煙氣余熱鍋爐作為工業(yè)余熱回收利用的核心設備，在提升能源利用效率、削減企業(yè)運營成本方面起著舉足輕重的作用。不過，在啟停環(huán)節(jié)中，由于溫度與壓力等參數(shù)急劇變化，會產(chǎn)生復雜的熱應與機械應力。倘若應對不當，極容易引發(fā)設備應力損傷，致使管道出現(xiàn)裂紋、焊縫開裂、部件變形等問題，這不僅會干擾設備正常運轉，還可能帶來安全隱患。因此，深入探究煙氣余熱鍋爐啟停過程中的應力損傷風險，并制定行之有效的控制策略，具有極為重要的現(xiàn)實意義。

一、應力產(chǎn)生機制及損傷風險分析

（一）啟動過程應力損傷風險

在煙氣余熱鍋爐啟動初始階段，設備各部件溫度較低，而高溫煙氣的輸入會使受熱面迅速升溫。鑒于金屬材料具有熱脹冷縮特性，不同部位的溫度差異會致使熱膨脹不一致，進而產(chǎn)生熱應力。例如，管壁內(nèi)外表面存在溫差，會使管壁承受較大熱應力。若升溫速率過快，熱應力超出材料的許用應力，就會導致管壁出現(xiàn)裂紋。

與此同時，啟動過程中壓力逐漸升高，也會給設備帶來機械應力。管道、鍋筒等部件承受內(nèi)壓時，會產(chǎn)生環(huán)向和軸向應力。當壓力變化速率過快，機械應力與熱應力相互疊加，進一步提高設備的應力水平，增加了應力損傷風險。

（二）停止過程應力損傷風險

在停爐階段，煙氣余熱鍋爐各部件溫度和壓力逐步降低。與啟動過程相反，此時金屬部件會因溫度下降而收縮。同樣由于各部件冷卻速率不同，會產(chǎn)生較大的溫差應力。以厚壁部件鍋筒為例，其內(nèi)部熱量不易散發(fā)，外部冷卻較快，內(nèi)外溫差導致內(nèi)部受拉應力，外部受壓應力。若冷卻過程控制不佳，可能引發(fā)鍋筒裂紋。

此外，停爐后若設備內(nèi)殘留水汽未能及時排出，在低溫環(huán)境下可能結冰膨脹，給管道等部件施加額外應力，造成管道破裂等損傷。

二、應力損傷控制措施

（一）優(yōu)化啟停操作規(guī)范

制定科學合理的啟停曲線是控制應力損傷的關鍵所在。在啟動過程中，需嚴格把控升溫、升壓速率。依據(jù)設備材質和結構特點，將升溫速率控制在適宜范圍，一般建議不超過 5℃/min，升壓速率不超過 0.1MPa/min 。通過緩慢升溫、升壓，使設備各部件均勻受熱，減少熱應力和機械應力的產(chǎn)生。

在停爐過程中，同樣要控制降溫、降壓速度，避免設備急劇冷卻。并且，停爐后應及時將設備內(nèi)的水汽排出，防止水汽殘留結冰對設備造成損害?？刹捎糜酂岷娓苫驂嚎s空氣吹掃等方式，保證設備內(nèi)部干燥。

（二）設備結構優(yōu)化與材料改進

對煙氣余熱鍋爐的結構進行優(yōu)化設計，比如合理布局受熱面，減少管道的彎曲和突變，降低應力集中現(xiàn)象。采用柔性連接結構，如波紋管膨脹節(jié)，用以吸收設備啟停過程中因熱膨脹和收縮產(chǎn)生的位移，緩解應力。

在材料選擇方面，優(yōu)先選用熱膨脹系數(shù)小、抗疲勞性能優(yōu)良的材料。對于鍋筒、管道等關鍵部件，采用高強度合金鋼，提升設備的抗應力能力。同時，對材料進行表面處理，如噴涂耐高溫、耐腐蝕涂層，增強材料性能，延長設備使用壽命。

（三）加強監(jiān)測與預警

構建完善的監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測煙氣余熱鍋爐啟停過程中的溫度、壓力、應力等參數(shù)。在關鍵部位安裝溫度傳感器、壓力傳感器和應力傳感器，通過數(shù)據(jù)采集與分析，及時掌握設備運行狀態(tài)。

運用先進的監(jiān)測技術，如紅外熱成像技術，對設備表面溫度分布進行監(jiān)測，及時察覺溫度異常區(qū)域，判斷是否存在應力損傷風險。同時，建立預警機制，當監(jiān)測參數(shù)超過設定閾值時，及時發(fā)出預警信號，提醒操作人員采取相應措施，避免應力損傷發(fā)生。

三、案例分析

某鋼鐵企業(yè)的煙氣余熱鍋爐在一次啟動過程中，由于操作人員未嚴格遵循升溫曲線操作，升溫速度過快，導致過熱器管道出現(xiàn)多處裂紋。事故發(fā)生后，企業(yè)對鍋爐展開全面檢查，并剖析了應力損傷原因。隨后，企業(yè)優(yōu)化了啟停操作規(guī)范，增添了監(jiān)測設備，嚴格控制升溫、升壓速率。改進之后，該鍋爐在后續(xù)的啟停過程中未再出現(xiàn)類似的應力損傷問題，運行穩(wěn)定性得到顯著提升。

煙氣余熱鍋爐啟停過程中的應力損傷風險不容小覷。通過深入分析應力產(chǎn)生機制，采取優(yōu)化啟停操作規(guī)范、設備結構優(yōu)化與材料改進、加強監(jiān)測與預警等一系列控制措施，能夠有效降低應力損傷風險，保障設備安全穩(wěn)定運行。在實際應用中，企業(yè)應結合自身設備特點，持續(xù)完善和優(yōu)化控制措施，提升煙氣余熱鍋爐的運行可靠性與經(jīng)濟性。