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四角燃烧锅炉水冷壁磨损的原因分 析与防磨措施析与防磨措施 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 60 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 5 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 3 防止水冷壁磨损的措施防止水冷壁磨损的措施 3 1 采用耐热铸钢喷口 将 1cr18ni9ti 喷燃器改为耐温为 1000 的耐热铸钢喷燃器 实践证明改进后的喷燃器 运行中不变形 寿命都在 40000h 以 上 3 2 加长喷燃器 将喷燃器出口端面深入炉膛 100mm 与四角顶点的距离 改 为 200mm 若不考虑其它因素 经计算小角侧 第 8 根水冷壁 管与喷口射流之间的距离可增加 50mm 左右 在实际运用中在 二次风喷口 小角侧焊一块不锈钢板 由于钢板的导流作用 小 角侧的喷口位置向炉内推进了一些 增加了射流与水冷壁之间 的距离 在二次风气流的影响下 避免了一次风中的煤粉磨水 冷壁 这种办法在锅炉检修中是一种临时措施 可解决一些问 题 比较正规的方法是制作加长的耐热铸钢一 二次风喷燃器 将旧喷燃器全部更换 这种方法比较适用于旧炉改造 改造后 喷口附近水冷壁检查可由一个小修期延长至一个大修期 可省 却大量炉膛搭架子的工作 实践证明效果很好 3 3 校正切圆直径 将炉内假想切圆直径减小 可增加小角侧射流与水冷壁之 间的距离 国内对固态炉采用的假想切圆直径一般为 0 05 0 10 的炉膛宽 深的平均值 hg410t h 锅炉的假想切圆 直径为 1m 经计算选用的是最大值 因此还有调整的余地 在 检查或矫正假想切圆直径时 除了对一次风管道进行检查 更 重要的是要对二次风管道 包括喷燃器 进行拉线检查和调整 3 4 合理的喷口处水冷壁结构 对于四角布置切向燃烧器 国外技术的特点是 喷口端面 深入炉内较长 如上锅厂引进的 ce 技术 喷口端面距炉膛断面 角顶点距离约 350mm bwb410t h 锅炉 采用美国 bw 技术 其喷口处水冷壁的结构也很独特 见图 3c 喷口深入炉膛 750mm 喷口端面与两侧水冷壁平行 小角侧与喷口气流对应 的水冷壁管为第 14 根 喷口出口射流两侧与水冷壁的距离均较 远 已经远远避开了容易磨损的第 4 8 根管区域 即使发生喷 口变形 切圆直径较大 运行操作不当等问题 煤粉气流也冲 刷不到水冷壁 上海石化热电二站目前有 4 台 bwb410t h 锅炉 喷口材料为 1cr18ni9ti 2 号炉在设计工况下测得炉内实际旋转 速度圆为 6m 锅炉都装有浓相喷口 运行最长的锅炉已经有 7 个年头 7 年来喷口附近的水冷壁从未发生过磨损 4 结论与建议结论与建议 4 1 四角布置切向燃烧器附近水冷壁的磨损 主要与喷口材 质 燃烧器布置的角度 喷口端面太 近四角顶点以及运行操作 等因素有关 4 2 对于旧炉改造 采用耐高温 1000 的铸钢及加长喷口 长度 是一种防止水冷壁磨损 既经济又有效的措施 4 3 二次风风速较一次风大 能卷吸一次风中的煤粉 如果 二次风喷口变形或角度布置偏大 将对水冷壁磨损 所以一般