四角燃燒鍋爐水冷壁磨損的原因分析及防磨措施

1、四角燃燒鍋爐水冷壁磨損的原因分析及防磨措施四角燃燒鍋爐水冷壁磨損的原因分析及防磨措施0前言前言在國(guó)產(chǎn)電站鍋爐中采用四角布置直流燃燒器，一般情況下噴口附近的水冷壁管子容易發(fā)生局部磨損。其特征是：局部磨損面積比其它受熱面(過(guò)熱器、省煤器等)管子大；磨損面減薄后在管內(nèi)高壓爐水作用下翻開(kāi)，呈開(kāi)窗狀泄漏點(diǎn)，造成大量爐水噴入爐膛。如果泄漏發(fā)生在上一次風(fēng)噴口附近，則爐膛火焰馬上被水澆滅；如果泄漏發(fā)生在下二次風(fēng)噴口附近，也會(huì)因?yàn)殄仩t保持不了水位而被迫緊

2、急停爐。所以對(duì)于單元制機(jī)組來(lái)說(shuō)，噴口附近的水冷壁磨損會(huì)造成停爐停機(jī)事故，給電網(wǎng)的安全帶來(lái)威脅。1噴口附近水冷壁磨損實(shí)例噴口附近水冷壁磨損實(shí)例牡丹江第二發(fā)電廠HG4101009型鍋爐，四角切圓燃燒，在上二次風(fēng)噴口右側(cè)的水冷壁上發(fā)生過(guò)局部磨損曾引起泄漏，泄漏面積(長(zhǎng)寬)170mm45mm，導(dǎo)致停爐停機(jī)事故。水冷壁規(guī)格φ605mm，局部磨損發(fā)生在噴口右側(cè)第4～8根水冷壁管子上；磨損長(zhǎng)度在130～340mm范圍內(nèi)，離噴口較遠(yuǎn)的第8根管子磨損面積

3、較大，反之則較??；除第8根管子爆管，其余4根管子磨損最深已達(dá)1.8～3.0mm；磨損面下線基本與上二次風(fēng)噴口下傾角度線對(duì)應(yīng)(見(jiàn)圖1)。圖1噴口附近水冷壁磨損示意一、二次風(fēng)噴燃器采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼板焊制成，廠家設(shè)計(jì)的一、二次風(fēng)速(冷態(tài))分別為23～23ms和44～46ms。噴口檢查：一次風(fēng)噴口正常；二次風(fēng)噴口上邊左側(cè)已經(jīng)燒毀變形，并向下塌腰(最大約40mm)，噴口左側(cè)鋼板向水冷壁變形約10mm，噴口里面接口處的二次風(fēng)管上下左右

4、都已經(jīng)變形，呈波浪狀。2原因分析原因分析2.1噴口出口射流與水冷壁的夾角噴口出口射流與水冷壁的夾角直流噴燃器以一定角度布置在爐膛四角上，在爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流的作用下，噴口出口射流兩側(cè)的補(bǔ)氣條件是不一樣的，形成作用于射流側(cè)面的壓力差，使射流向壓力較低一側(cè)偏轉(zhuǎn)，因此噴口出口射流兩側(cè)與水冷壁之間的夾角，分為小角和大角。做爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)，在設(shè)計(jì)工況下測(cè)得爐內(nèi)實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度圓大小為φ5.50～6.25m，噴口出口大、小夾角分別約為31和4～5(見(jiàn)圖2

5、)?？梢?jiàn)小角側(cè)氣流根部距水冷壁很近，如果操作不當(dāng)或爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)速度圓直徑偏大，氣流就要沖刷水冷壁。圖2噴燃器出口大、小角示意2.2噴口處的溫度噴口處的溫度在鍋爐額定負(fù)荷下，測(cè)試下二次風(fēng)口的溫度：測(cè)試探頭在噴燃器內(nèi)距噴口端面1m，熱風(fēng)門全開(kāi)，測(cè)得溫度為320℃；探頭至噴口端面，熱風(fēng)門全開(kāi)，溫度為540℃，熱風(fēng)門全關(guān)，此時(shí)溫度為832℃。爐膛最高溫度在1600℃左右，上二次風(fēng)噴口對(duì)應(yīng)中心火焰位置。由此可見(jiàn)，如果鍋爐在額定負(fù)荷下，上二次B&WB4

6、10th鍋爐，采用美國(guó)B&W技術(shù)，其噴口處水冷壁的結(jié)構(gòu)也很獨(dú)特(見(jiàn)圖3c)，噴口深入爐膛750mm，噴口端面與兩側(cè)水冷壁平行，小角側(cè)與噴口氣流對(duì)應(yīng)的水冷壁管為第14根，噴口出口射流兩側(cè)與水冷壁的距離均較遠(yuǎn)，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)避開(kāi)了容易磨損的第4～8根管區(qū)域。即使發(fā)生噴口變形、切圓直徑較大、運(yùn)行操作不當(dāng)?shù)葐?wèn)題，煤粉氣流也沖刷不到水冷壁。上海石化熱電二站目前有4臺(tái)B&WB410th鍋爐，噴口材料為1Cr18Ni9Ti，2號(hào)爐在設(shè)計(jì)工況下測(cè)得爐內(nèi)實(shí)際旋

7、轉(zhuǎn)速度圓為φ6m，鍋爐都裝有濃相噴口，運(yùn)行最長(zhǎng)的鍋爐已經(jīng)有7個(gè)年頭。7年來(lái)噴口附近的水冷壁從未發(fā)生過(guò)磨損。4結(jié)論與建議結(jié)論與建議4.1四角布置切向燃燒器附近水冷壁的磨損，主要與噴口材質(zhì)、燃燒器布置的角度、噴口端面太近四角頂點(diǎn)以及運(yùn)行操作等因素有關(guān)。4.2對(duì)于舊爐改造，采用耐高溫1000℃的鑄鋼及加長(zhǎng)噴口長(zhǎng)度，是一種防止水冷壁磨損，既經(jīng)濟(jì)又有效的措施。4.3二次風(fēng)風(fēng)速較一次風(fēng)大，能卷吸一次風(fēng)中的煤粉，如果二次風(fēng)噴口變形或角度布置偏大，將對(duì)