多噴嘴切圓燃燒式氣化爐燒嘴定位法蘭開孔位置的確定和燒嘴安裝方法

奚 旭 王云林 龔雪蓮 鄭 剛 彭 東

（東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司）

多噴嘴氣化爐的氣化燃燒室燒嘴系統一般由1 個點火燒嘴、1 個開工燒嘴和4 個煤燒嘴（根據日投煤量的不同， 有些系統配備了6 個煤燒嘴）組成。 隨著氣化爐配套技術的進步、多噴嘴型氣化爐點火系統工藝的優化，目前也開始在一些項目中推廣實施點火開工燒嘴一體化工程。 由于煤燒嘴的安裝精度會極大地影響氣化爐的運行情況，因此各類型的氣化爐均對煤燒嘴的安裝提出了要求，即在氣化爐制造和安裝過程中，對氣化爐外殼與內件的裝配精度、氣化爐外殼煤燒嘴法蘭的安裝位置要求極高，并在許多氣化爐的安裝文件中，將燒嘴面處的尺寸作為氣化爐制造的第一關鍵尺寸點檢查。 因此，準確測量尺寸、確定煤燒嘴法蘭在外殼燒嘴蓋板的位置、順利安裝煤燒嘴，已成為氣化爐制造中的重點關注問題。 為此，筆者就多噴嘴切圓燃燒式氣化爐燒嘴定位法蘭開孔位置的確定和煤燒嘴的安裝進行探討。

1 煤燒嘴安裝系統組件簡介

多噴嘴切圓燃燒式氣化爐燒嘴裝置與其他氣化爐相比較為復雜，多個燒嘴在一個假想平面以氣化爐軸心為中心、以一定夾角呈切圓形式布置，燒嘴與氣化爐外殼通過法蘭連接，當氣化爐燃燒室水冷壁內件與外殼安裝完后，在測量相關尺寸后才能確定具體的法蘭接管開孔位置，所以其制造工藝較為復雜。

圖1 煤燒嘴安裝系統組件簡圖

煤燒嘴安裝系統組件簡圖如圖1 所示。 在燒嘴定位法蘭確定位置之前，盲板法蘭與外殼上的燒嘴孔連接，燒嘴的中心需要穿過點1、點2 和點3 的延長線對準到氣化爐軸心中心圓的切點上，整個燒嘴需要穿過由盲板法蘭、 燒嘴定位法蘭、燒嘴罩和燒嘴孔組成的一個燒嘴密封裝置通道。為防止灰塵飛入燒嘴通道，燒嘴罩與燒嘴密封絲網通道之間的最小環形間隙d 僅為3mm。如果燒嘴定位法蘭定位不精確、燒嘴密封裝置安裝不正確，不僅會影響燃燒系統的正常運行，還會導致燒嘴無法順利安裝。

2 燒嘴定位法蘭開孔位置的確定

為了滿足氣化爐燒嘴平面的高精度要求，多噴嘴對置式或切圓式燃燒氣化爐氣化室水冷壁內件與外殼部分的安裝，都是采用立式套裝的裝配方案。 氣化爐燃燒反應室內件與外殼組裝過程中， 需要確定的一個關鍵尺寸就是煤燒嘴的平面，根據技術要求，氣化反應室水冷壁上的燒嘴罩中心環平面與外殼上的燒嘴圓筒所形成的平面之間的水平偏差不大于3mm，水冷壁軸心線與外殼軸心線偏差不大于5mm，在滿足以上兩個條件的同時，還要兼顧氣化室水冷壁頂部和排渣口相應尺寸也要滿足要求。 在將數據報給設計院審批后，才可以完成氣化反應室內件與外殼的接管固定裝焊工作。 以上工作完成后，就可以開始確定燒嘴定位法蘭在盲板法蘭的開孔位置， 如圖2所示。

圖2 燒嘴定位法蘭開孔位置示意圖

2.1 實測法

在氣化爐內件水冷壁和外殼安裝完成后，可以實地測量圖1 中燒嘴通道開孔面到氣化爐軸心的距離L1，以及燒嘴罩中心環點1 與氣化爐軸心的距離L2，并通過計算得到盲板與氣化爐軸心的距離L=L1-L2+δ（δ 為密封墊片厚度），再根據燒嘴燃燒夾角α （可以通過數控鏜銑床加工夾角α的斜孔）通過反三角函數計算得到圖2 中盲板開孔中心位置的偏移距離Lx。 盲板加工完成后，通過燒嘴假件試裝校驗， 測量相關尺寸滿足要求后，再將圖1 的盲板法蘭和燒嘴定位法蘭組裝成組件，經過焊接、探傷熱處理等工序后，再試裝燒嘴假件來檢驗并安裝燒嘴通道的密封裝置。

此方法不足之處有以下3 點：

a. 氣化爐重量重、尺寸大，氣化爐內件與外殼的安裝都是在空間框架完成，而一塊盲板和燒嘴法蘭尺寸組件的重量高達2t，煤燒嘴假件重量也是一百多公斤， 并且燒嘴假件的尺寸較長，框架作業時需要葫蘆反復拉搬運盲板組件、燒嘴假件等，同時涉及作業現場與其他施工項目的協調問題，按照此方法操作，裝配難度較大、時間周期較長，兩天時間都無法完成一個燒嘴開孔的定位工作；

b. 墊片偏差和測量誤差都將導致開孔尺寸不精確，還需要再次修訂開孔或者擴孔等，導致試裝工作量增大；

c. 開孔后，盲板開孔過大，在焊接過程中容易引起盲板變形，影響法蘭的密封效果。

2.2 預開孔法

圖2 中的盲板孔根據設計理論值計算位置后，可以預先按圖開孔，再用燒嘴假件試裝，然后將圖1 中的盲板法蘭和燒嘴定位法蘭組裝成組件，這樣就直接確定了法蘭位置。 經過焊接、探傷熱處理等工序后，再通過試裝燒嘴假件來檢驗并安裝燒嘴通道的密封裝置。 此方法雖然定位的精確度高于實測法，但是除了存在實測法的3 個不足之外，還會因為預先開孔位置的不精確，需要重新對開孔區域進行補堆焊、擴孔等，導致此方法造成的焊接變形量要比實測法大很多。

