四角燃烧锅炉水冷壁磨损的原因分析与防磨措施

四角燃烧锅炉水冷壁磨损

的原因分析与防磨措施 Revised by Hanlin on 10 January 2021

四角燃烧锅炉水冷壁磨损的原因分析与防磨措施电站锅炉中采用四角布置直流燃烧器，一般情况下喷口附近的水冷壁管子容易发生局部磨损。其特征是：局部磨损面积比其它受热面(过热器、省煤器等)管子大；磨损面减薄后在管内高压炉水作用下翻开，呈开窗状泄漏点，造成大量炉水喷入炉膛。如果泄漏发生在上一次风喷口附近，则炉膛火焰马上被水浇灭；如果泄漏发生在下二次风喷口附近，也会因为锅炉保持不了水位而被迫紧急停炉。所以对于单元制机组来说，喷口附近的水冷壁磨损会造成停炉停机事故，给电网的安全带来威胁。

1喷口附近水冷壁磨损实例

牡丹江第二发电厂HG410/1009型锅炉，四角切圆燃烧，在上二次风喷口右侧的水冷壁上发生过局部磨损曾引起泄漏，泄漏面积(长×

宽)170mm×45mm，导致停炉停机事故。

水冷壁规格φ60×5mm，局部磨损发生在喷口右侧第4～8根水冷壁管子上；磨损长度在130～340mm范围内，离喷口较远的第8根管子磨损面积较大，反之则较小；除第8根管子爆管，其余4根管子磨损最深已达1.8～3.0mm；磨损面下线基本与上二次风喷口下倾角度线对应。

一、二次风喷燃器采用1Cr18Ni9Ti不锈钢板焊制成，厂家设计的一、二次风速(冷态)分别为23～23m/s和44～46m/s。喷口检查：一次风喷口正常；二次风喷口上边左侧已经烧毁变形，并向下塌腰(最大约

40mm)，喷口左侧钢板向水冷壁变形约10mm，喷口里面接口处的二次风管上下左右都已经变形，呈波浪状。

2原因分析

2.1喷口出口射流与水冷壁的夹角

直流喷燃器以一定角度布置在炉膛四角上，在炉内旋转气流的作用下，喷口出口射流两侧的补气条件是不一样的，形成作用于射流侧面的压力差，使射流向压力较低一侧偏转，因此喷口出口射流两侧与水冷壁之间的夹角，分为小角和大角。做炉内空气动力场试验，在设计工况下测得炉内实际旋转速度圆大小为φ5.50～6.25m，喷口出口大、小夹角分别约为31°和4～5°。可见小角侧气流根部距水冷壁很近，如果操作不当或炉内旋转速度圆直径偏大，气流就要冲刷水冷壁。

2.2喷口处的温度

在锅炉额定负荷下，测试下二次风口的温度：测试探头在喷燃器内距喷口端面1m，热风门全开，测得温度为320℃；探头至喷口端面，热风门全开，温度为540℃，热风门全关，此时温度为832℃。炉膛最高温度在1600℃左右，上二次风喷口对应中心火焰位置。由此可见，如果锅炉在额定负荷下，上二次风门全关时，其喷口处温度将远远超过下二次风口的温度(估计在1000℃左右)。

2.3喷口的材质

喷口采用1Cr18Ni9Ti炉用耐热钢板。根据现场经验处于温度相对较低的下二次风喷口，也经常发生烧变形的情况。可见1Cr18Ni9Ti只适用于温度在600℃以下的工作环境。

2.4二次风气流主导作用

二次风射流喷出后，不断卷吸周围的空气，因为二次风风速较高，大约是一次风的2倍，所以也不断卷吸位于上下的一次风粉混合物。如果二次风刷墙，则卷吸的煤粉就会磨水冷壁，管子的磨损量与烟气流速成3次方，因此喷口附近水冷壁的磨损一般都发生在二次风附近。从水冷壁磨损的情况可以看出，磨损位于二次风射流的下边(再下面是上一次风)，其磨损面正确地反映了一次风中的部分煤粉被卷吸到二次风后所留下的痕迹。

2.5喷口处水冷壁结构

HG410/1009型锅炉其喷口出口端面深入炉膛仅100mm(与四角顶点的距离)，喷口气流的根部基本上是贴着水冷壁。当出现喷口变形、炉内切圆直径偏大以及操作等原因使气流偏转时，都可能造成水冷壁的磨损。可见HG410/1009型锅炉，喷燃器的布置不尽合理。