CN101071048A - 带有刷式密封装置的回转式空气预热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种回转式空气预热器，包括绕中心轴转动的转筒，转筒上有若干径向仓隔板，转筒外套装有预热器固定外壳，沿转筒的径向上、下对称地有扇形板，安装在固定外壳与中心筒之间，转筒与固定外壳之间有密封装置，其中密封装置是在转筒的每个径向仓隔板与扇形板之间的径向密封，转筒的外缘与固定外壳之间的轴向密封，以及转筒外圆周与固定外壳之间的环向密封为刷式密封。本发明与传统的接触式密封比，更容易适应由于蘑菇状热变形、制造误差、转筒晃、摆动、振动等原因造成的密封间隙无规律变化，充分发挥了刷式密封件良好的变形补偿能力，使回转式空气预热器漏风率大幅度下降，泄漏量是迷宫密封片的1/5～1/10，且结构简单。

Description

带有刷式密封装置的回转式空气预热器

技术领域：

本发明涉及一种回转式空气预热器，具体涉及回转式空气预热器密封装置的改进，特别适用于大容量锅炉的空气预热。

背景技术：

回转式空气预热器结构紧凑，金属耗量少，占地面积小，在现代大容量锅炉上得到广泛应用。但回转式空气预热器由于有转动部件，转动部分与静止部分之间必然有间隙，同时预热器的空气侧与烟气侧之间有较大的压差，这便带来了空气向烟气中泄漏的问题，即漏风问题。空气预热器的漏风会导致机组热力工况变差，加速低温腐蚀过程，降低机组热效率，增加通风机械功率消耗，使锅炉效率降低，进而影响机组整体运行的经济效益。目前随着锅炉容量的不断增大，回转式空气预热器也愈来愈大，这使漏风等问题更为突出。回转式预热器的漏风率在设计上一般要求不大于10％，但实际应用的很多为20～30％，有时甚至高达40％，其原因主要有：(1)转筒在运行时随温度变化发生不规则的蘑菇变形，预留密封间隙很难满足现场密封要求。(2)密封设计不合理，运行一段时间后密封片磨损严重。(3)转筒存在晃动，密封间隙出现无规律的变化。(4)中心筒密封及上、下旁路密封无法自补偿转筒的摆动，漏风较大。(5)轴向密封和上、下底面径向密封无法自补偿转筒的摆动，漏风较大。(6)转筒振动，密封片与转筒刮蹭而脱落，导致漏风增加。

回转式空气预热器的密封技术是提高机组效率的关键技术之一，一般多采用直板密封件，如：中国专利98247011.8公开了并排二片或二片以上的弹性直密封板组成迷宫式密封，代替原始的单片密封直板，但由于直密封板的弹性较差，密封面摩擦板与密封板的预留间隙不能过小，否则运行中会产生卡滞，而间隙预留过大，不能很好密封；同时直密封板与摩擦板的摩擦阻力较大，随着运行时间的增加，密封间隙会越来越大，空气预热器的漏风率也会越来越大。为了减少漏风量，目前较推行双密封结构，即，增加仓隔板的块数，使每个扇形板下有两道径向密封，提高密封效果，但该密封仍属于弹性较差的直板密封片与密封面接触，自动补偿能力较差，密封间隙的预留仍然主要靠理论计算，无法自补偿转子的热变形、摆动以及振动等原因造成的密封间隙增大，不能解决密封片磨损和密封片刮蹭脱落等间隙无规则变化问题。为了弥补现有板式接触密封间隙调节能力的不足，一些文献报道了控制调节间隙的密封技术，如：弹簧控制补偿密封装置(见CN200410009008.0)、传感器控制调节间隙装置等，但是这些装置增加了密封结构的复杂性。

