华北电力大学成人教育学院2007届毕业设计；教研室（或答辩小组）及教学系意见；教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论；华北电力大学成人教育学院2007届毕业设计；毕业设计任务书；专业热能动力设备与应用毕业设计题目火电厂锅炉汽包；华北电力大学成人教育学院2007届毕业设计；摘要；随着火力发电厂装机容量的增大，发电机组的安全运行；锅炉的启动状态一般按照
华北电力大学成人教育学院2007届毕业设计 教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优
□ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优
□ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优
□ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优
□ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优
□ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优
□ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优
□ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优
□ 不及格 评定成绩：□ 优
□ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名） 年
日 教学系意见：
（签名） 年
华北电力大学成人教育学院2007届毕业设计
毕业设计任务书
专业 热能动力设备与应用 毕业设计题目 火电厂锅炉汽包及水冷壁启动过程分析与保护 毕业设计工作起止时间 日至日 地点 三友电厂 毕业设计（论文）的内容：
1、 锅炉启动状态的划分与启动方式的分类 2、 自然循环锅炉启动过程中汽包的应力分析 3、 锅炉启动过程中汽包的应力控制原则及措施 4、 汽包水位波动大的原因及预防措施 5、
锅炉启动过程中水冷壁的运行工况分析及保护措施 毕业设计（论文）的要求： 指导教师签名：
华北电力大学成人教育学院2007届毕业设计 摘
要 随着火力发电厂装机容量的增大，发电机组的安全运行成为影响火力发电厂经济效益的重点，因而预防电厂事故显得至关重要。我国火电机组中停运事故的50％以上发生在锅炉侧，而且这些事故的绝大多数是由锅炉启动过程中的问题所引起的。所以火力发电厂锅炉的安全启动在整个电厂的运行中成为了一个极其重要的问题！ 锅炉的启动状态一般按照停炉时间、金属温度进行划分，根据锅炉的启动状态可以选择定参数启动还是滑参数启动。对于自然循环锅炉来说，汽包和水冷壁在启动过程中的应力控制和运行工况尤其显得重要。通过对自然循环锅炉的汽包在整个启动过程中热应力的分析、上下壁温差、内外壁温差造成的热应力以及汽包疲劳寿命的分析，得出了汽包应力的控制原则和预防措施。针对汽包锅炉的水位控制情况，结合具体实例，分析了造成汽包水位波动大的原因并提出了具体预防汽包水位波动的措施。 对于锅炉水冷壁在启动过程中的温度、水力偏差以及局部传热恶化等运行工况从理论、实际运行经验等方面进行了分析研究，从而得出了水冷壁在机组启动过程中的保护措施。
关键词： 锅炉
华北电力大学成人教育学院2007届毕业设计 目录
1. 绪论 ............................................................................................................................................................. 1 1.1 锅炉启动的概念 ....................................................................................................................................... 1 1.2 锅炉启动状态的划分 ............................................................................................................................... 1 1.3 单元机组的启动方式 ............................................................................................................................... 1 1.3.1 额定参数启动 ....................................................................................................................................... 1 1.3.2 滑参数启动 ........................................................................................................................................... 1 1.4 锅炉启动过程的安全经济性 ................................................................................................................... 2 2.汽包启动过程分析及保护 ........................................................................................................................... 3 2.1 汽包概述 ................................................................................................................................................... 3 2.2 汽包启动应力分析 ................................................................................................................................... 3 2.2.1 汽包机械应力 ....................................................................................................................................... 3 2.2.2 汽包热应力 ........................................................................................................................................... 