本文主要针对某9E燃机联合循环发电机组的调峰运行需求,以燃机关键设备—余热锅炉汽包为对象,采用数值模拟、实验室试验与现场测试相结合,来研究燃机的快速启动模式,并研究在模拟快速启动下汽包的温度场与耦合应力场,以及燃机快速启动对余热锅炉汽包静强度与疲劳强度的影响等一系列问题。为制定余热锅炉汽包快速启动方案提供了科学依据,因此,具有重要的理论与工程实际意义。首先在余热锅炉汽包装配图基础上,结合汽包安装现场,建立了汽包-接管系统的简化三维实体模型。并采用汽包整体与关键接管局部联合建模,构建了汽包-接管的整体有限元模型与关键接管的局部有限元模型。根据余热锅炉汽包设计标准（EN12952-3）与汽包运行规程,确定了影响汽包启动的关键参数（升温速率与升压速率）的阈值。并结合汽包当前运行典型启动曲线,考虑汽包升温速率与升压速率双重阈值限制,提出了一种余热锅炉汽包的加速启动曲线方案。应用人工神经网络,结合汽包外壁测点温度,反演了汽包启动过程中内壁汽侧与水侧的瞬态换热系数。通过汽包温度场模拟值与实测值进行比较,两者相对误差不超过6%,由此证明了采用人工神经网络反演汽包内壁对流换热的可行性。应用本文建立的汽包-接管有限元模型与汽包模拟加速启动曲线,研究了余热锅炉汽包在模拟加速启动下筒身与主要接管的瞬态温度场,并确定出汽包最大温度梯度出现的部位,以及加速启动下汽包上下壁/内外壁温差的变化规律。综合考虑汽包自重、水重、蒸汽内压、温度载荷等因素,进一步研究了余热锅炉汽包在模拟加速启动下的耦合应力场,并确定出汽包-接管中的最大等效应力部位。根据余热锅炉汽包焊接工艺,制备了汽包材料的焊接试样,并开展了模拟汽包服役温度下的拉伸与疲劳试验,获得了汽包母材与焊接接头的静力学性能与疲劳强度性能。综合汽包有限元应力分析结果,参照相关标准,开展了模拟加速启动模式下余热锅炉汽包危险部位的静强度与疲劳强度分析。结果表明:在模拟加速启动模式下,汽包危险部位的静强度完全满足汽包安全服役的要求,汽包最危险部位的安全寿命（启停次数）超过5000循环,因此,满足机组调峰运行的需要。