激光技術(shù)對國產(chǎn)燃燒器進(jìn)行校正的試驗(yàn)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(yīng)用不便。文章提出煤粉燃燒新的切圓概念，采用自動(dòng)激光丈量技術(shù)，結(jié)合國產(chǎn)燃燒器的實(shí)際結(jié)構(gòu)，通過大鍍鍋爐檢驗(yàn)的實(shí)踐，總結(jié)出一套實(shí)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(yàn)、調(diào)試、改造具有重要作用。 

引言 

目前，由于進(jìn)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(yàn)、運(yùn)行數(shù)據(jù)資料進(jìn)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(shí)，由于氣流紊亂，一些鍋爐在運(yùn)行中還存在掉粉的題目，影響了鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)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(shí)際運(yùn)行時(shí)，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(shè)計(jì)，制造質(zhì)量，安裝質(zhì)量，煤質(zhì)變化，運(yùn)行方式。長期運(yùn)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(yīng)的強(qiáng)化燃燒措施，對原國產(chǎn)燃燒器結(jié)構(gòu)進(jìn)行的校正和適應(yīng)性改造，甚至增加適量的衛(wèi)燃帶。同時(shí)，須對鍋爐運(yùn)行調(diào)整進(jìn)行深化試驗(yàn)研究。進(jìn)步鍋爐對煤質(zhì)的適應(yīng)性，鍋爐設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行的安全性。 

就鍋爐關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)燃燒器而言，需要嚴(yán)格按技術(shù)要求完成其設(shè)計(jì)、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(shí)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(shè)計(jì)相比存在差異。 

(2)對切圓燃燒鍋爐假想切圓檢查時(shí)，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(shè)計(jì)缺陷，噴口與導(dǎo)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(fēng)粉配比調(diào)節(jié)不公道，使煤粉著火間隔發(fā)生變化而導(dǎo)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(shè)計(jì)的假想切圓(幾何切圓)，但是，這個(gè)概念并不能對鍋爐煤粉火焰的燃燒、成型進(jìn)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(gè)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(shè)計(jì)決定(依據(jù)煤質(zhì)、爐型等)；(2)國產(chǎn)燃燒器的動(dòng)力切圓，由管道阻力、試驗(yàn)調(diào)整決定(鍋爐處于冷態(tài)時(shí)進(jìn)行處理)；(3)國產(chǎn)燃燒器的化學(xué)燃燒切圓，由煤粉的熱力、化學(xué)燃燒特性、試驗(yàn)調(diào)整決定(由煤粉濃度、風(fēng)速、溫度等決定，鍋爐處于熱態(tài)時(shí)進(jìn)行處理)。假如這3個(gè)切圓重合，燃燒就會(huì)按設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行。但是，實(shí)際鍋爐的燃燒狀況并不是這樣，3個(gè)切圓的中心和邊沿有時(shí)甚至偏差很大，嚴(yán)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(dòng)力)切圓進(jìn)行有效控制，在熱態(tài)時(shí)，通過有限的燃燒調(diào)整不可能將化學(xué)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(yàn)、熱態(tài)試驗(yàn)，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(yàn)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(jìn)煤粉氣流的軌跡動(dòng)量存在差異，氣流的射程和擴(kuò)散變化較大。 

3.1激光丈量和校準(zhǔn)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(jìn)口燃燒器進(jìn)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(jìn)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(dòng)水平垂直光束激光器.可以在傾斜5。的平面進(jìn)行自動(dòng)平衡。超過50將發(fā)出聲音報(bào)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(jìn)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(jìn)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(jìn)口燃燒器切圓進(jìn)行檢查、計(jì)算，對假想切圓進(jìn)行調(diào)整。實(shí)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(jìn)口燃燒器導(dǎo)粉連接管的方法進(jìn)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(jìn)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(xì)線.細(xì)線通過進(jìn)口燃燒器區(qū)域。 

(2)在爐膛進(jìn)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(xì)線，細(xì)線通過進(jìn)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(shí)，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(gè)噴口軸中心線的確定 

由于進(jìn)口燃燒器的噴口外形各異，以下分2種情況進(jìn)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(jìn)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(shí)際切圓半徑。 

3.3.2噴口中心空置(圖3) 

在進(jìn)口燃燒器水平和垂直方向找出一個(gè)平面，對該平面沿進(jìn)口燃燒器軸線方形進(jìn)行平分，并標(biāo)記出2個(gè)平分點(diǎn)。將激光發(fā)生器安置在進(jìn)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(jìn)口燃燒器水平面上的2個(gè)平分點(diǎn)。丈量爐膛垂直中心線與進(jìn)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(jìn)口燃燒器假想切圓半徑。

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圖3 噴口中心空置

進(jìn)口燃燒器的調(diào)整方法為： 

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

(2)單調(diào)整進(jìn)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(dá)到長期的使用效果)。 

4 應(yīng)用實(shí)踐 

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

大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：采用德國激光丈量技術(shù)和試驗(yàn)方法，對一、二、三次風(fēng)進(jìn)口燃燒器切圓按設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。以及一、二、三次風(fēng)噴口校正等措施?？纱蟠蟾纳迫紵鹧娴某尚停瑥?qiáng)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(dòng)激光丈量技術(shù).結(jié)合進(jìn)口燃燒器的實(shí)際結(jié)構(gòu)，通過大量鍋爐檢驗(yàn)的實(shí)踐。總結(jié)一套實(shí)用、簡單、可靠的進(jìn)口燃燒器校正丈量技術(shù)。對鍋爐進(jìn)口燃燒器的安裝、檢驗(yàn)、調(diào)試、改造具有重要作用.對進(jìn)一步的熱態(tài)調(diào)試打下基礎(chǔ)。鍋爐進(jìn)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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