新型双旋流燃烧器制造的质量控制

崔龙菊

新型双旋流燃烧器制造的质量控制

Quality Controlling of New Type of Two Swirl Burner

崔龙菊

1 前言

为了适应水泥熟料生产煤质波动较大的情况，我公司在研制开发各类型煤粉燃烧器的基础上又开发出双旋流燃烧器，现已经投入使用。根据现场反馈的信息，该燃烧器火焰形状良好，对煤质的适应性好，综合性能稳定，其优越性逐步显现。

新型燃烧器是综合多学科理论进一步研究的成果，有了科学先进的设计，还必须要有能实现其科学先进性能的产品制造手段。对制造而言，合理的制造工艺、先进的制造设备、熟练掌握技能的操作人员及严格的质量控制是获得优良产品的坚实保证。笔者经过多年的生产实践，总结出新型燃烧器制造过程中关键质量控制点及其控制措施，供同行参考。

2 头部组件的加工

头部组件是燃烧器的核心部件，保证每一零件的加工精度尤为重要，加工时必须注意下面几点：

（1）刀具的选择。头部组件的材质均为耐热钢。除头部大外筒与中部大外筒为法兰螺栓连接外，其余零件均采用螺纹连接结构。由于耐热钢含铬镍较高，韧性较大，加工性能较差，尤其是螺纹的加工更为困难。合理选择刀具材质非常重要，经过不断的实践和验证，加工外螺纹时，选用硬质合金YW的材料会好一些。加工内螺纹时，在保证强度的情况下，首选硬质合金YW，如果精度要求高，再用高速钢精加工。如果是零星、单件加工用高速钢加切削液即可。

（2）加工尺寸的把握。头部各零件上支撑筋板加工时按尺寸公差的上限加工，使其相互配合的零件为过渡配合，这样能有效地防止运输过程中的震动使其环状尺寸的均匀性发生改变。

（3）旋流器螺旋精度严格控制。头部旋流器是核心部件中的关键零件，其旋向和螺旋角必须经过严格准确的计算，加工时用多组不同的挂轮组合来保证其精确性；齿数的均匀分布通过分度头来实现。要求操作者必须精心操作。

（4）梯形槽的加工。通过精确计算梯形槽的宽度与铣刀至工作台相对位置关系，确定工作台偏移量来实现梯形槽的加工。

（5）头部旋流器右旋问题的解决。旋向为右旋的头部旋流器加工难度最大，其原因是加工螺旋槽的过程中，当刀具即将脱离工件时，由于力矩不平衡，工件震动过大，此时容易造成刀具断裂、工件损坏及机床的破坏。经过不断摸索，认真分析刀具和工件的受力情况，在工件上增加工装，延长每一个螺旋槽加工长度，在逐个螺旋槽的加工过程中使刀具不脱离工件时就终止加工，之后转入下一个螺旋槽的加工工序，循环往复至加工完成。实践证明，这个方法解决了震动过大的问题，保证了头部旋流器的加工精度，避免了刀具的损坏，有效地保护了机床。

3 燃烧器四个风道环状尺寸精度的保证

燃烧器风道顺序由外至内分别为外风道、轴流风道、煤风道、旋流风道。通过外风风速、轴流风速、旋流风速三个主通道的合理匹配，可实现燃烧器头部较大的负压卷吸区，可有效卷吸高温的二次风，确保窑头煤粉的稳定着火燃烧。四个风道的同轴度及环状尺寸的均匀性直接影响燃烧器的火焰形状和使用性能。制作时必须注意以下几点：

（1）通风管道处理要得当。首先要对钢管进行校直处理；钢管与法兰焊接的部位焊前要加工成坡口，保证焊缝焊透及外观质量；关键部位的法兰必须焊后加工，以保证法兰与钢管的垂直度；每一层钢管的外表面都设计有若干组支撑板，焊接支撑板时保证与钢管的中心线垂直，支撑板两端的倒角必须打磨光滑，以便减小穿管时的阻力与变形。

（2）风管的安装与调整。将最外层钢管固定于安装支架上，之后由最外层开始向里逐层穿入不同直径的钢管。每层钢管之间由法兰连接，保证了形成风道的每一层钢管不能轴向窜动；每一层钢管的支撑板保证了形成风道的每一层风道环状尺寸的均匀，否则由于钢管的自重下沉会造成环状尺寸不均匀，从而影响产品的使用性能。由于每一层钢管整个长度每一断面上的圆度误差都不相同，在穿管过程中要不断地旋转被穿入的钢管，同时还要不断地打磨被穿入钢管上的部分支撑板的高度，以便钢管穿入到位。当每一层钢管调整好相关尺寸及法兰位置后，此时在每层管道内再重新嵌入两组支撑板，其配合为过渡配合，定位后焊于相关的部位，这样使每一层钢管都增加了两组有效支撑板，从而保证了下一步组装头部组件时的精度。

