一般情況下，燃油燃氣鍋爐出現(xiàn)爆管的主要原因為：

①鍋爐本身質量問題：如水冷壁管子材質以及管壁厚度問題；水動力失衡；煙氣不流暢，有渦流導致振動產生斷管。

②管內結垢：供水水質差，硬度高，管內結垢嚴重。

③缺水干燒：當給水系統(tǒng)局部發(fā)生故障或者鍋爐房內數(shù)臺鍋爐存在給水分配不當時，容易造成爐內水循環(huán)失衡，局部缺水或者水動力下降，導致干燒而爆管。

④燃燒器：燃燒器燃燒狀況不佳，有嚴重振動?；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，導致爆管。

該鍋爐的各項材質檢測結果均符合標準，管內也沒有明顯結垢現(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。在布置兩臺旋流式燃燒器時，為了使單臺燃燒器的火焰能自由擴展，形成必要的回流區(qū)，并不使火焰相互干擾，應保持兩臺旋流式燃燒器之間有一定距離。為了避免火焰撞擊側墻或爐底，應保持燃燒器與側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，燃燒器中心線與側墻的距離(3.0～3.5)d，d表示喉口直徑。

這兩臺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臺燃燒器中心線距離2500mm，符合上述要求。喉口中心到側墻距離1700mm，遠小于燃燒器中心線與側墻距離最小限值。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，大于喉口中心到側墻的距離。

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

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，下面我們對第二種措施的可行性及效果進行分析。

燃燒器原喇叭形喉口的擴散角約45°，喇叭形喉口使空氣向外擴散流動，進而使得火焰擴散。特別是當相鄰兩臺燃燒器的喇叭形喉口內空氣的旋流方向相反時，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為：直筒形喉口容易制造，而且造價較低。最重要的是，直筒形喉口可縮小火焰直徑，防止兩臺燃燒器之間氣流的強烈碰撞，從而解決火焰沖刷兩側水冷壁的問題。

改造方案：為每臺燃燒器加裝一個直筒形不銹鋼喉口，并將空缺部分進行封堵，改造后的直筒形喉口結構見圖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)校核計算，射流邊界的最大穿透深度hmax=228 mm，小于燃氣噴嘴到喉口的距離(300mm)，未觸碰到燃燒器喉口，滿足設計要求。

?

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水冷壁，火焰直徑、長度合適，與爐膛匹配度好。改造后運行滿一年，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．實用鍋爐手冊[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2004：35-37．

[2]趙欽新．燃油燃氣鍋爐[M]．西安：西安交通大學出版社，2000：311-317．

[3]秦裕琨．燃油燃氣鍋爐實用技術[M]．北京：中國電力出版社，2001：158-161．