新型雙旋流燃燒器制造的質量控制

崔龍菊

新型雙旋流燃燒器制造的質量控制

Quality Controlling of New Type of Two Swirl Burner

崔龍菊

1 前言

為了適應水泥熟料生產煤質波動較大的情況，我公司在研制開發各類型煤粉燃燒器的基礎上又開發出雙旋流燃燒器，現已經投入使用。根據現場反饋的信息，該燃燒器火焰形狀良好，對煤質的適應性好，綜合性能穩定，其優越性逐步顯現。

新型燃燒器是綜合多學科理論進一步研究的成果，有了科學先進的設計，還必須要有能實現其科學先進性能的產品制造手段。對制造而言，合理的制造工藝、先進的制造設備、熟練掌握技能的操作人員及嚴格的質量控制是獲得優良產品的堅實保證。筆者經過多年的生產實踐，總結出新型燃燒器制造過程中關鍵質量控制點及其控制措施，供同行參考。

2 頭部組件的加工

頭部組件是燃燒器的核心部件，保證每一零件的加工精度尤為重要，加工時必須注意下面幾點：

（1）刀具的選擇。頭部組件的材質均為耐熱鋼。除頭部大外筒與中部大外筒為法蘭螺栓連接外，其余零件均采用螺紋連接結構。由于耐熱鋼含鉻鎳較高，韌性較大，加工性能較差，尤其是螺紋的加工更為困難。合理選擇刀具材質非常重要，經過不斷的實踐和驗證，加工外螺紋時，選用硬質合金YW的材料會好一些。加工內螺紋時，在保證強度的情況下，首選硬質合金YW，如果精度要求高，再用高速鋼精加工。如果是零星、單件加工用高速鋼加切削液即可。

（2）加工尺寸的把握。頭部各零件上支撐筋板加工時按尺寸公差的上限加工，使其相互配合的零件為過渡配合，這樣能有效地防止運輸過程中的震動使其環狀尺寸的均勻性發生改變。

（3）旋流器螺旋精度嚴格控制。頭部旋流器是核心部件中的關鍵零件，其旋向和螺旋角必須經過嚴格準確的計算，加工時用多組不同的掛輪組合來保證其精確性；齒數的均勻分布通過分度頭來實現。要求操作者必須精心操作。

（4）梯形槽的加工。通過精確計算梯形槽的寬度與銑刀至工作臺相對位置關系，確定工作臺偏移量來實現梯形槽的加工。

（5）頭部旋流器右旋問題的解決。旋向為右旋的頭部旋流器加工難度最大，其原因是加工螺旋槽的過程中，當刀具即將脫離工件時，由于力矩不平衡，工件震動過大，此時容易造成刀具斷裂、工件損壞及機床的破壞。經過不斷摸索，認真分析刀具和工件的受力情況，在工件上增加工裝，延長每一個螺旋槽加工長度，在逐個螺旋槽的加工過程中使刀具不脫離工件時就終止加工，之后轉入下一個螺旋槽的加工工序，循環往復至加工完成。實踐證明，這個方法解決了震動過大的問題，保證了頭部旋流器的加工精度，避免了刀具的損壞，有效地保護了機床。

3 燃燒器四個風道環狀尺寸精度的保證

燃燒器風道順序由外至內分別為外風道、軸流風道、煤風道、旋流風道。通過外風風速、軸流風速、旋流風速三個主通道的合理匹配，可實現燃燒器頭部較大的負壓卷吸區，可有效卷吸高溫的二次風，確保窯頭煤粉的穩定著火燃燒。四個風道的同軸度及環狀尺寸的均勻性直接影響燃燒器的火焰形狀和使用性能。制作時必須注意以下幾點：

（1）通風管道處理要得當。首先要對鋼管進行校直處理；鋼管與法蘭焊接的部位焊前要加工成坡口，保證焊縫焊透及外觀質量；關鍵部位的法蘭必須焊后加工，以保證法蘭與鋼管的垂直度；每一層鋼管的外表面都設計有若干組支撐板，焊接支撐板時保證與鋼管的中心線垂直，支撐板兩端的倒角必須打磨光滑，以便減小穿管時的阻力與變形。

（2）風管的安裝與調整。將最外層鋼管固定于安裝支架上，之后由最外層開始向里逐層穿入不同直徑的鋼管。每層鋼管之間由法蘭連接，保證了形成風道的每一層鋼管不能軸向竄動；每一層鋼管的支撐板保證了形成風道的每一層風道環狀尺寸的均勻，否則由于鋼管的自重下沉會造成環狀尺寸不均勻，從而影響產品的使用性能。由于每一層鋼管整個長度每一斷面上的圓度誤差都不相同，在穿管過程中要不斷地旋轉被穿入的鋼管，同時還要不斷地打磨被穿入鋼管上的部分支撐板的高度，以便鋼管穿入到位。當每一層鋼管調整好相關尺寸及法蘭位置后，此時在每層管道內再重新嵌入兩組支撐板，其配合為過渡配合，定位后焊于相關的部位，這樣使每一層鋼管都增加了兩組有效支撐板，從而保證了下一步組裝頭部組件時的精度。

