激光技術(shù)對國產(chǎn)燃燒器進行校正的試驗研究

一些采用切圓燃燒方式的電廠，使用國產(chǎn)燃燒器測試、調(diào)整方法存在不足，在工程上應用不便。文章提出煤粉燃燒新的切圓概念，采用自動激光丈量技術(shù)，結(jié)合國產(chǎn)燃燒器的實際結(jié)構(gòu)，通過大鍍鍋爐檢驗的實踐，總結(jié)出一套實用的國產(chǎn)燃燒器校正丈量技術(shù)，對鍋爐國產(chǎn)燃燒器的安裝、檢驗、調(diào)試、改造具有重要作用。 

引言 

目前，由于進爐煤質(zhì)變化較大等原因，鍋爐燃燒穩(wěn)定性變差。一些鍋爐多次發(fā)生滅火事故。通過對大量試驗、運行數(shù)據(jù)資料進行調(diào)查分析后，發(fā)現(xiàn)煤粉鍋爐除了存在煤質(zhì)變化的情況外。還存在燃燒火焰成型不理想的題目，主要表現(xiàn)為：煤粉氣流著火間隔不公道，爐膛溫度不均勻，局部結(jié)焦、超溫、磨損、高溫腐蝕等。同時，由于氣流紊亂，一些鍋爐在運行中還存在掉粉的題目，影響了鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性。 

1國產(chǎn)燃燒器檢查與分析 

煤粉鍋爐燃燒方式一般分為：切圓燃燒、對沖、W火焰。在實際運行時，發(fā)現(xiàn)一些鍋爐的燃燒存在題目。如火焰偏斜、飛灰含碳量增加、高溫腐蝕等，這主要由鍋爐設計，制造質(zhì)量，安裝質(zhì)量，煤質(zhì)變化，運行方式。長期運行后噴口變形等題目造成。 

由于鍋爐燃燒對煤質(zhì)特性的變化十分敏感，采取相應的強化燃燒措施，對原國產(chǎn)燃燒器結(jié)構(gòu)進行的校正和適應性改造，甚至增加適量的衛(wèi)燃帶。同時，須對鍋爐運行調(diào)整進行深化試驗研究。進步鍋爐對煤質(zhì)的適應性，鍋爐設備生產(chǎn)運行的安全性。 

就鍋爐關(guān)鍵設備國產(chǎn)燃燒器而言，需要嚴格按技術(shù)要求完成其設計、生產(chǎn)、安裝和調(diào)試。但是，通過大量電廠鍋爐國產(chǎn)燃燒器實際檢查發(fā)現(xiàn)： 

(1)同組國產(chǎn)燃燒器各噴口水平、垂直方向的角度與設計相比存在差異。 

(2)對切圓燃燒鍋爐假想切圓檢查時，同組國產(chǎn)燃燒器的切圓都偏大或偏小。 

(3)國產(chǎn)燃燒器存在明顯的磨損現(xiàn)象，這可能是：國產(chǎn)燃燒器設計缺陷，噴口與導粉管存在偏斜。 

(4)國產(chǎn)燃燒器存在明顯的燒損現(xiàn)象，可能是煤質(zhì)變化太大、風粉配比調(diào)節(jié)不公道，使煤粉著火間隔發(fā)生變化而導致國產(chǎn)燃燒器燒損。 

2燃燒切圓現(xiàn)象研究 

通常說的國產(chǎn)燃燒器切圓是指設計的假想切圓(幾何切圓)，但是，這個概念并不能對鍋爐煤粉火焰的燃燒、成型進行完全描述。研究發(fā)現(xiàn)：對切圓燃燒方式的鍋爐而言，存在以下幾個切圓的關(guān)鍵概念：(1)國產(chǎn)燃燒器的幾何切圓，由鍋爐廠設計決定(依據(jù)煤質(zhì)、爐型等)；(2)國產(chǎn)燃燒器的動力切圓，由管道阻力、試驗調(diào)整決定(鍋爐處于冷態(tài)時進行處理)；(3)國產(chǎn)燃燒器的化學燃燒切圓，由煤粉的熱力、化學燃燒特性、試驗調(diào)整決定(由煤粉濃度、風速、溫度等決定，鍋爐處于熱態(tài)時進行處理)。假如這3個切圓重合，燃燒就會按設計的方式進行。但是，實際鍋爐的燃燒狀況并不是這樣，3個切圓的中心和邊沿有時甚至偏差很大，嚴重影響鍋爐的燃燒工況，造成結(jié)焦、爆管、超溫、高溫腐蝕、飛灰可燃物高等題目。 

國產(chǎn)燃燒器切圓題目是燃燒的基礎(chǔ)題目，假如在冷態(tài)上不能將(幾何、動力)切圓進行有效控制，在熱態(tài)時，通過有限的燃燒調(diào)整不可能將化學燃燒切圓(熱力)、火焰中心調(diào)整好。因此，電廠在冷態(tài)下調(diào)整國產(chǎn)燃燒器，國產(chǎn)燃燒器幾何切圓正常，然后通過冷態(tài)試驗、熱態(tài)試驗，將鍋爐的燃燒狀態(tài)調(diào)整到公道的狀態(tài)。 

