包含均流作用的烟气挡板门的制作方法

1.本实用新型可以用于大气污染控制、能源、化工、冶金等众多包含大型烟气流通设备的行业领域，具体为一型包含均流作用的烟气挡板门。


背景技术：

2.烟气挡板门，是大型烟气流通设备在运行时用于控制烟气流量负荷的最常用机械设备。该类设备通过同步旋转一组同平面并排排列的挡板叶片角度，以调整主流通设备在该平面处的不同烟气阻力，从而实现烟气流通全开 (100％)、全闭(0％)或某个x％流量开度功能。
3.现代工业设备的外形设计往往比较紧凑，烟气流通设备经常被同时赋予烟气换热、气相反应等工艺功能，而烟气负荷控制设备(挡板门)有时会和这些工艺功能区离得比较近。这些工艺功能区的入口一般都会要求烟气流速比较均匀，否则会大幅度影响工艺效率。最差的情况是，烟气挡板门不仅离工艺功能区近，而且其前面还有流通管道弯头，那样会使得流场变化更复杂，控制难度更大，具体可参见图5。
4.工程上常规应用的烟气挡板门，在主流通设备中的布置方式见图6，挡板门产品的常见具体构造方式可参见图7-a、图7-b和图7-c；可见，常规挡板门设计，所有叶片的转动方向是一致的，要么一起顺时针转，要么一起逆时针转，这里称之为“同向平行联动”模式。这样的设计方法，使得挡板门对气流的阻力，在宏观上体现出“平面各向异性”的特点，很不于均匀烟气流速。针对这类挡板门的具体应用效果，我方通过cfd数值模拟手段，对100％全开、约35％流量两种烟气流量负荷条件下的流场做出预测分析，结果见图8、图9。可见，挡板门100％全开条件下，后向的烟气流速有一定右偏，但不太明显，入口的弯头是主要影响因素。挡板门约35％流量条件下，流速右偏相当严重，挡板片的布置方式是绝对影响因素，如果转动方向同时反向，流速左偏的结果也是注定的。
5.基于以上所述情况，需要开发一种包含均流作用的烟气挡板门，并对不同入口形式的烟气流通设备具有一定的通用性。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于，提供一型包含均流作用的烟气挡板门，用于包含烟气换热、气相反应等工艺功能区的烟气流通设备的烟气流量控制。本型烟气挡板门，通过采用原创性的总体布局方式，以及各项经过实际项目验证的布局构造参数，可以使得进入工艺功能区的烟气在流量下降的同时，流速能保持比较均匀，这将足以解决前面背景技术中提到的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案。
8.一种包含均流作用的烟气挡板门，包括：
9.转叶部分，转叶部分由n片宽度相同、在主设备内横向通长的挡板单片 (1)以及贯穿于每一挡板单片(1)中的轴承(2)组成，总宽度w；各片挡板门的轴承(2)处于同一平面上，
且该平面一般与主设备外壁面垂直，各条轴承(2)之间等间距，边缘半间距，挡板单片(1)宽度w/n，当叶片转角θ为均零时，挡板门全开；当叶片转角θ为均90
°
时，挡板门全闭，不通烟气；
10.传动部分，传动部分由连接装置(3)、驱动轴(4)、电动执行机构(5) 三部分组成；挡板单片(1)的总数量n设置成偶数，各片挡板单片(1)按总序号按奇数、偶数分为两组，分两套传动系统完成转叶传动；两套传动系统在竖直方向处于同一竖直平面；电动执行机构(5)通过驱动轴(4)将转动荷载施加于位于最正中间的那条轴承(2)，该轴承(2)通过连接装置(3) 将转动荷载施加于该组内其它各条轴承，从而驱动所有挡板片；
11.框架部分，框架部分(6)由四周一圈的4根大槽钢，以及两个长边方向侧面的各2n根加劲小方钢组成，所有的轴承(2)和电动执行机构(5)均固定在这些加劲小方钢上面。
12.作为优选，所有挡板单片(1)的转动方式是“交替对称联动”模式，即在转动过程中的任何转角位置，各挡板单片(1)和其左、右相邻的挡板单片 (1)都是反向轴对称的。这样的设计，使得挡板门对气流的阻力，在宏观上体现出“平面各向同性”的特点，有利于均匀烟气流速。
13.作为优选，该型挡板门传动部分设计比较节省空间，见图2-a、图2-b和图2-c，两套连接装置(3)按上、下交错同平面布置，结构紧凑高效。
14.作为优选，该型挡板门对不同入口形式的烟气流通设备具有一定的通用性，无论是挡板门前是平直入口烟道、还是有转角的入口烟道，均能起到较好的均流效果。
15.图10、图11为采用本实用新型挡板门实际案例(一)的cfd流场模拟结果。图10为达到约15％烟气流量开度时的挡板叶片状态，可见，流速明显左偏；图11为达到约35％烟气流量开度时的挡板叶片状态，可见，流速在宏观上没有向左或右偏斜，很均匀。从以上两种挡板门开度的模拟结果比较可知，如果挡板门前面有弯头，即使采用了本型挡板门，也未必能够同时满足所有流量负荷开度下的均流要求，具体的均流效果还和挡板门与弯头的间距l1相关，需要细化、优化设计后确定最合适的l1后才能满足要求。而如果挡板门前是平直入口烟道，则针对不同流量负荷开度下的均流性能，通用性会更好一些。