4 头部组件的安装与调整

头部组件的安装精度是燃烧器性能保证的关键部位。头部耐热钢零件和中部耐热钢零件采用螺纹连接，安装头部组件时一定要将有配合的两件零件在平台上垂直放置并拧紧作为一个整体，之后再与相应的普通钢管进行组对，用工装来调整各件的同轴度及四个风道的环状尺寸均匀。头部组件与钢管的焊接必须使用正确牌号的焊条，而且要有正确的步骤。我们是按如下要求进行操作：

（1）相互焊接的零部件必须要加工坡口，坡口尺寸及焊接参数要符合表1要求。

（2）焊件待焊部位彻底清理干净，不应有油脂、污垢、氧化皮等杂质。

（3）定位焊接用焊条与正式焊接时焊条牌号相同，定位焊接的电流要比正式组焊时大10%～15%，以保证焊透。

（4）定位焊后就可以整体施焊了。操作时，应尽量采用对称焊、分段焊、逆向分段焊等方法，以减小焊接应力及减小焊接变形量，发生焊接变形进行校验时，严禁用铁锤矫正。

（5）焊接时，要求先打底焊，目的是将不规则的焊接部位填平，但打底焊缝根部必须完全焊透，以保证焊后质量。由于头部各件间隙过小，选择V型或U型坡口，必须保证焊缝反面焊透。

表1 头部组件焊前坡口及焊接参数表*

表2 质检要求

（6）为了填满坡口并保证焊接接头质量可采用多层焊或多层多道焊。

壁薄时可采用单层或多层焊，壁厚或坡口较宽时要采用多层多道焊。多层多道焊时第一道焊缝要窄，焊条不允许横向移动，各层焊缝接头应错开，层间焊渣、飞溅要及时清理。燃烧器头部焊接位置分为平焊、立焊、仰焊。

（7）立焊位置施焊，焊缝处于垂直位置，由下向上进行施焊，焊条的端部要向上挑动，保证立焊缝质量，立焊时电流要比平焊时小20%～30%。

（8）仰焊时，选用的焊条直径要小一些，焊接时焊条不作横向摆动，以窄焊缝为宜。焊缝表面及热影响区不允许有裂纹

（9）气温较低时，需对工件预热后施焊，以防止产生裂纹。

（10）空气湿度较大时需对焊条进行烘干，焊条烘干温度为2000～2500℃，时间30～60min。

（11）每道焊缝完成后立即用小铜锤或小木锤敲击焊缝，减小焊接应力。

5 易磨损件耐磨层控制

新型燃烧器的易磨损件，目前耐磨采用两种工艺处理：喷涂耐磨层及堆焊耐磨层。耐磨层质量的好坏，直接影响到燃烧器的使用寿命，制造过程中必须引起高度关注。

（1）当采用喷涂耐磨层时，喷涂作业之前必须对工件进行喷砂除锈及酸洗去除油污处理。否则涂层容易剥落，当涂层某一部位出现剥落后，随之在剥落点附近由于煤粉的冲刷会出现大面积的涂层剥落，涂层剥落后管道会很快磨穿，最终燃烧器将受到严重破坏而无法工作。因为喷砂除锈及酸洗去除油污处理，对涂层的质量起到非常重要的保障作用。该过程属于特殊过程，当喷涂作业完成后无法对其进行检验，所以对该过程要进行跟踪检查或抽查，而且要做到可追溯。除此之外涂层厚度、涂层硬度、涂层的结合强度必须满足设计要求。

（2）当采用堆焊耐磨层时，堆焊后工件的尺寸公差及形位公差、耐磨层的宏观硬度值、化学成分范围都要严格检查控制满足设计要求。

6 新型燃烧器QCP方案

新型燃烧器关键零部件质量控及检验标准是根据设计要求、使用工况、制造工艺、加工设备、检验方法而制定的，具体要求见表2。

7 结语

以上所述，是新型燃烧器制造中质量保证的关键环节和控制措施。只有对这些关键环节和控制措施严格把握，才能从根本上保证新型燃烧器的制造质量。

除此之外，新型燃烧器使用寿命的保证，还与用户的合理使用、正常维护密切相关。用户对新型燃烧器的工作原理、操作说明必须要有足够的了解，生产过程中要严格按照说明书的要求调整各风道的风速和风道压力，燃烧器的调节是结合烧成系统总体情况进行的一项综合整体的调整，切莫无根据随意调整。随着新型燃烧器的不断推广使用，相信会得到越来越多用户的认可。