Большинство предприятий настроено на максимальный выпуск продукции, увеличение оборота рентабельности, что ведет в свою очередь к эксплуатации оборудования на предельном уровне.
Определенное время вопрос эксплуатации котельного оборудования в режиме максимальных нагрузок (MCR) был предметом различных дискуссий. Производители котельного оборудования долгое время рекомендовали длительность пиковых нагрузок 110% MCR от 2 до 4 часов. У многих возникает вопрос: «Если котел способен работать с нагрузкой 110% MCR в течение 4 часов, почему он не может так работать постоянно?».
Запасы надежности и безопасности дополнительного оборудования котельной относят к определенной гарантированной нагрузке этих устройств. Данные запасы надежности и безопасности подразумевают повышение производительности и статического давления вентиляторов и насосов, расширенные возможности систем телеметрии и автоматики и т. п. Разработчики паровых котлов должны иметь уверенность в том, что их возможности не ограничивает ни один из элементов вспомогательного оборудования. Обычно проектирование вспомогательных систем «с запасом» позволяет эксплуатировать котел при пиковых нагрузках более 110% MCR. При отсутствии ограничений со стороны вспомогательного оборудования интенсификация производства заставляет форсировать котлы (иногда очень сильно) в течение длительного времени.
По причине различного рода ограничений в конструкции котла (размера топки и паропроводов) возможно возникновение серьезных проблем, связанных с уменьшением теплоотдачи и падением давления пара, что ведет к снижению рабочей мощности котла. Существует так же ряд не столь очевидных физических ограничений котла, данные ограничения являются причиной ряда проблем, связанные со значительным перегревом котла:
- разрушение труб, обмуровки, газоходов от кратковременного или длительного перегрева,
- коррозия стенок топки и труб пароперегревателей,
- утечка вместе с паром капельной влаги и твердых взвешенных частиц, становящихся причиной повреждения пароперегревателей, лопаток турбин и другого технологического оборудования.
Большинство проблем, вызванных перегревом котла, напрямую зависят от вида используемого топлива. Использование твердого топлива (уголь, дрова, торф, горючие отходы производства и т. п., при сгорании которых образуется зола и шлаки) влечет возникновение проблем эрозии.
При использование любого типа топлива форсирование котла обозначает повышение объема и быстроты дымовых газов аналогично увеличению (в квадратичной пропорции) давления набегающего потока газов, что провоцирует процесс эрозии. Помимо этого появление вихревых эффектов в хвостовых газоходах котла влечет локальную эрозии.
Разработчики котельного оборудования до мелочей просчитали все детали. Повышения уровня температуры в топке котла сверх нормы влечет повышение тепловых потоков и температуры обмуровки. Суммарный расход пара напрямую зависит от определенной величиной циркуляционных потоков в трубах и перепада давлений. Повышение температуры сверх установленных норм котла форсирует увеличение перепада давлений и изменение режима циркуляции. Влияние данных факторов ведет к увеличению температуры стенок труб и перегородок. Кратковременное или длительное воздействие высоких температур негативно сказывается на потере прочности металла труб.