2.3 筆者所提方法

筆者介紹的方法是在經過工程實際檢驗后，總結出來的一種高效、 精準并且簡單的開孔方法， 此方法已經在3 個工程中得到應用推廣，質量好、效果明顯。 該方法的主要步驟如下：

a. 通過計算尺寸關系，預先在圖2 中的盲板法蘭上開一小孔，開孔尺寸能使測量線順利穿過并方便視線觀察即可；

b. 設置3 個測量點，即在氣化爐軸心位置水冷壁內件燒嘴面畫出假想的燃燒圓，在燃燒圓的切點設置第1 個測量點，然后在圖1 中的點1 位置設置第2 個測量點，最后在需要定位的燒嘴定位法蘭上設置第3 個測量點（即點3）；

c. 根據“三點一線”，在符合水冷壁內件燒嘴面與外殼燒嘴面之間的誤差尺寸下確定點3 位置，進而確定燒嘴定位法蘭位置，然后將燒嘴定位法蘭與盲板法蘭點焊組裝為組件；

d. 焊接法蘭與盲板組件， 需要注意的是，在焊接過程中需設置觀察點，以適時監控焊接變形情況；

e. 擴孔，燒嘴定位法蘭經過焊接、探傷和熱處理后，再擴盲板法蘭的孔至圖紙尺寸，此時只需要設計一個簡單支撐工裝以保證夾角即可；

f. 用燒嘴假件安裝燒嘴密封裝置。

與前兩種方法相比，本方法的優勢在于：

a. 定位準確，在定位過程中不需要使用燒嘴假件來輔助和校正，極大地降低了安裝勞動強度和裝配難度；

b. 盲板開孔較小，在裝焊法蘭的過程中增強了盲板的剛性，有效消除了開孔過大、焊接變形給密封面帶來的影響；

c. 降低了盲板法蘭孔的開孔難度，不需要數控開斜孔和再對盲板孔進行補堆；

d. 安裝定位速度明顯提高，一天之內可以完成4 個燒嘴法蘭的定位，在實際工程運用中比前兩種定位方法至少節約6 天以上的時間，效率大幅提高。

3 煤燒嘴的安裝

在氣化爐外部管線基本配置到位、完成氣化爐筑爐后，即可開展氣化爐煤燒嘴的安裝和配管工作，因為煤燒嘴制造工藝復雜，采用的材料等級高、價格昂貴，為避免安裝過程中燒嘴受到損壞， 煤燒嘴的安裝都是采用與燒嘴尺寸1∶1 的假件，待安裝完后，才裝入真燒嘴。

3.1 煤燒嘴定位輔助小車

煤燒嘴和燒嘴假件尺寸大并且較重，為了提高安裝精度和降低安裝勞動強度，煤燒嘴制造商都會根據氣化爐燒嘴尺寸和場地情況，設計一套用于煤燒嘴安裝的定位輔助模板（圖3）和小車，小車可以在安裝平臺移動到對應燒嘴安裝位置。調整燒嘴小車中心高度至氣化爐燒嘴面后，小車可以將燒嘴平推送入燒嘴密封通道，并可以在一定范圍內調整角度。

圖3 定位輔助模板

3.2 燒嘴的安裝找正

燒嘴小車與輔助模板就位后，將燒嘴假件安裝在輔助小車上，調整燒嘴假件，用螺栓固定輔助小車和燒嘴假件法蘭， 調整小車試穿燒嘴假件，如果試穿順利，則退出燒嘴假件，裝上燒嘴調節墊環。 將燒嘴假件再次輕推入燒嘴通道，檢查燒嘴端部伸入燒嘴罩的深度，同時燒嘴假件端部要均勻居于燒嘴罩的內環中心（圖1 中d1），一般設計間隙為8～10mm。 燒嘴定位法蘭與盲板焊接件在焊接裝配時會存在螺栓螺母間的間隙，這個間隙值可以通過小車調整，將間隙調整至最佳尺寸后測量間隙。 記錄測量墊環兩邊墊片尺寸，加工調整墊環，每個調整墊環尺寸均不一樣，需要做好明確標記，以免加工錯誤和裝混，導致返工。為了減少小車移動次數和調整的工作量，一般安裝時都是一個燒嘴安裝調試至墊環加工、燒嘴完全安裝后，再安裝調試另外一個燒嘴。

3.3 燒嘴就位

在調整墊環加工完成后， 穿入燒嘴假件，需要再次確認燒嘴的安裝精度是否滿足要求。 為了均勻受力，需要分4 個方位擰緊固定螺栓，用小車緩慢將假件推入燒嘴通道，檢查燒嘴假件端部在燒嘴罩內的環形間隙是否均勻。 一切檢查就緒后，記錄尺寸，退出燒嘴假件，從包裝箱中取出燒嘴，按照上述方法裝入煤燒嘴。 為避免煤燒嘴受到損壞，在外部管道配管時，一般也是使用燒嘴假件。

4 結束語

筆者通過具體事例和工程應用，對一種多噴嘴結構的氣化爐燒嘴盲板的定位安裝方法進行了總結，該方法可節約安裝時間、降低安裝難度，可以作為同類型產品制造參考。