16.图12、图13为采用本实用新型挡板门实际案例(二)的cfd流场模拟结果。该案例左侧为主设备烟气入口，右侧最下方为脱硝反应区域；为提高脱硝反应烟气温度，主设备设置烟气挡板门以降低低温烟气流量负荷，并通过中间的小旁路烟道及热交换设备在主烟道上部处向下均匀喷入高温烟气。由于现场条件限制，热交换设备和烟气挡板门只允许被安装在弯头下方的一小段范围内。从图12可见，在采用了本实用新型的烟气挡板门后，在热交换区的烟气流速已比较均匀，而从图13的烟气温度场可见，热交换区的均匀烟气流速保证了热扩散的均匀程度，整个下方的烟气温度也是比较均匀的。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
18.相对于工程上常规应用的烟气挡板门的“同向平行联动”模式，本实用新型烟气挡板门的“交替对称联动”模式明显更有利于均匀烟气流速。当烟气流通设备需要采取低负荷运行，同时又包含热交换、气相反应这些子功能区域时，采用本实用新型烟气挡板门可以保证这些工艺功能区在烟气的物理基础条件上更均匀，工艺效率会更高。烟气挡板门之前无论是平直的入口烟道，还是转角入口烟道，本实用新型都可以找到合理的布置方式来实现上述目的。
附图说明
19.图1为本实用新型烟气挡板门在主设备内的挡板叶片布置立体图；
20.图2-a为本实用新型烟气挡板门的设备整体构造示意图俯视图；
21.图2-b为本实用新型烟气挡板门的设备整体构造示意图剖面图；
22.图2-c为本实用新型烟气挡板门的设备整体构造示意图断面图；
23.图3为本实用新型烟气挡板门在主设备内的挡板叶片平面定位详图；；
24.图4为平直入口烟道下烟气挡板门和工艺功能区的关系示意图；
25.图5为转角入口烟道下烟气挡板门和工艺功能区的关系示意图；
26.图6为常规烟气挡板门在主设备内的挡板叶片布置对照示意图；
27.图7-a为常规烟气挡板门的设备整体构造对照示意图俯视图；
28.图7-b为常规烟气挡板门的设备整体构造对照示意图剖面图；
29.图7-c为常规烟气挡板门的设备整体构造对照示意图断面图；
30.图8为实际案例(一)改用常规烟气挡板门的全开状态cfd模拟流速图。
31.图9为实际案例(一)改用常规烟气挡板门的35％流量下cfd模拟流速图。
32.图10为采用本实用新型烟气挡板门实际案例(一)在15％流量状态cfd 模拟流速图。
33.图11为采用本实用新型烟气挡板门实际案例(一)在35％流量状态cfd 模拟流速图。
34.图12为采用本实用新型烟气挡板门实际案例(二)的cfd模拟流速图。
35.图13为采用本实用新型烟气挡板门实际案例(二)的cfd模拟温度图。
具体实施方式
36.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.请参阅图1、图2-a～图2-c、图3～图6、图7-a～图7-c以及图8～图 13，本实用新型提供一种技术方案：
38.一种包含均流作用的烟气挡板门，包括：
39.转叶部分，转叶部分由n片宽度相同、在主设备内横向通长的挡板单片 (1)以及贯穿于每一挡板单片(1)中的轴承(2)组成，总宽度w；各片挡板门的轴承(2)处于同一平面上，且该平面一般与主设备外壁面垂直，各条轴承(2)之间等间距，边缘半间距，挡板单片(1)宽度w/n，当叶片转角θ为均零时，挡板门全开；当叶片转角θ为均90
°
时，挡板门全闭，不通烟气；
40.传动部分，传动部分由连接装置(3)、驱动轴(4)、电动执行机构(5) 三部分组成；挡板单片(1)的总数量n设置成偶数，各片挡板单片(1)按总序号按奇数、偶数分为两组，分两套传动系统完成转叶传动；两套传动系统在竖直方向处于同一竖直平面；电动执行机构(5)通过驱动轴(4)将转动荷载施加于位于最正中间的那条轴承(2)，该轴承(2)通过连接装置(3) 将转动荷载施加于该组内其它各条轴承，从而驱动所有挡板片；
41.框架部分，框架部分(6)由四周一圈的4根大槽钢，以及两个长边方向侧面的各2n根加劲小方钢组成，所有的轴承(2)和电动执行机构(5)均固定在这些加劲小方钢上面。
42.具体的，两套电动执行机构(5)的动力输出方式，设置成相对同步 反向，所有挡板单片(1)的转动方式是“交替对称联动”模式，即在转动过程中的任何转角位置，各挡板单片(1)和其左、右相邻的挡板单片(1)都是反向轴对称的。
43.具体的，当位于挡板门之前、烟气入口方向的烟道是平直烟道时，烟气流速均匀效果由挡板门的挡板单片(1)总数n、挡板门和均流效果考核面间距 l2、挡板单片(1)转角θ三项因素共同决定，挡板单片(1)转角θ主要取决于要求的烟气实际降负荷比率，在主设备运行时动态变化；间距l2最低限值为0.4*w，无上限值要求，w为挡板门总宽度；挡板单片(1)总数n最低限值为8，无上限值要求。
44.具体的，当位于挡板门之前、烟气入口方向的烟道是90
°
转角烟道时，烟气流速均匀效果由挡板门的挡板单片(1)总数n、挡板门和均流效果考核面间距l2、挡板门和转角起始点间距l1、挡板单片(1)转角θ四项因素共同决定；间距l2最低限值为0.5*w，无上限值要求，w为挡板门总宽度；挡板单片(1)总数n最低限值为10，无上限值要求；间距l1最低限值为0.35*w，无上限值要求。
45.本实用新型中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。