工業(yè)鍋爐防焦箱裂紋原因分析及對(duì)策

1、Word文檔工業(yè)鍋爐防焦箱裂紋原因分析及對(duì)策 一九九九年三月，我縣某使用單位一臺(tái)SZL10-1.27工業(yè)鍋爐在運(yùn)行過程中，操作工發(fā)覺爐膛內(nèi)有白色蒸汽消失，緊急停爐后，經(jīng)檢查發(fā)覺，左側(cè)防焦箱消失裂紋滲漏。由于該廠生產(chǎn)任務(wù)較緊急，在事故緣由未調(diào)查清晰的狀況下，對(duì)該防焦箱前段作更換修理，修復(fù)后快速投入生產(chǎn)。二000年五月，該爐右側(cè)防焦箱又發(fā)生同樣的事故，又同樣由于生產(chǎn)刻不容緩，用同樣的方法修理右側(cè)防焦箱后連續(xù)投入運(yùn)行。二00一年七月，該爐左側(cè)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(jīng)濟(jì)損失。為切實(shí)消退事故隱患，避開事故的重復(fù)發(fā)

2、生，本人對(duì)該事故進(jìn)行了調(diào)查分析，現(xiàn)將有關(guān)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(yùn)行，額定蒸發(fā)量為10t/h，使用壓力為1.0MPa，防焦箱材質(zhì)為20號(hào)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(duì)火側(cè)，裂紋區(qū)域長(zhǎng)600mm，寬60mm。裂紋中心上方開有一400×400mm撥火爐門。     二、檢驗(yàn)狀況 1、表面檢查：外觀檢驗(yàn)發(fā)覺，裂紋為環(huán)向裂紋，單根裂紋長(zhǎng)度在20-60mm之間，裂紋較密集；防

3、焦箱外表面對(duì)火側(cè)裂紋區(qū)域呈紅褐色，用檢驗(yàn)錘敲擊后，金屬消失黑色，懷疑有石墨化傾象。對(duì)防焦箱裂紋段割開檢查發(fā)覺，裂紋區(qū)域內(nèi)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(xué)成份分析：對(duì)防焦箱材質(zhì)取樣進(jìn)行化學(xué)成份分析，非裂紋區(qū)防焦箱材質(zhì)化學(xué)成份完全合格，可以排解材質(zhì)不合格因素。 3、初步結(jié)論：檢驗(yàn)員外觀檢驗(yàn)后認(rèn)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(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)為熱疲憊裂紋。 2、裂紋產(chǎn)生的緣由：熱疲憊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)

4、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)生疲憊裂紋，這種疲憊裂紋處在高溫下，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)萌生熱疲憊裂紋。由于所處高溫條件，四周要受到介質(zhì)的影響，所以不產(chǎn)生象一般機(jī)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(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(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)水流淌，本不應(yīng)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(nèi)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(jié)論，消失了汽水分層。 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(nèi)使防焦箱消失嚴(yán)峻裂紋。因此認(rèn)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(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)的流淌如圖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)流淌。在對(duì)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(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，該爐常常是滿負(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)

7、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，水的流淌不正常，有時(shí)甚至產(chǎn)生水循環(huán)停滯，使防焦箱前端汲取的熱量不能準(zhǔn)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(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)章橢圓形，并分布在向火側(cè)。隨著介質(zhì)的緩慢流淌和鍋爐運(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

8、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)，使防焦箱受到疲憊應(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)整好鍋爐負(fù)荷，對(duì)鍋爐的使用有較大的影響，在生產(chǎn)任務(wù)緊急的狀況下，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)整好鍋爐的燃燒工況。當(dāng)鍋爐負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，首先需調(diào)整送風(fēng)量，緊接再調(diào)整燃料量，只有兩者協(xié)作適當(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)分煤采納薄煤層，快送煤方式，對(duì)低揮發(fā)份煤，采納厚煤層，慢送煤方式。 3、實(shí)行局部保溫措施。為愛護(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)