电动挡板风门在锅炉上的应用

    在电站锅炉的运行过程中，为了满足运行及控制的要求，在烟风系统中广泛采用了挡板风门来控制烟风流量。国内很多锅炉后烟井都采用双烟道结构再配合调节挡板，通过调节挡板的开度来调节进入前后烟道的烟气量从而达到调节再热器的蒸汽温度的目的。在空气预热器入口烟道处设置关闭挡板门，如果一台空气预热器因故障而停下来的话，就通过关闭挡板门来截断烟气，这样既能保护产生故障的空气预热器，也可以保证单台空气预热器下也可以带60%的负荷正常运行。综上所述，合理设计和布置挡板风门至关重要，既可以保证锅炉的安全、经济、有效运行，也可以提高机组的自动化水平。

1 挡板风门的特点

    风门可分为关闭挡板门、调节挡板门以及滑动闸板门等几大类。

    关闭挡板和滑动闸板门都是用来截流、切断工质的，其中关闭挡板门启动快速、灵活，通用性强，在布置上一般不受空间、结构等条件的影响，但漏风率比闸板门高一些；而闸板门动作比较慢，开关不灵敏，但漏风率比较低，由于闸板门在设计、布置、使用因结构原因而受到一定的限制。

    调节挡板门是用来调节工质的流量，在结构上与关闭挡板门相似，但他们的*大区别在于叶片的开关方向。由于关闭挡板门仅考虑开和关2个位置，所以它的挡板的关启方向是平行的，每个叶片的关启方向一致，而调节挡板门要考虑0°~90°范围内的调节，它每个叶片转动方向是相对的，这样使它具有良好的调节特性。如图1所示：

图1 挡板调节特性图

图1的曲线表示平行转动挡板的特性，而下面的曲线表示相对转动挡板的特性，从中可以看出相对转动挡板的气流对称、均匀、可调节性好，而平行转动挡板气流流动有偏差，可调节性较差等特点。

2 挡板风门的结构

关闭挡板门和控制挡板门的结构简图2和图3如下所示：

图2 关闭挡板门结构简图

图3 调节挡板门结构简图

    挡板风门采用薄板压制、焊接结构。由框架、叶片、前后轴承、密封装置和传动装置这几个部分组成。

    框架一般由6mm钢板冲压成型，这主要由于能防止焊接变形，保证框架内界面的平直度和尺寸制造公差，这对于关闭挡板门中密封片的工作条件也有好处，能延长密封片的工作寿命，并保持有较小的漏风率。框架的外侧，在前、后轴承处，分别焊有槽钢和加强扁钢，以加强局部刚度，保证轴承的工作条件。另外，框架外侧也可以焊加强筋，使之能够承受管道传递的轴向荷载。

    挡板叶片一般为6mm钢板压制成30°的V型板，与中间连接板、端板和轴组成，外型呈流线型。叶片的设计要求具有足够的强度和刚度，在确定的工作压力、温度下不至于变形过大而使漏风率增大，同时还要求叶片处于全开位置时能尽可能地减少流动阻力。

    叶片结构上用连接板作为中间轴，两头的端轴是与连接板和端板焊接的，在工艺上保证前后端轴的同心度、同轴度的同时，也采用了特殊的轴承，一端采用自润滑的调心轴承，另一端采用圆弧形支撑面的滑动轴承。从而使叶片在高温和工作压力下产生变形的情况下仍能灵活转动。另外，在驱动轴穿出框架处设有轴密封装置，一则防止烟气的向外泄漏，同时也降低了轴承的工作温度，改善轴承的工作条件。

    对于关闭挡板门来说叶片前后的泄漏，采用了叶片与叶片、叶片与框架之间装弹性密封片的方法，结构示意图，见图4。

图4 叶片间密封结构

    这种结构能补偿叶片之间的间隙，在叶片关闭时使密封面受到一定的压紧力，而且在受到叶片前后的压差能使密封片更贴紧密封面，进一步减少泄漏，另外这种结构能自动补偿叶片和框架在高温情况下可能产生的胀差，在保证密封的同时不影响叶片的转动。

    框架外的联动装置采用可调节的螺杆连接，它可以进行热态调整，从而不会发生卡死现象。动力头和传动装置一般安装在挡板门上或者挡板门附近的管道上，以使挡板与动力头能膨胀同步。

3 挡板风门的使用

    风门的工作温度低于400°C时采用碳钢材料，高于400°C时采用耐热的低合金材料。当锅炉燃用高硫燃料，且挡板用于烟气低温段时，一般采用耐磨腐蚀材料。另外如果叶片的跨度超过6m，或处于高温区域时，这须对叶片强度进行校核或者专门设计。

    风门在开的位置，流线型叶片的挡流面积比较大，使介质在局部区域的流速比较大（局部阻力系数约0.25）。但就整个管道而言，这个局部阻力的增加是很小的。

    挡板风门的驱动扭矩与挡板的压差，挡板的截面积，叶片的数量等诸多因素有关，一般用如下的经验公式来计算（见图5，采用英制单位）：

图5 挡板门驱动扭矩图

    关闭挡板门的驱动扭矩：T=2K´A。

    调节挡板门的驱动扭矩：T=K´A（A为风门截面积）。

    公式已经充分考虑了挡板压差以外的诸多因素的影响及多年运行后可能产生的各种情况，能保证风门的安全、可靠的使用。

4 挡板风门的应用

    关闭挡板门主要起截断介质的作用，一般用于空气预热器入口烟道、一次风和二次风的出口处或风机之后等需要截断介质的地方，理论上保证截断后不泄漏。

    调节挡板门可分别布置在锅炉后烟井低温再热器侧烟道和低温过热器侧烟道下方，通过控制进入低温再热器烟道的烟气量来调节再热器的蒸汽温度。调节曲线见图6。其控制原则如下：

    （1）极限位置保护：挡板平面与水平面夹角β的极限位置为15°。

    （2）正常带负荷运行：再热器汽温用挡板调节。在调节过程中，再热器烟道和过热器烟道的挡板应同时动作，但方向相反，并要求两烟道挡板的角度之和始终为90°。负荷和挡板开度曲线可图，见图6。

    （3）锅炉启动前的吹扫阶段：要求两烟道的挡板角度β同时达到90°（即挡板全开）。

    （4）启动阶段：锅炉点火后要求βRH=15°（再热器侧），βSH=75°（过热器侧），使绝大部分烟气流经低温过热器，这样既可保护再热器，又可加快提高过热蒸汽温度，以缩短启动时间。

图6 负荷和挡板开度曲线

5 结语

    综上所述，挡板风门是电站锅炉烟风系统中必不可少的部分，它的合理布置和设计对锅炉影响较大。所以工程设计人员应根据各种参数及电厂用户的特别要求，选择*适当的挡板风门，以满足各种运行工况下的控制要求。