工業(yè)鍋爐防焦箱裂紋原因分析及對策

1、Word文檔工業(yè)鍋爐防焦箱裂紋原因分析及對策 一九九九年三月，我縣某使用單位一臺SZL10-1.27工業(yè)鍋爐在運行過程中，操作工發(fā)覺爐膛內有白色蒸汽消失，緊急停爐后，經檢查發(fā)覺，左側防焦箱消失裂紋滲漏。由于該廠生產任務較緊急，在事故緣由未調查清晰的狀況下，對該防焦箱前段作更換修理，修復后快速投入生產。二000年五月，該爐右側防焦箱又發(fā)生同樣的事故，又同樣由于生產刻不容緩，用同樣的方法修理右側防焦箱后連續(xù)投入運行。二00一年七月，該爐左側防焦箱又發(fā)生裂紋穿透而滲漏，和上兩次事故驚人地相像。同樣的狀況、同樣的位置，連續(xù)不斷地發(fā)生事故，給該廠造成了較大的經濟損失。為切實消退事故隱患，避開事故的重復發(fā)

2、生，本人對該事故進行了調查分析，現將有關狀況介紹如下，供同行們參考。 一、事故概況 該爐為雙橫鍋筒鏈條爐排散裝水管鍋爐，一九九五年九月制造，一九九六年五月投入運行，額定蒸發(fā)量為10t/h，使用壓力為1.0MPa，防焦箱材質為20號無縫鋼管，規(guī)格為159×8mm；裂紋中心（如圖1所示）距第一根水冷壁管約682mm，裂紋呈環(huán)向（如圖2所示）分布在防焦箱外表面對火側，裂紋區(qū)域長600mm，寬60mm。裂紋中心上方開有一400×400mm撥火爐門。     二、檢驗狀況 1、表面檢查：外觀檢驗發(fā)覺，裂紋為環(huán)向裂紋，單根裂紋長度在20-60mm之間，裂紋較密集；防

3、焦箱外表面對火側裂紋區(qū)域呈紅褐色，用檢驗錘敲擊后，金屬消失黑色，懷疑有石墨化傾象。對防焦箱裂紋段割開檢查發(fā)覺，裂紋區(qū)域內表面基本無水垢，而非裂紋區(qū)域有稍微的小于0.3mm的水垢。兩區(qū)域有肉眼能發(fā)覺的明顯區(qū)分。 2、化學成份分析：對防焦箱材質取樣進行化學成份分析，非裂紋區(qū)防焦箱材質化學成份完全合格，可以排解材質不合格因素。 3、初步結論：檢驗員外觀檢驗后認為，裂紋區(qū)域有明顯過熱疲憊的傾向。 三、緣由分析 1、裂紋性質：裂紋初步確定為穿晶裂紋，肉眼明顯地可以看到，每條裂紋細而尖，大小不一，應為熱疲憊裂紋。 2、裂紋產生的緣由：熱疲憊裂紋是在金屬材料低于拉伸應力極限時，由于溫度的變化而形成的熱交變應

4、力的反復作用下，緩慢產生的擴展裂紋。受壓元件受到火焰的加熱，由于內部介質密度或位置的變化，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，在金屬內部就會引起交變應力。在這種交變應力的作用下，引起塑性變形的積累損傷，而產生疲憊裂紋，這種疲憊裂紋處在高溫下，金屬的強度低，其應力振幅一般超過屈服極限，每次循環(huán)產生的局部塑性變形較大。這樣，只經過較少的循環(huán)次數后，就會萌生熱疲憊裂紋。由于所處高溫條件，四周要受到介質的影響，所以不產生象一般機械疲憊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、與熱應力方向垂直的裂紋，也就是說，在該部位受到溫差應力引起疲憊裂紋。 3、汽水分層的影響：防焦箱裂紋

5、區(qū)域位于爐膛的幅射高溫區(qū)，防焦箱向火側的運行溫度為290左右，防焦箱內介質為循環(huán)水。雖然一側受爐膛火焰加熱，但由于防焦箱內有循環(huán)水流淌，本不應有大的溫差。但我們從防焦箱裂紋區(qū)域發(fā)覺，裂紋區(qū)明顯過熱，割開檢查發(fā)覺，防焦箱內表面裂紋區(qū)域無水垢，而非裂紋區(qū)有稍微的水垢，且兩區(qū)域顏色不同，有明顯區(qū)分，可以初步得出結論，消失了汽水分層。 4、環(huán)境影響因素：鍋爐兩側防焦箱裂紋中心上部均開有400×400mm的撥火爐門，爐門開啟撥火時會有冷空氣進入，同時爐門有關閉不嚴密的現象，在運行的過程中，可能時有冷空氣進入，防焦箱該區(qū)域有少許溫差，不排解消失疲憊的可能，但這種溫差作用是很微小的，不行能在兩三年

6、內使防焦箱消失嚴峻裂紋。因此認定，這不是事故的主要緣由。 5、水循環(huán)回路的影響：鍋爐的自然循環(huán)回路設計應為合理，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。  工質的流淌如圖4所示，防焦箱中的工質為密度較大的水，水冷壁管因受爐膛高溫幅射熱的作用，水冷壁管中的工質為密度較小的汽水混合物，利用工質的密度差進行循環(huán)流淌。在對防焦箱的檢查中發(fā)覺，汽水分層的蒸汽層消失在防焦箱的向火側。 6、負荷的影響： 據了解，由于該廠生產任務比較緊，該爐常常是滿負荷運行，有時甚至超負荷，所用煤質有的揮發(fā)分含量比較高。爐膛內爐門位置，是揮發(fā)份的主燃燒區(qū)，又是煙氣擾動的主混合區(qū)，溫度高，當鍋爐高負

7、荷運行時，該區(qū)域受熱強度大，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，水循環(huán)流速慢，在高負荷或低負荷時，其間易產生水循環(huán)不良。當鍋爐工況惡化時，防焦箱前端水循環(huán)不暢，水的流淌不正常，有時甚至產生水循環(huán)停滯，使防焦箱前端汲取的熱量不能準時地傳遞給內部的介質，造成防焦箱前端的內部介質局部汽化，形成汽水分層。汽化層的外形和位置與防焦箱各部分受熱程度以及下降管中水循環(huán)阻力有關系，同時汽化層的厚度又隨著負荷的變化而變化，因而該防焦箱汽化層呈不規(guī)章橢圓形，并分布在向火側。隨著介質的緩慢流淌和鍋爐運行工況的變化，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

8、替變化，并隨工況的惡化程度而變化，這個過程多次重復，使防焦箱受到疲憊應力，進而形成穿透性裂紋。 四、防止措施 1、合理匹配負荷：合理調整好鍋爐負荷，對鍋爐的使用有較大的影響，在生產任務緊急的狀況下，啟用其它備用爐，而不是滿負荷地使用某一臺鍋爐，應保持鍋爐負荷在70-80%之間，以達到高效率。 2、合理調整好鍋爐的燃燒工況。當鍋爐負荷變動時，首先需調整送風量，緊接再調整燃料量，只有兩者協(xié)作適當，才能獲得正常的燃燒工況；燃料應在離煤閘門0.3m處著火，并在擋渣設備前0.3-0.5m處基本結束燃燒。對于高揮發(fā)分煤采納薄煤層，快送煤方式，對低揮發(fā)份煤，采納厚煤層，慢送煤方式。 3、實行局部保溫措施。為愛護防焦箱，加強水循環(huán)，將防焦箱前端，（如圖5所示-俯視）向火側