CN110186066A - 锅炉二次风精准送风防卡滞风门 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锅炉二次风精准送风防卡滞风门，其包括风道、第一挡板和第二挡板，所述风道呈方形结构，所述第一挡板和第二挡板对开设置在风道内部，所述第一挡板与第二挡板相互远离的一侧分别铰接在所述风道两个相对的内壁上，第一挡板与第二挡板的另一侧相互接触；所述第一挡板绕第一转动轴旋转，所述第二挡板绕第二转动轴旋转；所述第一转动轴和所述第二转动轴上均设置有可调力矩齿轮，驱动电机带动所述第一转动轴和所述第二转动轴旋转，当转动力矩大于可调力矩齿轮的承载范围时，所述可调力矩齿轮相对于所述第一转动轴和所述第二转动轴空转。通过上述技术方案可完全封闭整个风道，有效增加了风门挡板的严密性，避免漏风事故发生。
Description
技术领域
本发明涉及热电厂尾气排放系统，具体涉及一种锅炉二次风精准送风防卡滞风门。
背景技术
近几年，随着环境问题的日益突出，原有承担我国北方大规模供热的中小型锅炉不断被拆除和改造，人们对于煤炭供热供能的环保要求越来越高，供热压力日渐突出。
在煤粉锅炉中有二次风，用于提供煤粉燃烧所必需的空气；采用空气分级低NOx燃烧技术的煤粉锅炉中也有分离二次风，即燃尽风。在锅炉负荷变化或低NOx燃烧调整时，二次风和/或燃尽风风量会相应调整。目前的二次风、燃尽风均为单通道结构，在风量变化时，燃烧器出口风速会相应线性变化，当风速下降较大时，会影响到炉内空气动力场结构，从而影响锅炉效率、NOx生成浓度、锅炉运行参数等，甚至导致结渣、高温腐蚀等问题。
火电厂制定了节能、减排目标，为了完成上述目标，要求火电厂各设备都要做到精准化运行。而影响节能指标首要的关键点是煤的高效、洁净燃烧。目前，国内燃煤机组的普遍燃煤情况是：煤种复杂多变，掺烧低价劣质煤已成为常态。所以，因为煤质的复杂多变，要求燃烧器煤种适应性要提高，并达到灵活性调峰要求和超低排放环保要求。达到这些要求需要锅炉二次风风量和风速能合理控制，达到精准送风，减少多余助燃风进入锅炉，增加NOx的生成。
目前，煤粉锅炉日常运行中，二次风的主要问题是漏风现象严重，多余的无组织的漏风增加燃烧过程中NOx的生成，以往风门采用单开式，容易出现卡涩，出现卡涩时，无法及时调整风速，导致在使用过程中二次风喷射距离不能确定而影响分级燃烧效率，当需要减小风量，风门不能及时关闭，严重影响电厂锅炉实际运行的变化。由于风门采用电机驱动，当风门卡滞时电机受阻很可能造成发热而烧毁电机。以往风门采用单开式，容易出现积灰阻塞，出现积灰阻塞后，风门不能满足开启和关闭的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锅炉二次风精准送风防卡滞风门，以至少解决现有技术中存在的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种锅炉二次风精准送风防卡滞风门，其包括风道、第一挡板和第二挡板，所述风道呈方形结构，所述第一挡板和第二挡板对开设置在风道内部，所述第一挡板与第二挡板相互远离的一侧分别铰接在所述风道两个相对的内壁上，第一挡板与第二挡板的另一侧相互接触；所述第一挡板绕第一转动轴旋转，所述第二挡板绕第二转动轴旋转；所述第一转动轴和所述第二转动轴上均设置有可调力矩齿轮，驱动电机带动所述第一转动轴和所述第二转动轴旋转，当转动力矩大于可调力矩齿轮的承载范围时，所述可调力矩齿轮相对于所述第一转动轴和所述第二转动轴空转。
在如上所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门中，优选地，所述第一挡板与第二挡板相互接触的一侧设有叠加部，当所述第一挡板和所述第二挡板关闭时，所述第一挡板和所述第二挡板的叠加部重合。
在如上所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门中，优选地，所述第一挡板与第二挡板的面积和大于风道面积。
在如上所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门中，优选地，所述叠加部的宽度为2-3cm。
