隨著電力工業的不斷發展，在火電廠中安裝的大容量機組日益增多。高參數蒸汽的應用導致在機組的啟動、停運以及變負荷過程中出現新的問題。為了符合技術和安全的要求，就必須對機組的啟動、停運以及負荷變化加以一定的限製，這就要求采用盡可能合理的啟停及變負荷方式。
本章將對單元機組的啟停方式、步驟以及在啟停過程中應該注意的問題進行詳細闡述。
鍋爐啟動是指鍋爐由靜止狀態到運行狀態的過程，停爐則是啟動的逆過程，即由運行狀態到靜止狀態的過程。
鍋爐的啟動分為冷態啟動和熱態啟動兩種。前者是指鍋爐的初始狀態為常溫和無壓，新裝鍋爐和鍋爐經過較長時間停用（如檢修或停爐備用）後的啟動都屬於這一種；後者是指經較短時間的停用，或者說處於熱備用狀態的鍋爐啟動，這時鍋爐內具有一定的壓力，其受熱麵金屬和爐牆構件的溫度還相當高。
鍋爐在啟動和停運過程中，主要存在著各個部件受熱均勻性、啟停時間、穩定燃燒以及.熱量和工質的回收等方麵的問題，概括起來是安全和經濟兩方麵的問題。
鍋爐啟動和停運的過程是不穩定過程，啟動過程中鍋爐工況的變化很複雜。各個部件的溫度和所承受的壓力隨時都在變化，部件金屬可能因此而產生很大的熱應力；啟動初期爐膛溫度低，燃燒不容易控製而發生滅火和爆燃；啟動過程中汽包水位波動很大，容易造成缺水或滿水事故等等。停爐過程的操作雖然比較簡單些，但也需要確定合理的降壓和冷卻條件。
汽輪機啟動是指從轉子衝轉到帶上額定負荷為止的全過程。
汽輪機啟動也分為冷態啟動和熱態啟動。在啟動過程中，汽輪機各個部件由較低溫度逐漸加熱到額定負荷正常運行時的高溫。因此，整個啟動過程實際上是一個加熱過程；而汽輪機的停機過程則與啟動過程相反，是汽輪機各部件的冷卻過程。
汽輪機的啟動主要包括升速、暖機、並列帶負荷、升負荷至額定值等幾個階段。本章將分別給予詳細說明。
第一節 鍋爐、汽輪機啟動中的物理現象及對啟動的要求
一、對鍋爐啟動的要求
啟動過程對鍋爐各個部件來說是加熱過程，而加熱總不可能是完全均勻的，即每個部件本身各處的溫度有差別。如果啟動時操作不當，由此產生的熱應力，可能會導致設備的損傷。在其它條件相同時，被加熱的部件愈厚，則其溫差愈大，由此而產生的熱應力也愈大。汽包、過熱器聯箱、蒸汽管道以及閥門等的壁厚都較大，因此對它們的加熱過程，都應該很好地加以控製，其中特別應該注意的是汽包此外，如果裝在同一下聯箱上的水冷壁管之間溫度相差較大，產生的熱應力亦將會達到危險的程度。
在啟動過程中各受熱麵內部工質的流動尚不正常，在有的受熱麵裏工質的流量很小，甚至在短時間內是不流動的，因此受熱麵不能正常地被工質所冷卻。如果對它們過分地加熱，就會使受熱麵金屬超溫。水循環尚未建立之前的部分水冷壁管，蒸汽流量還很小時的過熱器管，沒有蒸汽流過或蒸汽流量過少的再熱器管，以及暫停給水時的省煤器管等在鍋爐啟動過程中都可能有超溫的危險。
在鍋爐開始點火的時候，爐膛裏的溫度是較低的，在點火之後的一段時間內，為了控製各個部件的加熱，防止某些受熱麵的超溫和過大的溫度不均，燃料量隻能逐漸增加，所以爐膛溫度仍不很高。在這種情況下，如燃燒控製不到就會熄火，甚至發生燦燃。
總的說來，在鍋爐啟動過程中應該注意的安全問題是較多的。
另一方麵，在啟動過程中鍋爐所用的燃料，除了用以加熱工質和鍋爐各個部件之外，還有一部分消耗於排汽和放水，而後者是一種熱量損失，如排汽和放水未能全部回收，就必然伴隨著工質的損失。此外，在低負荷燃燒時，非但過量空氣量較大，而且不完全燃燒損失一般也較大。上述各損失的大小與啟動方式、操作方法以及啟動持續時間等有關。
啟動鍋爐的目的就是要向汽輪機供應蒸汽，在單元機組中，機爐是聯合啟動的。鍋爐產生蒸汽後，首先要逐漸加熱機爐之間的管道，即所謂暖管；然後衝動汽輪機的轉子——衝轉，再逐漸加熱汽輪機並提高轉子的轉速——暖機和升速>當達到額定轉速後就能並入電網——並網或同步，最後是增加負荷——升荷。在上述一係列過程中，箱要鍋爐能夠很好地K合，提供一定參數和一定數量的蒸汽。如果上述聯合行動配合得好，就能縮短啟動時間和減少額外的損失，而且較小地影響整套機組的壽命。
