内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司（以下简称 国华宝电）2×600MW机组锅炉为单炉膛、平衡通 风、紧身封闭、固态排渣Π型燃煤锅炉。每台锅炉设 7台MPS212HP-Ⅱ型中速辊式磨煤机，满负荷时6 台运行、1台备用。燃烧器采用新型墙式切圆燃烧 方式，形成大直径单切圆（假想切圆直径10m）。主 燃烧器采用低NO_x的水平浓淡燃烧器，布置在炉膛 靠近四角的炉墙上，分上、中、下3组布置；4层燃尽 风（OFA）采用水平摆动形式，布置在燃烧器最上部， 气流与燃烧器煤粉流形成反向切圆。锅炉设计煤 种为宝日希勒矿褐煤。BMCR工况下锅炉热力计算 性能参数见表 1所示。

表 1(Table 1)

表 1 锅炉热力性能参数

表 1 锅炉热力性能参数

国华宝电1号、2号锅炉在标高54.9m以下采用 螺旋水冷壁，以上为垂直膜式水冷壁，管内径23 mm，盘升角度18.736°。2台机组自试运投产以来， 在历次停机检查时，均发现存在水冷壁鼓包现象 （历年鼓包数量统计见表 2）。鼓包处多位于燃烧器区 域、各 墙 中 心 线 附 近。例 如2号 机 组 于 2013-02-29停机检查时，发现锅炉最上层燃烧器区 域内标高约40m、距煤粉喷口3~4m的侧墙水冷壁 存在鼓包现象，后墙10根，左墙9根，右墙5根。管 子材质为15CrMoG，直径38mm、壁厚6.5mm。对其 中1根鼓包管进行取样分析，宏观形貌如图 1所示。

表 2(Table 2)

表 2 2010-12—2013-081号、2号锅炉 水冷壁鼓包数量统计    处

表 2 2010-12—2013-081号、2号锅炉 水冷壁鼓包数量统计    处

图 1(Figure 1)

图 1 水冷壁鼓包宏观形貌

针对国华宝电1号、2号锅炉出现的水冷壁鼓包 现象，从以下几个方面进行原因分析。 3.1 给水水质不合格，杂质进入锅炉，受热面结垢

查看2号汽轮机解体后叶片、隔板状况及A修 割管取样垢量分析报告，说明运行汽水控制无重大 失误，排除给水水质不合格导致受热面结垢，进而 引起水冷壁鼓包的可能^[1]。2号锅炉水冷壁垢量统 计如表 3所示。

表 3(Table 3)

表 3 2号锅炉水冷壁垢量统计    g/m2

表 3 2号锅炉水冷壁垢量统计    g/m2

1号、2号锅炉螺旋水冷壁超温记录见表 4。由 表 4可见，1号锅炉水冷壁3a累计超温314min（最高481℃）；2号锅炉无超温记录，但也发生了水冷壁 鼓包现象，因此可排除超温造成鼓包的可能^[2]。

表 4(Table 4)

表 4 1号、2号锅炉螺旋水冷壁超温次数统计

表 4 1号、2号锅炉螺旋水冷壁超温次数统计

1号、2号锅炉墙式切圆直径较大（炉膛断面尺 寸20402mm×20072mm，切圆直径18000~19000 mm），易发生火焰扫墙。扫墙区域温度很高，使得水 冷壁金属表面产生较大的温度梯度，若管内介质冷 却能力不足，会直接导致水冷壁超温。根据2012年 2月2号锅炉水冷壁爆管分析报告，爆管管段组织为 沿晶珠光体+铁素体，为异常组织；上、下相邻管段 组织为珠光体+铁素体，为正常组织，管子无超温， 表明超温仅发生在局部管段，不存在大面积超温现 象^[3]。一般在小区域内较难形成较大的热流密度， 除了一些特殊情况，如燃烧器严重变形、燃烧器被 渣块堵塞等。经2号锅炉A修现场检查不存在以上 情况，说明火焰扫墙不是水冷壁管鼓包的直接影响 因素。 3.4 管壁表面状态不良、传热不足

查阅2011年9月2号锅炉小修、2012年3月2号 锅炉临修、2013年3月1号锅炉临修的化学监督报 告及2012年2月2号锅炉爆管分析报告，鼓包的管 样内壁均发现有一层黑褐色氧化铁垢^{[3, 4]}；特别是 2012年2月2号锅炉爆管管样，向火侧最大垢量 1461g/m²，背火侧垢量1407g/m²，主要成分为Fe₂O₃ 和Fe₃O₄，垢下有深约0.146mm点蚀坑。而在爆管 部位两端管样内壁氧化铁垢仅85.0g/m²。同样水 质、同一根管内氧化铁垢量差别较大，说明水冷壁 管原始表面状态不一致。表面状况不良的管段更 易积垢，结垢速率与水中铁的质量浓度和局部热负 荷关系密切。已形成的垢层溶于水中，会大大提高 水中铁的浓缩倍率，进一步促进结垢，加剧传热恶 化。因此，管壁表面状态不良、传热不足是水冷壁 过热鼓包的1个影响因素。 3.5 水冷壁管内介质流量不足

2013年8月A修期间，检查2号锅炉水冷壁底 部联箱，发现沉积物较多；用内窥镜检查部分割开 的水冷壁上、下口，发现表面较脏污；水冷壁管焊口 有直径约2cm的基建遗留物。由此推断，一次汽系 统内部较脏或个别管内存在基建遗留物。在机组 启动初期，启动循环泵的水流激荡起联箱底部的沉 积物进入水冷壁管，并沉积在水冷壁管斜坡上，降 低了管内介质流速，加剧了传热恶化，造成管子因 换热强度不足而发生过热。 4 结论及建议 4.1 结论

综上分析，造成鼓包的第一要因是介质流量不 足引起过热；第二要因是水冷壁管表面状态不良、 管壁传热不足。 4.2 建议

针对以上原因，提出国华宝电锅炉机组水冷壁 鼓包防控措施如下：

（1）严格管控1号锅炉水冷壁温度，降低水冷 壁表面热流强度，避免再次发生因长时间超温引起 水冷壁鼓包。

（2）加强炉外水处理，严格控制锅炉上水水 质，避免锅炉水冷壁管内壁结垢；机组启动时严格 按照规程对水冷壁管进行冷态冲洗和热态冲洗。

（3）利用停炉时间对水冷壁进行全面排查，发 现胀粗、脱皮、变色的管子及时更换。新更换的水 冷壁管要用压缩空气进行吹扫并拉膛，保证受热面 内壁清洁。

（4）在机组大修时对热力系统（重点是水冷壁 的上、中、下联箱）的污物进行严格清理，保证系统 内部无堵塞杂物；

（5）必要时对锅炉进行水动力试验，以排查薄 弱环节并加以治理^{[5, 6, 7]}。