在如上所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门中，优选地，所述驱动电机为伺服电机；所述伺服电机的输出齿轮与所述第一转动轴上的可调力矩齿轮啮合，所述输出齿轮与所述第二转动轴上的可调力矩齿轮之间通过换向齿轮配合连接；所述伺服电机驱动所述第一转动轴和所述第二转动轴反向旋转，从而实现所述第一挡板和所述第二挡板的开合。
在如上所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门中，优选地，所述防卡滞风门还包括控制系统，所述控制系统与所述伺服电机连接，控制所述伺服电机的转动，以实现所述第一挡板和所述第二挡板的开合程度任意可调节。
在如上所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门中，优选地，所述防卡滞风门还包括风速测量仪，沿二次风传送方向，所述风速测量仪设置在所述风道内所述第一挡板和所述第二挡板的后方，用于测量所述风道内的风速；所述风速测量仪与所述控制系统连接，将测量的风速实时传递给所述控制系统。
在如上所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门中，优选地，所述可调力矩齿轮包括齿轮转轴和齿轮圈，两个所述可调力矩齿轮的齿轮转轴分别与所述第一转动轴和所述第二转动轴同轴连接；所述齿轮转轴内设置有了伸出于所述齿轮转轴表面的挡齿，所述挡齿可沿所述齿轮转轴的径向伸缩，所述挡齿受到沿所述齿轮转轴截面径向向外的恒定的支撑力，所述挡齿可缩回所述齿轮转轴内；所述齿轮圈内设置有与所述挡齿相配合的内齿；所述内齿向所述挡齿施加的力与所述挡齿的缩回方向夹角小于90度。
在如上所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门中，优选地，所述齿轮转轴设置有沿径向的导向槽，所述挡齿安装在所述导向槽内，所述导向槽内设置有推力弹簧，所述推力弹簧的一端抵靠在所述挡齿的底部。
在如上所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门中，优选地，所述齿轮转轴还包括力矩调整机构，所述力矩调整机构包括调整斜块、推力楔和调整螺栓，沿所述齿轮转轴内开设有矩形槽，所述矩形槽与所述导向槽贯穿，所述矩形槽其中一个对称轴与所述齿轮转轴的轴线重合；所述调整斜块在所述导向槽内上下运动，所述调整斜块的上表面与所述挡齿的底部平面平行，所述调整斜块的下表面为斜面，所述推力弹簧的另一端抵靠在所述调整斜块的上表面，所述推力楔设置有与所述调整斜块的斜面对应的斜面，调整螺栓沿所述齿轮转轴的轴线旋入所述齿轮转轴内，抵靠在所述推力楔的底部；调整螺栓推动所述推力楔沿所述齿轮转轴的轴线运动，从而推动所述调整斜块沿所述导向槽向外运动进一步压缩所述推力弹簧。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：
本发明提供的锅炉二次风精准送风防卡滞风门，设置两个相对设置的挡板，绕其转动轴旋转，通过两个挡板的开合实现风道内风量和风速的调整，两个挡板均设置有叠加部，当两个挡板完全闭合时，完全封闭整个风道，有效增加了风门挡板的严密性，避免漏风事故发生。在两个挡板的旋转轴上分别设置可调力矩齿轮，当受力距大于预设值时，可调力矩齿轮空转，避免挡板转动轴卡滞造成电机毁坏。同时，可调力矩齿轮的设计避免了单一挡板的转动轴卡滞影响另一挡板的正常开合。通过设置控制系统和风速测量仪，可以根据反馈的风速实时控制伺服电机带动两个挡板旋转实现开合，直至将风速调整至合适的范围内，整个防卡滞风门调节灵活，机动性高，使产生的二次风在多级燃烧过程中合理的参与燃烧，更利于燃烧效率的提高，避免大量NOx的产生。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明实施例的锅炉二次风精准送风防卡滞风门示意图；
图2为现有技术中二次风门结构示意图；
图3为本发明实施例的锅炉二次风精准送风防卡滞风门侧视图；
图4为本发明实施例的可调力矩齿轮结构剖视图；
图5为本发明实施例的齿轮转轴结构示意图；
图6为图5中的A-A截面图；
图7为图5中的B-B截面图；
图8为本发明实施例的可调力矩齿轮结构侧视图。