3切圓的調(diào)整方法研究 

經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)：從幾何的角度而言。燃燒氣流的軌跡對火焰的成形十分重要，關(guān)系到著火、燃燒、燃燼、排放、傳熱等過程。純氣流的軌跡與加進煤粉氣流的軌跡動量存在差異，氣流的射程和擴散變化較大。 

3.1激光丈量和校準切圓 

氣流幾何軌跡的丈量十分重要.本文采用激光儀代替原來的拉線方法對進口燃燒器進行校正。原來的拉線方法工作量大、誤差大、工期長，現(xiàn)在電廠一般都不采用。采用激光丈量技術(shù)對氣流的幾何軌跡進行丈量，可以清楚地觀察氣流的軌跡，調(diào)整切圓。 

激光儀原理：德國自動水平垂直光束激光器.可以在傾斜5。的平面進行自動平衡。超過50將發(fā)出聲音報警，并封閉射出的激光束，通過墊平(50以內(nèi))對激光器底部進行處理，即可得到水平、垂直激光束，該儀器還可以分別選擇射出水平和垂直激光束。丈量爐膛垂直中心線與進口燃燒器軸線方向射出的激光束垂直的間隔.即可得到切圓的半徑。 

采用的激光技術(shù)，通過對進口燃燒器切圓進行檢查、計算，對假想切圓進行調(diào)整。實際上，一些鍋爐由于原安裝的切圓偏差較大，只能通過采用調(diào)整進口燃燒器導粉連接管的方法進行調(diào)整。 

3.2爐膛垂直中心線的安裝 

爐膛垂直中心線的安裝方法有以下2種： 

(1)在爐膛進口燃燒器區(qū)域的同一平面內(nèi)，在爐膛四角安裝鐵絲，在爐膛中心的交叉處系上帶有重錘的細線.細線通過進口燃燒器區(qū)域。 

(2)在爐膛進口燃燒器區(qū)域的同一平面內(nèi)，在爐膛四壁的中心安裝鐵絲。在爐膛中心的交叉處系上帶有重錘的細線，細線通過進口燃燒器區(qū)域。 

由于爐膛可能存在變形，所以推薦第2種方法確定爐膛垂直中心線。同時，還可以用這2種方法丈量爐膛水平面中心位置，判定爐膛變形的程度。 

3.3對單個噴口軸中心線的確定 

由于進口燃燒器的噴口外形各異，以下分2種情況進行說明： 

3.3.1噴口中心位置有隔板(圖1) 

可以采用平行線的原理丈量切圓直徑。圖2中虛線為噴口軸線，由于激光的射出位置不能與噴口軸線重合(遮擋)，將射線相對中間隔板平移L(mm)。

丈量爐膛垂直中心線與進口燃燒器軸線方向射出的激光束垂直的間隔，即偏移切圓半徑，然后扣除偏移的L，即可得到噴口實際切圓半徑。 

3.3.2噴口中心空置(圖3) 

在進口燃燒器水平和垂直方向找出一個平面，對該平面沿進口燃燒器軸線方形進行平分，并標記出2個平分點。將激光發(fā)生器安置在進口燃燒器水平面上，打開激光，調(diào)整激光器方向，使激光器的垂直光束通過進口燃燒器水平面上的2個平分點。丈量爐膛垂直中心線與進口燃燒器軸線方向射出的激光束垂直的間隔，該間隔即為進口燃燒器假想切圓半徑。

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圖3 噴口中心空置

進口燃燒器的調(diào)整方法為： 

(1)調(diào)整進口燃燒器導粉管(可調(diào)角度大，工作量大，需要解體進口燃燒器箱體來調(diào)整導粉管角度，效果好)。 

(2)單調(diào)整進口燃燒器噴口，來改變切圓(可調(diào)角度小，輕易造成噴口磨損，不能達到長期的使用效果)。 

4 應用實踐 

采用激光丈量技術(shù)，對大量240，670，1025t/h鍋爐進口燃燒器切圓進行調(diào)整，均取得滿足的效果，鍋爐燃燒的穩(wěn)定性、經(jīng)濟性明顯進步。 

大量的實踐經(jīng)驗表明：采用德國激光丈量技術(shù)和試驗方法，對一、二、三次風進口燃燒器切圓按設計進行調(diào)整。以及一、二、三次風噴口校正等措施。可大大改善燃燒火焰的成型，強化燃燒、減小結(jié)焦、高溫腐蝕、磨損、溫度分布不均等現(xiàn)象的發(fā)生。 

本文采用自動激光丈量技術(shù).結(jié)合進口燃燒器的實際結(jié)構(gòu)，通過大量鍋爐檢驗的實踐?？偨Y(jié)一套實用、簡單、可靠的進口燃燒器校正丈量技術(shù)。對鍋爐進口燃燒器的安裝、檢驗、調(diào)試、改造具有重要作用.對進一步的熱態(tài)調(diào)試打下基礎(chǔ)。鍋爐進口燃燒器通過激光校正，能有效改善鍋爐燃燒條件與火焰成型，減小鍋爐局部結(jié)焦、高溫腐蝕、磨損、熄火、超溫、煙溫偏差等題目出現(xiàn)的可能性。

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