三、原因分析

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，應為熱疲勞裂紋。

2、裂紋產生的原因：熱疲勞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，而產生疲勞裂紋，這種疲勞裂紋處在高溫下，金屬的強度低，其應力振幅一般超過屈服極限，每次循環產生的局部塑性變形較大。這樣，只經過較少的循環次數后，就會萌生熱疲勞裂紋。由于所處高溫條件，周圍要受到介質的影響，所以不產生象普通機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勞裂紋。

3、汽水分層的影響：防焦箱裂紋區域位于爐膛的幅射高溫區，防焦箱向火側的運行溫度為290℃左右，防焦箱內介質為循環水。雖然一側受爐膛火焰加熱，但由于防焦箱內有循環水流動，本不應有大的溫差。但我們從防焦箱裂紋區域發現，裂紋區明顯過熱，割開檢查發現，防焦箱內表面裂紋區域無水垢，而非裂紋區有輕微的水垢，且兩區域顏色不同，有明顯區別，可以初步得出結論，出現了汽水分層。

4、環境影響因素：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，防焦箱該區域有少許溫差，不排除出現疲勞的可能，但這種溫差作用是很微小的，不可能在兩三年內使防焦箱出現嚴重裂紋。因此認定，這不是事故的主要原因。

5、水循環回路的影響：鍋爐的自然循環回路設計應為合理，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。

?工質的流動如圖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流動。在對防焦箱的檢查中發現，汽水分層的蒸汽層出現在防焦箱的向火側。

6、負荷的影響： 據了解，由于該廠生產任務比較緊，該爐經常是滿負荷運行，有時甚至超負荷，所用煤質有的揮發分含量比較高。爐膛內爐門位置，是揮發份的主燃燒區，又是煙氣擾動的主混合區，溫度高，當鍋爐高負荷運行時，該區域受熱強度大，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，水循環流速慢，在高負荷或低負荷時，其間易產生水循環不良。當鍋爐工況惡化時，防焦箱前端水循環不暢，水的流動不正常，有時甚至產生水循環停滯，使防焦箱前端吸收的熱量不能及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則橢圓形，并分布在向火側。隨著介質的緩慢流動和鍋爐運行工況的變化，防焦箱前端的管壁（裂紋區域）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，這個過程多次重復，使防焦箱受到疲勞應力，進而形成穿透性裂紋。

四、防止措施

1、合理匹配負荷：合理調節好鍋爐負荷，對鍋爐的使用有較大的影響，在生產任務緊張的情況下，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、合理調節好鍋爐的燃燒工況。當鍋爐負荷變動時，首先需調節送風量，緊接再調節燃料量，只有兩者配合適當，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。對于高揮發分煤采用薄煤層，快送煤方式，對低揮發份煤，采用厚煤層，慢送煤方式。

3、采取局部保溫措施。為保護防焦箱，加強水循環，將防焦箱前端，（如圖5所示-俯視）向火側部分用耐火混凝土保溫，使防焦箱該部位工質受熱變小，工質密度變大，與水冷壁內工質的密度差增大，提高水循環流速；同時水循環加快，防焦箱的保溫與未保溫部分之間的溫差減小，有效地保護了防焦箱。使用時，應定期清理緊貼火床的側墻部位粘結的渣瘤，保證燃燒平穩進行。