图中：1、挡板；2、风道；301、第一挡板；302、第二挡板；401、第一转动轴；402、第二转动轴；5、可调力矩齿轮；501、齿轮转轴；502、齿轮圈；503、挡齿；504、推力弹簧；505、挡圈；506、锁紧螺栓；507、调整斜块；508、推力楔；509、调整螺栓；6、换向齿轮；7、输出齿轮。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图2所示为现有传统二次风门结构示意图，该二次风门包括挡板1和风道2，挡板1为单开式。
如图1、图3至图8所示，根据本发明的实施例，本发明提供了一种锅炉二次风精准送风防卡滞风门，该防卡滞风门包括风道2、第一挡板301和第二挡板302，风道2呈方形结构，第一挡板301和第二挡板302对开设置在风道2内部，第一挡板301与第二挡板302相互远离的一侧分别铰接在风道2两个相对的内壁上，第一挡板301与第二挡板302的另一侧相互接触。
第一挡板301绕第一转动轴401旋转，第二挡板302绕第二转动轴402旋转。第一转动轴401和第二转动轴402上均设置有可调力矩齿轮5，驱动电机带动第一转动轴401和第二转动轴402旋转，当转动力矩大于可调力矩齿轮5的承载范围时，可调力矩齿轮5相对于第一转动轴401和第二转动轴402空转。
在使用时，可以根据需要及时调整第一挡板301和第二挡板302的开合来控制风速和送风量，当遇到挡板卡滞的时候，卡滞的挡板所在的转动轴停止旋转，可调力矩齿轮5空转，在驱动电机的带动下，另一个档板执行开合动作实现风量和风速的调整，避免现有技术中只使用一个档板，当发生卡滞时无法调整进风量个风速。且两个档板对开的设计，在使用时两个档板同步开合，风从两个档板之间的缝隙通过，风中的颗粒等杂质作用点主要在风道2中间的缝隙处，而不在第一转动轴401和第二转动轴402处，大大避免了卡滞的几率。
进一步地，第一挡板301与第二挡板302相互接触的一侧设有叠加部，当第一挡板301和第二挡板302关闭时，第一挡板301和第二挡板302的叠加部重合。叠加部的宽度为2-3cm。即第一挡板301和第二挡板302的重合区域宽度为2-3cm。第一挡板301与第二挡板302的面积和大于风道2面积。这样在第一挡板301和第二挡板302闭合后，可以很好的封闭整个风道2，避免两者之间产生缝隙漏风。
进一步地，驱动电机为伺服电机；伺服电机的输出齿轮7与第一转动轴401上的可调力矩齿轮5啮合，输出齿轮7与第二转动轴402上的可调力矩齿轮5之间通过换向齿轮6配合连接；伺服电机驱动第一转动轴401和第二转动轴402反向旋转，从而实现第一挡板301和第二挡板302的同步开合。
进一步地，防卡滞风门还包括控制系统和风速测量仪，控制系统与伺服电机连接，控制伺服电机的转动，以实现第一挡板301和第二挡板302的开合程度任意可调节。沿二次风传送方向，风速测量仪设置在风道2内第一挡板301和第二挡板302的后方，用于测量风道2内的风速；风速测量仪与控制系统连接，将测量的风速实时传递给控制系统。在使用时控制系统根据风速测速仪测量的风速，控制伺服电机转动，带动第一挡板301和第二挡板302分别绕第一转动轴401和第二转动轴402转动控制风道2的进风量和风速直至风速达到预期值。
可调力矩齿轮5包括齿轮转轴501和齿轮圈502，两个可调力矩齿轮5的齿轮转轴501分别与第一转动轴401和第二转动轴402同轴连接；齿轮转轴501和第一转动轴401、第二转动轴402之间通过刚性联轴器连接。
齿轮转轴501内设置有了伸出于齿轮转轴501表面的挡齿503，挡齿503可沿齿轮转轴501的径向伸缩，挡齿503受到沿齿轮转轴501截面径向向外的恒定的支撑力，挡齿503可缩回齿轮转轴501内。齿轮圈502内设置有与挡齿503向相配合的内齿；内齿向挡齿503施加的力与挡齿503的缩回方向夹角小于90度。齿轮转轴501设置有沿径向的导向槽，挡齿503安装在导向槽内，导向槽内设置有推力弹簧504，推力弹簧504的一端抵靠在挡齿503的底部。齿轮圈502的内齿齿顶所在的圆直径与齿轮转轴501的外径对应，当没有挡齿503阻挡时，齿轮圈502在齿轮转轴501上旋转空转。
