三、原因分析

1、裂紋性質(zhì)：裂紋初步確定為穿晶裂紋，肉眼明顯地可以看到，每條裂紋細(xì)而尖，大小不一，應(yīng)為熱疲勞裂紋。

2、裂紋產(chǎn)生的原因：熱疲勞裂紋是在金屬材料低于拉伸應(yīng)力極限時(shí)，由于溫度的變化而形成的熱交變應(yīng)力的反復(fù)作用下，緩慢產(chǎn)生的擴(kuò)展裂紋。受壓元件受到火焰的加熱，由于內(nèi)部介質(zhì)密度或位置的變化，使金屬的溫度發(fā)生交替變化，金屬也就交替地膨脹或收縮，在金屬內(nèi)部就會(huì)引起交變應(yīng)力。在這種交變應(yīng)力的作用下，引起塑性變形的積累損傷，而產(chǎn)生疲勞裂紋，這種疲勞裂紋處在高溫下，金屬的強(qiáng)度低，其應(yīng)力振幅一般超過屈服極限，每次循環(huán)產(chǎn)生的局部塑性變形較大。這樣，只經(jīng)過較少的循環(huán)次數(shù)后，就會(huì)萌生熱疲勞裂紋。由于所處高溫條件，周圍要受到介質(zhì)的影響，所以不產(chǎn)生象普通機(jī)械疲勞那樣典型的單條裂紋，而象該防焦箱所見到的一些平行排列、與熱應(yīng)力方向垂直的裂紋，也就是說，在該部位受到溫差應(yīng)力引起疲勞裂紋。

3、汽水分層的影響：防焦箱裂紋區(qū)域位于爐膛的幅射高溫區(qū)，防焦箱向火側(cè)的運(yùn)行溫度為290℃左右，防焦箱內(nèi)介質(zhì)為循環(huán)水。雖然一側(cè)受爐膛火焰加熱，但由于防焦箱內(nèi)有循環(huán)水流動(dòng)，本不應(yīng)有大的溫差。但我們從防焦箱裂紋區(qū)域發(fā)現(xiàn)，裂紋區(qū)明顯過熱，割開檢查發(fā)現(xiàn)，防焦箱內(nèi)表面裂紋區(qū)域無水垢，而非裂紋區(qū)有輕微的水垢，且兩區(qū)域顏色不同，有明顯區(qū)別，可以初步得出結(jié)論，出現(xiàn)了汽水分層。

4、環(huán)境影響因素：鍋爐兩側(cè)防焦箱裂紋中心上部均開有400×400mm的撥火爐門，爐門開啟撥火時(shí)會(huì)有冷空氣進(jìn)入，同時(shí)爐門有關(guān)閉不嚴(yán)密的現(xiàn)象，在運(yùn)行的過程中，可能時(shí)有冷空氣進(jìn)入，防焦箱該區(qū)域有少許溫差，不排除出現(xiàn)疲勞的可能，但這種溫差作用是很微小的，不可能在兩三年內(nèi)使防焦箱出現(xiàn)嚴(yán)重裂紋。因此認(rèn)定，這不是事故的主要原因。

5、水循環(huán)回路的影響：鍋爐的自然循環(huán)回路設(shè)計(jì)應(yīng)為合理，該防焦箱下降管與水冷壁管的截面積之比為41%，如圖3所示。

?工質(zhì)的流動(dòng)如圖4所示，防焦箱中的工質(zhì)為密度較大的水，水冷壁管因受爐膛高溫幅射熱的作用，水冷壁管中的工質(zhì)為密度較小的汽水混合物，利用工質(zhì)的密度差進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。在對(duì)防焦箱的檢查中發(fā)現(xiàn)，汽水分層的蒸汽層出現(xiàn)在防焦箱的向火側(cè)。

6、負(fù)荷的影響： 據(jù)了解，由于該廠生產(chǎn)任務(wù)比較緊，該爐經(jīng)常是滿負(fù)荷運(yùn)行，有時(shí)甚至超負(fù)荷，所用煤質(zhì)有的揮發(fā)分含量比較高。爐膛內(nèi)爐門位置，是揮發(fā)份的主燃燒區(qū)，又是煙氣擾動(dòng)的主混合區(qū)，溫度高，當(dāng)鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，該區(qū)域受熱強(qiáng)度大，工況有所惡化。

7 、綜合分析：鍋爐防焦箱前端第一根下降管與水冷壁管距離較遠(yuǎn)，水循環(huán)流速慢，在高負(fù)荷或低負(fù)荷時(shí)，其間易產(chǎn)生水循環(huán)不良。當(dāng)鍋爐工況惡化時(shí)，防焦箱前端水循環(huán)不暢，水的流動(dòng)不正常，有時(shí)甚至產(chǎn)生水循環(huán)停滯，使防焦箱前端吸收的熱量不能及時(shí)地傳遞給內(nèi)部的介質(zhì)，造成防焦箱前端的內(nèi)部介質(zhì)局部汽化，形成汽水分層。汽化層的形狀和位置與防焦箱各部分受熱程度以及下降管中水循環(huán)阻力有關(guān)系，同時(shí)汽化層的厚度又隨著負(fù)荷的變化而變化，因而該防焦箱汽化層呈不規(guī)則橢圓形，并分布在向火側(cè)。隨著介質(zhì)的緩慢流動(dòng)和鍋爐運(yùn)行工況的變化，防焦箱前端的管壁（裂紋區(qū)域）受到汽水交替接觸，而形成壁溫的交替變化，并隨工況的惡化程度而變化，這個(gè)過程多次重復(fù)，使防焦箱受到疲勞應(yīng)力，進(jìn)而形成穿透性裂紋。

四、防止措施

1、合理匹配負(fù)荷：合理調(diào)節(jié)好鍋爐負(fù)荷，對(duì)鍋爐的使用有較大的影響，在生產(chǎn)任務(wù)緊張的情況下，啟用其它備用爐，而不是滿負(fù)荷地使用某一臺(tái)鍋爐，應(yīng)保持鍋爐負(fù)荷在70-80%之間，以達(dá)到高效率。

2、合理調(diào)節(jié)好鍋爐的燃燒工況。當(dāng)鍋爐負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，首先需調(diào)節(jié)送風(fēng)量，緊接再調(diào)節(jié)燃料量，只有兩者配合適當(dāng)，才能獲得正常的燃燒工況；燃料應(yīng)在離煤閘門0.3m處著火，并在擋渣設(shè)備前0.3-0.5m處基本結(jié)束燃燒。對(duì)于高揮發(fā)分煤采用薄煤層，快送煤方式，對(duì)低揮發(fā)份煤，采用厚煤層，慢送煤方式。

3、采取局部保溫措施。為保護(hù)防焦箱，加強(qiáng)水循環(huán)，將防焦箱前端，（如圖5所示-俯視）向火側(cè)部分用耐火混凝土保溫，使防焦箱該部位工質(zhì)受熱變小，工質(zhì)密度變大，與水冷壁內(nèi)工質(zhì)的密度差增大，提高水循環(huán)流速；同時(shí)水循環(huán)加快，防焦箱的保溫與未保溫部分之間的溫差減小，有效地保護(hù)了防焦箱。使用時(shí)，應(yīng)定期清理緊貼火床的側(cè)墻部位粘結(jié)的渣瘤，保證燃燒平穩(wěn)進(jìn)行。