4 2.2.2.1 热应力的概念 ................................................................................................................................... 4 2.2.2.2 锅炉启动过程中汽包的热应力 ....................................................................................................... 4 2.2.2.3 汽包上、下壁温差引起的热应力 ................................................................................................... 4 2.2.2.4 汽包内、外壁温差引起的热应力 ................................................................................................... 5 2.2.2.5 汽包附加应力 ................................................................................................................................... 5 2.2.2.6 峰值应力 ........................................................................................................................................... 5 2.3 汽包低周疲劳破坏分析 ........................................................................................................................... 5 2.4 启停过程中汽包壁的温差监视 ............................................................................................................... 6 2.5 锅炉启动过程中的汽包应力控制 ........................................................................................................... 6 2.5.1 控制汽包应力的安全原则 ................................................................................................................... 6 2.5.2 控制汽包启动应力的措施 ................................................................................................................... 7 2.6 汽包启动水位分析 ................................................................................................................................... 7 2.6.1 概述 ....................................................................................................................................................... 7 2.6.2 水位波动过大的原因分析 ................................................................................................................... 8 2.6.3 水位波动过大的防范措施 ................................................................................................................... 8 3.水冷壁的启动分析及保护 ........................................................................................................................... 9 4
华北电力大学成人教育学院2007届毕业设计 3.1 水冷壁启动温度工况分析 ....................................................................................................................... 9 3.2 水冷壁的水力偏差分析 ........................................................................................................................... 9 3.3 水冷壁的局部传热恶化分析 ................................................................................................................. 11 3.4 水冷壁的启动保护 ................................................................................................................................. 11 4.结论 ............................................................................................................................................................. 13 致谢 ................................................................................................................................................................. 14 参考文献 ......................................................................................................................................................... 15
