一般情况下，燃油燃气锅炉出现爆管的主要原因为：

①锅炉本身质量问题：如水冷壁管子材质以及管壁厚度问题；水动力失衡；烟气不流畅，有涡流导致振动产生断管。

②管内结垢：供水水质差，硬度高，管内结垢严重。

③缺水干烧：当给水系统局部发生故障或者锅炉房内数台锅炉存在给水分配不当时，容易造成炉内水循环失衡，局部缺水或者水动力下降，导致干烧而爆管。

④燃烧器：燃烧器燃烧状况不佳，有严重振动。或者是燃烧火焰形状与炉膛不匹配，火焰冲刷水冷壁面，造成部分水冷壁面温度过高，导致爆管。

该锅炉的各项材质检测结果均符合标准，管内也没有明显结垢现象，也不存在缺水干烧的问题。因此，最大可能是燃烧器存在问题。在布置两台旋流式燃烧器时，为了使单台燃烧器的火焰能自由扩展，形成必要的回流区，并不使火焰相互干扰，应保持两台旋流式燃烧器之间有一定距离。为了避免火焰撞击侧墙或炉底，应保持燃烧器与侧墙以及炉底之间有一定距离。这些距离最小值范围为：相邻燃烧器中心距(2.5～3.0)d，燃烧器中心线与侧墙的距离(3.0～3.5)d，d表示喉口直径。

这两台旋流式燃烧器采用前墙水平布置，安装位置见图4，喉口直径d为866mm。2台燃烧器中心线距离2500mm，符合上述要求。喉口中心到侧墙距离1700mm，远小于燃烧器中心线与侧墙距离最小限值。燃烧器厂家提供的数据，火焰直径为3500mm，即火焰半径为1750mm，大于喉口中心到侧墙的距离。

综上所述，旋流式燃烧器产生的火焰半径过大，冲刷侧墙水冷壁，使得局部温度过高。导致水冷壁表面结焦，传热性能下降，管子局部温度升高，金相组织发生变化，造成材质劣化，强度下降。当炉温降低或者停炉时，管壁温度降低，管壁的结碳以及氧化层脱落，管壁逐渐变薄、变形，最终因强度不足导致局部爆破漏水。

由以上分析可知，要解决锅炉爆管问题，就要避免火焰冲刷两侧水冷壁。可采取的措施包括：第一种措施：加大炉膛宽度，重新布置燃烧器水平位置；第二种措施：缩小燃烧器火焰直径。第一种措施的工程量大，因此考虑采取第二种措施，下面我们对第二种措施的可行性及效果进行分析。

燃烧器原喇叭形喉口的扩散角约45°，喇叭形喉口使空气向外扩散流动，进而使得火焰扩散。特别是当相邻两台燃烧器的喇叭形喉口内空气的旋流方向相反时，气流流出喉口后更容易发生碰撞，使火焰更容易冲刷两侧水冷壁。

因此，考虑将喇叭形喉口改造成直筒形喉口。直筒形喉口优于喇叭形喉口的原因为：直筒形喉口容易制造，而且造价较低。最重要的是，直筒形喉口可缩小火焰直径，防止两台燃烧器之间气流的强烈碰撞，从而解决火焰冲刷两侧水冷壁的问题。

改造方案：为每台燃烧器加装一个直筒形不锈钢喉口，并将空缺部分进行封堵，改造后的直筒形喉口结构见图5，图中数值单位为mm。将原来的喇叭形喉口改造成直筒形喉口，并保持前墙厚度不变，使得气流能够相对收缩，从而缩小火焰直径。图5中hmax为射流边界的最大穿透深度^[3]，经校核计算，射流边界的最大穿透深度hmax=228 mm，小于燃气喷嘴到喉口的距离(300mm)，未触碰到燃烧器喉口，满足设计要求。

 

经CFD仿真，得到改造后的火焰形态，见图6。由图6可知，火焰未冲刷炉膛两侧水冷壁，火焰直径、长度合适，与炉膛匹配度好。改造后运行满一年，未再出现爆管现象，燃烧器工作平稳。

 

[1]林宗虎，徐通模．实用锅炉手册[M]．北京：化学工业出版社，2004：35-37．

[2]赵钦新．燃油燃气锅炉[M]．西安：西安交通大学出版社，2000：311-317．

[3]秦裕琨．燃油燃气锅炉实用技术[M]．北京：中国电力出版社，2001：158-161．