綜上所述，在鍋爐啟動過程中有安全和經濟兩方麵的問題。所以，啟動的原則就是：在確保設備安全的條件下，既能滿足整套機組的需要，又要盡量地節省工質和燃料，力求在最短時間內讓機組投入込行。
對於新安裝的鍋爐，由於其性能還不完全清楚和沒有操作經驗，啟動應較緩慢而且十分謹慎，即使如此還可能出現一些意料之外的問題和困難。熱態啟動的過程較短，操作也較少，除了某些特殊要求外，一般說來比冷態啟動簡單。
二、影響汽輪機啟動的因素
本章開始已經提到，汽輪機的啟動過程是對其各部件的加熱過程。由於加熱不可能是完全均勻的，由此會產生一係列的問題。
一般地說，影響汽輪機啟動的因素有：
1.汽輪機零件內的熱應力；
2.轉子和汽缸的相對膨脹；
3.汽輪機主要部件的變形；
4.轉子的熱彎曲。
每一個因素都決定於溫度的變化。在某種情況下，某一個因素可能對這台或那台汽輪機的啟動沒有多大限製，但是總的說來，可以認為熱應力對啟動有著主要的影響。
（一）汽輪機零件內的熱應力
熱應力是由於機組受熱後，各部件本身或相互聯接的部件之間的溫度差而產生的應力。產生較大熱應力的地方多數是厚大、笨重或不對稱的部件。在溫度變化劇烈而且受熱不均勻的地方也會產生較大的熱應力，例如在靜子上有《汽機的進汽部分>汽缸的缸壁>汽缸法蘭和螺栓》某些機組的高壓軸封套等。在轉子上有：調節級和中間再過熱後的第一級>高壓袖封套區域的轉子等。
為了說明熱應力的產生及其和溫度變化的關係，我們可以通過幾種典型的金屬受熱情進行分析。
在工況變動時，不同部件傳熱係數的變化可能相差很大，機組啟停過程中這種差別尤為顯著，此時換熱係數的變化情況應特別加以注意。當金屬表麵溫度低於加熱蒸汽壓力下的飽和溫度時（鍋爐點火、暖管、暖機等過程均存在這種現象），蒸汽向金屬傳熱以挺結放熱為主，熱量傳遞非常劇烈，傳熱係數高達16800-63000kJ/m2-h-C，且壓力愈高，放熱-係數愈大。此時金屬溫升很快，產生的熱應力也較大。但在凝結放熱時，設備與蒸汽接觸麵上形成的水膜對熱量傳遞有一定的阻滯作用，故可利用緩慢向設備供汽，保持金屬壁表麵水膜的方法來減緩蒸汽同設備間的熱交換。當金屬壁溫在蒸汽壓力下相應的飽和溫度以上時，蒸汽對金屬的放熱以對流和導熱為主，傳熱強度取決於蒸汽與金屬的溫度差及蒸汽流速。
一般說來，這時金屬被加熱的劇烈程度比凝結放熱時要小些。但是在轉子高轉速下升速和升負荷時，不僅蒸汽同金屬壁之間的溫差增加，同時汽流與部件之間的相對流速也增加很多，故在這種情況下，傳熱係數也將有明顯增加，金屬中的熱應力仍有可能達到危險程度。
由於機組啟停期間放熱係數變化幅度比較大，在溫差相同的情況下，在機組啟停過程中同別的時刻相比，蒸汽對金屬部件加熱強度卻有很大差別，故常將啟停過程劃分為若幹階段，分別規定每一階段的允許溫差值，從而使整個啟停工作既可靠又合理。
（二）轉子和汽缸的相對膨脹
轉子和汽缸的相對膨脹幾乎完全取決於構造情況。汽輪機在啟動過程中，汽缸和轉子銀同樣受缸內汽流衝刷而進行傳熱，但它們的傳熱量並不相同。如果操作不當，在並列以前，轉子的伸長量會比汽缸大得多，這是由於在空轉時，汽缸受熱很少的原故。為了說明方便起見，我們可以借助於內部受蒸汽衝刷的圓管的放熱係數公式，來分析放熱係數和哪些因素有關。從公式（2-13）中可見，放熱係數和蒸汽流速以及蒸汽重度有關。在空轉時由於進入汽機的蒸汽量不多，汽機的通流部分處在真空狀態，很小，衝刷缸壁的流速也很小，蒸汽和汽缸之間的傳熱就很少。而且由於這時非調節各級的效率很差，蒸汽進入這些級組內差不多沒奮作功，而轉子磨擦鼓風所消耗的功又變為熱，並加入蒸汽，所以通流部分流動的蒸汽是處在過熱狀態。過熱蒸汽的放熱係數比飽和蒸汽小得多，因此汽缸在並列以前的過程中，幾乎沒有什麼受熱。轉子由於在高速轉動，轉子和汽流之間的衝刷速度，要比汽缸和汽流之間的大得多，故轉子和汽流之間的傳熱較強。此外，轉子高速旋轉時，要消耗掉一部分能量，由於蒸汽量很少，不足以將磨擦鼓風損失所產生的熱量全部帶走，這也促使轉子溫度上升，以致使轉子相對汽缸的膨脹增加。