三亿文库包含各类专业文献、中学教育、外语学习资料、幼儿教育、小学教育、生活休闲娱乐、高等教育、行业资料、应用写作文书、文学作品欣赏、13燃煤电站锅炉汽包及水冷壁启动过程分析与保护毕业论文设计等内容。　
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1000MW 机组启动过程中锅炉转态控制要点
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华北电力大学成人教育学院2007届毕业设计 3.水冷壁的启动分析及保护 3.1 水冷壁启动温度工况分析 在锅炉升压过程中对水冷壁的保护是十分重要的。对于汽包锅炉，因为在升压的初期水冷壁受热不多，管内工质的含汽量少，所以水循环不正常；又因为这时投入燃烧器的只数很少，所以，水冷壁受热的不均匀性较大，各管内的介质流速差别较大。如果同一联箱上各根水冷壁管金属温度存在差别，就会产生一定的热应力，严重时会使下联箱变形或水冷壁管损坏。 大型锅炉的水冷壁都是膜式水冷壁，管子之间为刚性连接，不允许有相对位移，所以邻管之间的温差会产生很大的热应力。因此，限制相邻管子间的壁温差不得超过50℃。对于平行工作的水冷壁管，加热不均（如火焰偏斜）就会造成同回路不同管子间的壁温偏差。 假如有两根水冷壁管，所受壁面热负荷分别为q1、q2，那么，1、2两管的壁温偏差△tb按下式计算
?tb?q2?q1?2
?2―内壁对工质的放热系数，W/（O?℃） 由式（3―1）可知，壁面热负荷之差△q=q2-q1越大（加热越不均匀越厉害），壁温差 △tb越大；管内放热系数?2越小，壁温差△tb也越大。 在锅炉起压之前，水冷壁内均为未饱和水，且流动微弱，?2很小，约为0.2×103W/（O?℃），这时，△q即使仅1.0 ×104（额定负荷的1/15），△tb即使已达到50℃。可见，起压之前或水循环弱时，尤其应该注意火焰分布均匀的问题[18]。 锅炉的流动工况正常时，有一定的水量进入水冷壁管口，且边流动边产汽，内壁周围有水膜，这是最好的冷却工况。但受热不均时，个别受热弱管（或管组）水流动很慢，甚至停止，入口基本无水量流入。此时，汽泡易在水冷壁转弯处、焊缝或水平段积聚，形成汽环，使该处管壁局部过热产生鼓包、胀粗或爆管。这也要求启动之初均匀加热，否则个别受热很弱的管子也很容易出问题。 3.2 水冷壁的水力偏差分析 在锅炉启动过程中，投入燃料较少，火焰偏斜或直接冲刷水冷壁，水冷壁并联管会产生较严重的流量偏差，个别管子的流量偏差将加重传热恶化和壁温飞升。将偏差管内的工质流量GP与平均管内工质流量GO之比称为流量不均系数ηG ，ηG可按下式计算 ηG = m? n
（3―3） ?O9
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n?1??(?o??p)?o
（3―4） RO??LO???o
（3―7） 2?Ro?o2式中
RO―平均管的阻力常数； RP―偏差管的阻力常数； β―系数； ρO 、ρP―平均管、偏差管密度，K/m3； h―水冷壁管屏高度，m； 式（3―4）中，当ρP ρO且 βρO/ρP-ρO 时，β前取“- ”号，根据水冷壁的压22差平衡关系（ρOgh+0.5 RO?oρO=ρPgh+0.5 RP?pρP）可知，这是受热弱的倒流工况。
β值的意义是平均重位压差与平均流动阻力之比。其大小规定了吸热不均对流动影响的具体特性。对于螺旋管圈直流锅炉，β值甚小，n≈1,密度差项（ρP －ρO ）/ρO几乎不起作用，ηG≈m 。当偏差管的水冷壁负荷qp（kW/O）增加时，ρP＜ρO，由式（3―2）可知，ηG＜1、GP减小。这样一种管内受热越强流动反而越弱的特点，就是强制流动的重要特性；对于自然循环锅炉，含汽率小，循环速率低，所以β值很大，密度差值（ρP －ρO ）/ρO通过n对ηG起决定作用。因此，当偏差管的吸热量大于平均管时，尽管m＜1，但ηG＞1，且吸热不均越大，ηG的增长越厉害。自然循环的这种特性又称为水动力自补偿特性。对于β值较适中的情况，如控制循环锅炉以及一次上升型直流锅炉在低负荷运行时，可能出现强制流动特性也可能是自补偿特性，取决于参数（压力、质量流速）和负荷的高低[11]。 根据以上分析可得出以下结论： 1）锅炉的吸热不均可引起水力不均，从而影响水冷壁的工作安全，因此要十分重视启动过程中水冷壁屏间、管间热负荷的均匀性； 2）直流锅炉的水冷壁，热负荷大的偏差管流量小，管子的出口部分可能为过热度较大的蒸汽，壁温升高； 3）自然循环锅炉及强制循环锅炉显示自然循环特性时，其水冷壁在热负荷低的偏差管循环流量小，出口含汽率高，发生“蒸干”传热恶化的可能性增加。此外，受热弱的管子也容易产生停滞或倒流现象[13]。 10
华北电力大学成人教育学院2007届毕业设计 3.3 水冷壁的局部传热恶化分析 水在水冷壁管内流动到某一位置时，当干度达到一定值时内壁失去水膜的现象称为“蒸干”。“蒸干”发生时管子内壁突然与汽接触，放热系数变小，产生一个壁温飞升值。对于自然循环锅炉，正常运行时由于出口含汽率小于界限含汽率（约0.3～0.5），故一般不会发生水膜失去的情况，但在启动过程吸热不均十分严重时，也存在发生“蒸干”的可能性；对于直流锅炉，水冷壁必然经过一个干度从0到1.0的过程，即必然在某一段时间产生“蒸干”现象。设计和运行的任务只是控制壁温飞升值的大小（避开炉内高温区域），不使壁温的飞升值超过材料的允许温度而已[16]。 温度飞升值的大小与工作压力、热流密度和工质流量有关。温度飞升值会着工作压力的升高而降低；随着热流密度与工质流量比值的增大而升高。因此，无论何种循环方式，防止传热恶化都是启动过程中所要注意解决的问题。 3.4 水冷壁的启动保护 在锅炉升压过程中水冷壁的保护措施有： 1）均匀炉内燃烧 沿炉膛四周均匀或对称地投入喷燃器并定时切换运行；在符合升温升压曲线，汽包金属温差不大的情况下，可适量多投一些燃烧器，以使得炉膛热负荷较均匀。 2）尽快建立正常的水循环（汽包锅炉） 正常的水循环可保证水冷壁内有均匀、较大的循环流量，来冷却受热面。尽快建立正常的水循环可从以下几方面着手： a.水冷壁下部定期放水或连续放水。在水冷壁下联箱定期或连续放水，可以将汽包下部温度较高的水、汽引到水冷壁管底部，用热水代替冷水，增加水冷壁产汽区的长度，促进水循环。实践证明，这个措施的采取对促进水循环的建立，减小汽包壁温差是十分有效的。 b.采用邻炉蒸汽加热。现在国内外制造的大型锅炉一般均设计有邻炉蒸汽加热系统。在锅炉点火前，从各水冷壁下联箱均匀地通入适量的蒸汽，加热水冷壁各个循环系统。待水达到饱和温度并有一定的产汽量后，再进行点火。这种点火的过程称为无火启动，锅炉在无火启动过程中汽包温差很小，同时大大缩短了机组启动时间和启动油耗，提高了机组的经济性。 c.启动时可适当投入机组高、低压旁路系统，提高燃烧率，在不加快升压速度的情况下，增加产汽量。 d.启动初期较慢的升压对尽快建立正常的水循环也是有利的。燃料热量中，一部分用于提升金属壁温和水温，增加蒸发系统的蓄热量，其余才用于产汽。所以升压速度低，用于增加水和金属蓄热的热量少，用于产汽的热量就多；同时低压下饱和温度低，辐射换热量大，产汽多、汽水密度差大循环动力也大[10]。 3) 加强水冷壁膨胀监视 各水冷壁管因受热而产生的膨胀差将使下集箱下移的数值不同。因此，水冷壁的受热均匀性可以通过膨胀量进行监督。启动过程中，若发现膨胀受阻等异常现象，则应暂缓升压，待查明原因并处理后，方可继续升压。 4) 强制循环锅炉点火时启动循环泵提高安全性 11
华北电力大学成人教育学院2007届毕业设计 强制循环锅炉在点火前启动循环泵，循环流速最大。随着水冷壁内含汽率的增加，流速逐渐减小，但减小不多，与自然循环锅炉启动之初循环流速几乎为零的情况相比，大大提高了水冷壁的工作安全性。 12
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