①鍋爐本身質(zhì)量問題：如水冷壁管子材質(zhì)以及管壁厚度問題；水動(dòng)力失衡；煙氣不流暢，有渦流導(dǎo)致振動(dòng)產(chǎn)生斷管。

②管內(nèi)結(jié)垢：供水水質(zhì)差，硬度高，管內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重。

③缺水干燒：當(dāng)給水系統(tǒng)局部發(fā)生故障或者鍋爐房?jī)?nèi)數(shù)臺(tái)鍋爐存在給水分配不當(dāng)時(shí)，容易造成爐內(nèi)水循環(huán)失衡，局部缺水或者水動(dòng)力下降，導(dǎo)致干燒而爆管。

④燃燒器：燃燒器燃燒狀況不佳，有嚴(yán)重振動(dòng)?；蛘呤侨紵鹧嫘螤钆c爐膛不匹配，火焰沖刷水冷壁面，造成部分水冷壁面溫度過高，導(dǎo)致爆管。

該鍋爐的各項(xiàng)材質(zhì)檢測(cè)結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)，管內(nèi)也沒有明顯結(jié)垢現(xiàn)象，也不存在缺水干燒的問題。因此，最大可能是燃燒器存在問題。在布置兩臺(tái)旋流式燃燒器時(shí)，為了使單臺(tái)燃燒器的火焰能自由擴(kuò)展，形成必要的回流區(qū)，并不使火焰相互干擾，應(yīng)保持兩臺(tái)旋流式燃燒器之間有一定距離。為了避免火焰撞擊側(cè)墻或爐底，應(yīng)保持燃燒器與側(cè)墻以及爐底之間有一定距離。這些距離最小值范圍為：相鄰燃燒器中心距(2.5～3.0)d，燃燒器中心線與側(cè)墻的距離(3.0～3.5)d，d表示喉口直徑。

這兩臺(tái)旋流式燃燒器采用前墻水平布置，安裝位置見圖4，喉口直徑d為866mm。2臺(tái)燃燒器中心線距離2500mm，符合上述要求。喉口中心到側(cè)墻距離1700mm，遠(yuǎn)小于燃燒器中心線與側(cè)墻距離最小限值。燃燒器廠家提供的數(shù)據(jù)，火焰直徑為3500mm，即火焰半徑為1750mm，大于喉口中心到側(cè)墻的距離。

綜上所述，旋流式燃燒器產(chǎn)生的火焰半徑過大，沖刷側(cè)墻水冷壁，使得局部溫度過高。導(dǎo)致水冷壁表面結(jié)焦，傳熱性能下降，管子局部溫度升高，金相組織發(fā)生變化，造成材質(zhì)劣化，強(qiáng)度下降。當(dāng)爐溫降低或者停爐時(shí)，管壁溫度降低，管壁的結(jié)碳以及氧化層脫落，管壁逐漸變薄、變形，最終因強(qiáng)度不足導(dǎo)致局部爆破漏水。

由以上分析可知，要解決鍋爐爆管問題，就要避免火焰沖刷兩側(cè)水冷壁?？刹扇〉拇胧┌ǎ旱谝环N措施：加大爐膛寬度，重新布置燃燒器水平位置；第二種措施：縮小燃燒器火焰直徑。第一種措施的工程量大，因此考慮采取第二種措施，下面我們對(duì)第二種措施的可行性及效果進(jìn)行分析。

燃燒器原喇叭形喉口的擴(kuò)散角約45°，喇叭形喉口使空氣向外擴(kuò)散流動(dòng)，進(jìn)而使得火焰擴(kuò)散。特別是當(dāng)相鄰兩臺(tái)燃燒器的喇叭形喉口內(nèi)空氣的旋流方向相反時(shí)，氣流流出喉口后更容易發(fā)生碰撞，使火焰更容易沖刷兩側(cè)水冷壁。

因此，考慮將喇叭形喉口改造成直筒形喉口。直筒形喉口優(yōu)于喇叭形喉口的原因?yàn)椋褐蓖残魏砜谌菀字圃欤以靸r(jià)較低。最重要的是，直筒形喉口可縮小火焰直徑，防止兩臺(tái)燃燒器之間氣流的強(qiáng)烈碰撞，從而解決火焰沖刷兩側(cè)水冷壁的問題。

改造方案：為每臺(tái)燃燒器加裝一個(gè)直筒形不銹鋼喉口，并將空缺部分進(jìn)行封堵，改造后的直筒形喉口結(jié)構(gòu)見圖5，圖中數(shù)值單位為mm。將原來的喇叭形喉口改造成直筒形喉口，并保持前墻厚度不變，使得氣流能夠相對(duì)收縮，從而縮小火焰直徑。圖5中hmax為射流邊界的最大穿透深度^[3]，經(jīng)校核計(jì)算，射流邊界的最大穿透深度hmax=228 mm，小于燃?xì)鈬娮斓胶砜诘木嚯x(300mm)，未觸碰到燃燒器喉口，滿足設(shè)計(jì)要求。

?

經(jīng)CFD仿真，得到改造后的火焰形態(tài)，見圖6。由圖6可知，火焰未沖刷爐膛兩側(cè)水冷壁，火焰直徑、長(zhǎng)度合適，與爐膛匹配度好。改造后運(yùn)行滿一年，未再出現(xiàn)爆管現(xiàn)象，燃燒器工作平穩(wěn)。

?

[1]林宗虎，徐通模．實(shí)用鍋爐手冊(cè)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：35-37．

[2]趙欽新．燃油燃?xì)忮仩t[M]．西安：西安交通大學(xué)出版社，2000：311-317．

[3]秦裕琨．燃油燃?xì)忮仩t實(shí)用技術(shù)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2001：158-161．