齿轮转轴501包括轴肩，在使用时，齿轮圈502从齿轮转轴501的一端穿入所述齿轮转轴501，齿轮圈502的端面抵靠在轴肩处，挡圈505从齿轮圈502的穿入端穿入齿轮转轴501，抵靠在齿轮圈502的端面上，锁紧螺栓506旋入挡圈505并顶在齿轮转轴501表面从而将挡圈505固定在齿轮转轴501上，通过轴肩和挡圈505来限定齿轮圈502的轴向移动，由于后续齿轮圈502相对于齿轮转轴501会转动，因此挡圈505与齿轮圈502端面之间留有间隙。
进一步地，齿轮转轴501还包括力矩调整机构，力矩调整机构包括调整斜块507、推力楔508和调整螺栓509，齿轮转轴501内开设有矩形槽，矩形槽与导向槽贯穿，矩形槽其中一个对称轴与齿轮转轴501的轴线重合。调整斜块507在导向槽内上下运动，调整斜块507的上表面与挡齿503的底部平面平行，调整斜块507的下表面为斜面，推力弹簧504的另一端抵靠在调整斜块507的上表面，推力楔508设置有与调整斜块507的斜面对应的斜面，调整螺栓509沿齿轮转轴501的轴线旋入齿轮转轴501内，抵靠在推力楔508的底部；调整螺栓509推动推力楔508沿齿轮转轴501的轴线运动，从而推动调整斜块507沿导向槽向外运动进一步压缩推力弹簧504。
在本发明的具体实施例中，挡齿503设置有两个，两个挡齿503位于齿轮转轴501同一截面的直径两端，相应的，调整斜块507和推力弹簧504均设置两组，推力楔508设置为等腰三角形状，当推力楔508在调整螺栓509的推动下沿齿轮转轴501的轴线运动时，带动两侧的调整斜块507同时压缩对应的推力弹簧504，使收缩挡齿503需要的力更大，也就是说提高了可调力矩齿轮5的临界力矩(外齿圈相对于齿轮转轴501从相对静止转为相对空转的力矩)值。
正常情况下驱动挡板转动的驱动力是一定的，当驱动力远超前述驱动力的时候说明该挡板的转动轴是卡滞了，此时会造成驱动电机停转发热甚至发热过量而烧毁，由于驱动电机是一个输出齿轮7分别驱动第一转动轴401和第二转动轴402反向旋转，因此一个挡板卡滞会导致另外一个挡板也停止转动，造成风门调节功能失效而不能调整风量和风速。可调力矩齿轮5的使用原理是：挡齿503伸出齿轮转轴501的表面，卡设置齿轮圈502的内齿内，齿轮圈502的内齿给挡齿503一个垂直于挡齿503斜面的力，该垂直于挡齿503斜面的力可以分解为沿该接触点旋转轨迹切线方向的力，和由该接触点指向该接触点旋转轨迹圆心的压缩力，当该压缩力大于推力弹簧504的推力时，挡齿503收缩至齿轮转轴501内，齿轮圈502没有挡齿503的约束，绕齿轮转轴501空转。从而使伺服电机正常运转，不至于影响另外一个挡板的转动。调整齿轮转轴501上调整螺栓509的旋入长度，可以使推力弹簧504收缩，从而让增加挡齿503可承受的力，即增大该可调力矩齿轮5的空转临界力。当其中一个挡板出现卡涩时，另一个挡板完全关闭从而使风道2关闭50％左右的面积，也可以起到很好的截流作用。
在使用时控制系统根据风速测速仪测量的风速，控制伺服电机转动，带动第一挡板和第二挡板分别绕第一转动轴和第二转动轴转动控制风道的进风量和风速直至风速达到预期值。当其中一个挡板出现卡滞时，控制系统控制伺服电机带动另一个挡板继续转动，直至挡板后端的风道风速达到预设值。
燃烧器末端的燃烧是多级燃烧，多级燃烧沿燃烧器的喷口方向依次展开，通过准确调二次风的风量和风速，可以控制二次风的射程，从而使二次风在多级燃烧过程中合理的参与燃烧，更利于燃烧效率的提高，避免大量NOx的产生。
综上所述，本发明提供的锅炉二次风精准送风防卡滞风门，设置两个相对设置的挡板，绕其转动轴旋转，通过两个挡板的开合实现风道内风量和风速的调整，两个挡板均设置有叠加部，当两个挡板完全闭合时，完全封闭整个风道，避免漏风事故发生。在两个挡板的旋转轴上分别设置可调力矩齿轮，当受力距大于预设值时，可调力矩齿轮空转，避免挡板转动轴卡滞造成电机毁坏。同时，可调力矩齿轮的设计避免了单一挡板的转动轴卡滞影响另一挡板的正常开合。通过设置控制系统和风速测量仪，可以根据反馈的风速实时控制伺服电机带动两个挡板旋转实现开合，直至将风速调整至合适的范围内，整个防卡滞风门调节灵活，机动性高，使产生的二次风在多级燃烧过程中合理的参与燃烧，更利于燃烧效率的提高，避免大量NOx的产生。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锅炉二次风精准送风防卡滞风门，其特征在于，包括风道、第一挡板和第二挡板，所述风道呈方形结构，所述第一挡板和第二挡板对开设置在风道内部，所述第一挡板与第二挡板相互远离的一侧分别铰接在所述风道两个相对的内壁上，第一挡板与第二挡板的另一侧相互接触；