4 頭部組件的安裝與調整

頭部組件的安裝精度是燃燒器性能保證的關鍵部位。頭部耐熱鋼零件和中部耐熱鋼零件采用螺紋連接，安裝頭部組件時一定要將有配合的兩件零件在平臺上垂直放置并擰緊作為一個整體，之后再與相應的普通鋼管進行組對，用工裝來調整各件的同軸度及四個風道的環狀尺寸均勻。頭部組件與鋼管的焊接必須使用正確牌號的焊條，而且要有正確的步驟。我們是按如下要求進行操作：

（1）相互焊接的零部件必須要加工坡口，坡口尺寸及焊接參數要符合表1要求。

（2）焊件待焊部位徹底清理干凈，不應有油脂、污垢、氧化皮等雜質。

（3）定位焊接用焊條與正式焊接時焊條牌號相同，定位焊接的電流要比正式組焊時大10%～15%，以保證焊透。

（4）定位焊后就可以整體施焊了。操作時，應盡量采用對稱焊、分段焊、逆向分段焊等方法，以減小焊接應力及減小焊接變形量，發生焊接變形進行校驗時，嚴禁用鐵錘矯正。

（5）焊接時，要求先打底焊，目的是將不規則的焊接部位填平，但打底焊縫根部必須完全焊透，以保證焊后質量。由于頭部各件間隙過小，選擇V型或U型坡口，必須保證焊縫反面焊透。

表1 頭部組件焊前坡口及焊接參數表*

表2 質檢要求

（6）為了填滿坡口并保證焊接接頭質量可采用多層焊或多層多道焊。

壁薄時可采用單層或多層焊，壁厚或坡口較寬時要采用多層多道焊。多層多道焊時第一道焊縫要窄，焊條不允許橫向移動，各層焊縫接頭應錯開，層間焊渣、飛濺要及時清理。燃燒器頭部焊接位置分為平焊、立焊、仰焊。

（7）立焊位置施焊，焊縫處于垂直位置，由下向上進行施焊，焊條的端部要向上挑動，保證立焊縫質量，立焊時電流要比平焊時小20%～30%。

（8）仰焊時，選用的焊條直徑要小一些，焊接時焊條不作橫向擺動，以窄焊縫為宜。焊縫表面及熱影響區不允許有裂紋

（9）氣溫較低時，需對工件預熱后施焊，以防止產生裂紋。

（10）空氣濕度較大時需對焊條進行烘干，焊條烘干溫度為2000～2500℃，時間30～60min。

（11）每道焊縫完成后立即用小銅錘或小木錘敲擊焊縫，減小焊接應力。

5 易磨損件耐磨層控制

新型燃燒器的易磨損件，目前耐磨采用兩種工藝處理：噴涂耐磨層及堆焊耐磨層。耐磨層質量的好壞，直接影響到燃燒器的使用壽命，制造過程中必須引起高度關注。

（1）當采用噴涂耐磨層時，噴涂作業之前必須對工件進行噴砂除銹及酸洗去除油污處理。否則涂層容易剝落，當涂層某一部位出現剝落后，隨之在剝落點附近由于煤粉的沖刷會出現大面積的涂層剝落，涂層剝落后管道會很快磨穿，最終燃燒器將受到嚴重破壞而無法工作。因為噴砂除銹及酸洗去除油污處理，對涂層的質量起到非常重要的保障作用。該過程屬于特殊過程，當噴涂作業完成后無法對其進行檢驗，所以對該過程要進行跟蹤檢查或抽查，而且要做到可追溯。除此之外涂層厚度、涂層硬度、涂層的結合強度必須滿足設計要求。

（2）當采用堆焊耐磨層時，堆焊后工件的尺寸公差及形位公差、耐磨層的宏觀硬度值、化學成分范圍都要嚴格檢查控制滿足設計要求。

6 新型燃燒器QCP方案

新型燃燒器關鍵零部件質量控及檢驗標準是根據設計要求、使用工況、制造工藝、加工設備、檢驗方法而制定的，具體要求見表2。

7 結語

以上所述，是新型燃燒器制造中質量保證的關鍵環節和控制措施。只有對這些關鍵環節和控制措施嚴格把握，才能從根本上保證新型燃燒器的制造質量。

除此之外，新型燃燒器使用壽命的保證，還與用戶的合理使用、正常維護密切相關。用戶對新型燃燒器的工作原理、操作說明必須要有足夠的了解，生產過程中要嚴格按照說明書的要求調整各風道的風速和風道壓力，燃燒器的調節是結合燒成系統總體情況進行的一項綜合整體的調整，切莫無根據隨意調整。隨著新型燃燒器的不斷推廣使用，相信會得到越來越多用戶的認可。