膜应力、峰值应力
注：汽包－－直流锅炉的承压部件（启动分离器）
峰值应力
峰值应力：汽包壁（承压部件）的局部应力，
上壁温度＞下壁温度：锅炉降压过程，温差使 金属蓄热释放， 下壁水层放热系数＞上壁汽层 放热系数
上壁：压缩热应力、下壁：拉伸热应力
水循环恶化
带负荷降压→饱和温度↓→炉水温度>饱和温度 →炉水汽化→循环动力↓→汽包壁分布不均， 热应力↑
4．热应力近似计算
汽包（承压部件）上下壁温差热应力 σsx=KαEΔtsx MPa
上壁温度＞下壁温度：锅炉启动过程，饱和蒸 汽对上壁凝结放热＞锅水对下壁对流放热
上壁：压缩热应力、下壁：拉伸热应力
3．停炉降压过程汽包（承压部件）热应力
内壁温度＜外壁温度：锅炉降压过程，工质温 度＜金属温度，温差使金属蓄热释放 (假定汽 包（承压部件）保温很好，对环境散热近似为 零)
内壁：拉伸热应力、外壁：压缩热应力。
应力循环次数： (1)锅炉启动停运一个循环为一次 (2)压力波动范围在数值上超过设计压力值20％算一次 (3)任何相邻两点，因温度变化产生温差，不同温差值折算
29～55℃ 应力循环一次 56～83 ℃应力循环2次 84～139 ℃应力循环4次 140～194℃ 应力循环8次 195～250 ℃应力循环12次 ＞250 ℃应力循环20次