[发明专利]高参数垃圾焚烧锅炉膜式水冷壁用光纤激光双轨熔覆设备

说明书

本发明提供了高参数垃圾焚烧锅炉膜式水冷壁用光纤激光双轨熔覆设备，包括机床平台、滑轨、机器人、激光熔覆头、光纤；机床平台固定安装在水平面上，沿平行于机床平台两侧侧边，独立地各安装有一组滑轨；机器人分别固定安装在每一组滑轨上，两组机器人臂展伸开工作后，两组之间熔覆宽度不少于6m；激光熔覆单元固定安装在机器人的顶部，内部有一端头与光纤连接，激光熔覆单元包括光纤、激光光路调整模块、熔池光路检测模块。该设备通过设置闭环控制系统在超低热输入量下，能够实现熔覆层厚度0.8‑1.5mm，高度一致均匀美观，调整将激光熔覆的粉末利用率及熔池稳定状态科学合理的控制，为大规模、长时间无人化操作打下了坚实的基础。

技术领域

本发明属于锅炉水冷壁的光纤激光熔覆设备领域，特别涉及高参数垃圾焚烧锅炉膜式水冷壁用光纤激光双轨熔覆设备。

背景技术

随着各大城市垃圾分类如火如荼的推广，垃圾焚烧发电规模也在日渐扩大。随着垃圾热值的不断提高以及余热锅炉参数由常规参数(4.0Mpa，400℃)提高到高参数(6.4Mpa，450℃)，因其燃料的特殊性，烟气中含有大量酸性气体及金属化合物。在锅炉的运行中，这些有害物质会对锅炉管壁进行腐蚀。有研究表明，锅炉金属管壁腐蚀速率与烟气中酸性气体的浓度、金属化合物的浓度、还原性气体的浓度、烟气温度、金属壁温、运行时间等因素成正比。

锅炉蒸汽参数的提高有利于提高汽机效率，增加发电量。随着垃圾发电补贴政策的变化，常规参数的锅炉已经难以满足建设投资需求，越来越多的新建电厂选择提高锅炉参数来提高全厂效益。影响高参数锅炉运行最大的问题就是腐蚀，锅炉腐蚀严重的区域主要集中在水冷壁顶棚、烟道上部等烟气温度高的区域，过热器管壁存在轻微腐蚀。

目前锅炉发电设备中膜式水冷壁表面耐蚀、防腐处理，几乎全部都在使用CMT、MIG、MAG等工艺进行镍基高温合金的堆焊，同时相应的堆焊强化业务量也在逐渐的增多。该领域使用传统堆焊，堆焊层单层稀释率高达15-30％，由于CMT、MIG、MAG堆焊需要多层且厚度增加，常见的堆焊的厚度需要达2.5-4mm，堆焊层数2层以上，焊接过程中使用的焊接材料使用量很大，焊缝厚度不均匀，质量不稳定，同时还会出现较大的焊后变形量。将这些传统工艺突出的问题便展现在研究者面前：(1)，传统堆焊焊材消耗量大，浪费镍基高温合金材料资源；(2)，多层堆焊效率低；(3)，堆焊热输入大，产生大量烟雾粉尘，造成膜式水冷壁较大的变形，也会对焊工及生产车间产生极大的健康隐患。

发明内容

为了解决了上述在面临锅炉水冷壁进行熔覆时，存在的较大的浪费镍基高温合金材料、多层堆焊效率低、热输入大、产生大量烟尘污染环境且造成膜式水冷壁变形大等问题，本发明提供了高参数垃圾焚烧锅炉膜式水冷壁用光纤激光双轨熔覆设备，包括机床平台、滑轨、机器人、激光熔覆头、光纤；所述机床平台固定安装在水平面上，沿平行于机床平台两侧侧边，独立地各安装有一组滑轨；所述机器人分别固定安装在每一组滑轨上，两组机器人臂展伸开工作后，两组之间熔覆宽度不少于6m；所述激光熔覆单元固定安装在机器人的顶部，内部有一端头与光纤连接。

作为改进，激光熔覆单元包括光纤、激光光路调整模块、熔池光路检测模块、激光熔覆头；

所述光纤一端接通光纤激光器，另一端连接激光光路调整模块；

所述激光光路调整模块包括依次连接的激光导入腔体、侧腔体、中央通道、套筒，其中激光导入腔体顶部设置有连接板，通过QBH接口与光纤一端连通，底部与侧腔体垂直连接；所述侧腔体一端与激光导入腔体连通，另一端与中央通道垂直连通；所述中央通道为两端连通的结构，一端与套筒连通，另一端连通熔池光路检测模块；所述套筒底部通过地板与激光熔覆头固定连接；

所述熔池光路检测模块沿中央通道上套筒安装的反方向上依次设置有物镜、透镜、探测器和光滤波器、检测器、光信号数字模拟器，其中光信号数字模拟器通过通讯信号线外接处理单元；

所述激光熔覆头由上到下依次设置有光斑变径伸缩筒、喷嘴，套筒内激光和熔池内光贯穿光斑变径伸缩筒进行调整，喷嘴设置在熔池上方，为环形锥状结构。