所述第一挡板绕第一转动轴旋转，所述第二挡板绕第二转动轴旋转；
所述第一转动轴和所述第二转动轴上均设置有可调力矩齿轮，驱动电机带动所述第一转动轴和所述第二转动轴旋转，当转动力矩大于可调力矩齿轮的承载范围时，所述可调力矩齿轮相对于所述第一转动轴和所述第二转动轴空转。
2.如权利要求1所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门，其特征在于，所述第一挡板与第二挡板相互接触的一侧设有叠加部，当所述第一挡板和所述第二挡板关闭时，所述第一挡板和所述第二挡板的叠加部重合。
3.如权利要求2所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门，其特征在于，所述第一挡板与第二挡板的面积和大于风道面积。
4.如权利要求2所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门，其特征在于，所述叠加部的宽度为2-3cm。
5.如权利要求1所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门，其特征在于，所述驱动电机为伺服电机；所述伺服电机的输出齿轮与所述第一转动轴上的可调力矩齿轮啮合，所述输出齿轮与所述第二转动轴上的可调力矩齿轮之间通过换向齿轮配合连接；所述伺服电机驱动所述第一转动轴和所述第二转动轴反向旋转，从而实现所述第一挡板和所述第二挡板的开合。
6.如权利要求5所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门，其特征在于，
所述防卡滞风门还包括控制系统，所述控制系统与所述伺服电机连接，控制所述伺服电机的转动，以实现所述第一挡板和所述第二挡板的开合程度任意可调节。
7.如权利要求6所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门，其特征在于，
所述防卡滞风门还包括风速测量仪，沿二次风传送方向，所述风速测量仪设置在所述风道内所述第一挡板和所述第二挡板的后方，用于测量所述风道内的风速；所述风速测量仪与所述控制系统连接，将测量的风速实时传递给所述控制系统。
8.如权利要求1所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门，其特征在于，
所述可调力矩齿轮包括齿轮转轴和齿轮圈，两个所述可调力矩齿轮的齿轮转轴分别与所述第一转动轴和所述第二转动轴同轴连接；
所述齿轮转轴内设置有了伸出于所述齿轮转轴表面的挡齿，所述挡齿可沿所述齿轮转轴的径向伸缩，所述挡齿受到沿所述齿轮转轴截面径向向外的恒定的支撑力，所述挡齿可缩回所述齿轮转轴内；
所述齿轮圈内设置有与所述挡齿相配合的内齿；所述内齿向所述挡齿施加的力与所述挡齿的缩回方向夹角小于90度。
9.如权利要求8所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门，其特征在于，
所述齿轮转轴设置有沿径向的导向槽，所述挡齿安装在所述导向槽内，所述导向槽内设置有推力弹簧，所述推力弹簧的一端抵靠在所述挡齿的底部。
10.如权利要求9所述的锅炉二次风精准送风防卡滞风门，其特征在于，
所述齿轮转轴还包括力矩调整机构，所述力矩调整机构包括调整斜块、推力楔和调整螺栓，沿所述齿轮转轴内开设有矩形槽，所述矩形槽与所述导向槽贯穿，所述矩形槽其中一个对称轴与所述齿轮转轴的轴线重合；
所述调整斜块在所述导向槽内上下运动，所述调整斜块的上表面与所述挡齿的底部平面平行，所述调整斜块的下表面为斜面，所述推力弹簧的另一端抵靠在所述调整斜块的上表面，所述推力楔设置有与所述调整斜块的斜面对应的斜面，调整螺栓沿所述齿轮转轴的轴线旋入所述齿轮转轴内，抵靠在所述推力楔的底部；调整螺栓推动所述推力楔沿所述齿轮转轴的轴线运动，从而推动所述调整斜块沿所述导向槽向外运动进一步压缩所述推力弹簧。
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