发明内容：

本发明克服了上述空气预热器密封装置的不足，将刷式密封应用于转筒径向密封、轴向密封和环向密封，该密封装置具有较强自动补偿密封间隙能力，可以有效地自动补偿由于回转式空气预热器的蘑菇变形等造成的无规则密封间隙变化，达到无间隙密封；从而提供了一种热效率高、漏风率低，整体运行更为经济的回转式空气预热器。

本发明的回转式空气预热器主要包括：绕中心筒转动的转筒，转筒上有若干径向仓隔板，转筒外套装有预热器固定外壳，沿转筒的径向上、下对称地装有固定的扇形板，转筒与仓隔板、固定外壳之间装有密封装置，其特征在于，所述的密封装置是：在转筒的每个径向仓隔板与扇形板之间的径向、转筒的外缘与固定外壳之间的轴向以及转筒上、下表面外圆周与固定外壳的之间的环向装有刷式密封。

上述的刷式密封是在转筒的每个径向仓隔板的上、下都装有径向密封刷，转筒的外缘装有轴向密封刷，转筒上、下表面外圆周的旁路装有环向密封刷，密封刷的自由端刷毛分别与扇形板和预热器外壳的密封面始终接触，且始终保持间隙为零。

上述密封刷自由端的刷毛与扇形板和预热器外壳的密封面接触时留有过盈量，并且沿转子的旋转方向上，密封刷的刷毛呈钝角倾斜。以便转筒冷、热态蘑菇变形时，刷毛可弯曲或弹回，且保持密封间隙始终为零，同时可以减少刷毛的磨损。为保证刷毛的倾斜，可以使刷毛沿转筒的旋转方向呈钝角倾斜固定在刷体上。亦可以在密封刷体固定安装时，使其沿转筒的旋转方向倾斜一定角度。

上述的密封刷包括：用于夹紧刷毛的夹紧件，固定刷子的刷体，芯线及搭在芯线上的刷毛，刷体沿径向、轴向和环向分别固定在仓隔板、转筒外缘及转筒上、下两面外圆周的环向上。

上述的刷毛是一束捆扎在一起的高密集度、按一定方向排列的耐热纤维，优选金属丝或碳纤维。

上述扇形板始终保持与2个以上的径向仓隔板上的密封刷保持接触。

本发明的效果：本发明采用刷式密封来替代传统的空气预热器的迷宫密封片，刷毛自由端与密封表面始终接触，并始终保持间隙为零，更容易适应由于蘑菇变形、制造误差、转筒晃、摆动、振动等原因造成的密封间隙无规律变化，实现了空气预热器在运行中的无间隙密封，明显降低了漏风量，此外刷毛按一定钝角倾斜，不但减少刷毛的磨损，延长密封件的寿命，且更充分发挥了刷式密封件良好的自动补偿密封间隙能力，本发明的泄漏量是迷宫密封片的1/5～1/10，使泄漏损失大幅度下降，且结构简单，施工实施改造容易。

附图的说明

图1为本发明回转式空气预热器结构示意简图

图2为图1的剖视图

图3为本发明密封刷的立体图

图4为本发明径向密封的示意图

图5为本发明轴向密封的示意图。

具体实施方式：

本发明的回转式空气预热器主体结构如图1、图2所示，绕中心筒转动的转筒1，转筒外套装的预热器外壳2，其中转筒由轴3、中心筒4、外圆筒5、仓隔板6以及传热部件等组成，转筒中心筒4与外圆筒5之间固定连接若干径向仓隔板6，把整个转筒均匀地分成若干扇形仓格，沿转筒的径向上、下对称地有扇形板7，固定安装在固定外壳与中心筒之间，扇形板根据分仓数而定，图1所示为二分仓回转式空气预热器，转筒沿半径有两对扇形板(4块)，在每个仓隔板6上、下的径向固定有径向密封刷8、转筒外缘14的轴向以及转筒外整个外圆环向分别固定有轴向密封刷9和环向旁路密封刷15，密封刷的自由端分别与扇形板7和预热器外壳2的密封面呈一定钝角相接触，并且始终保持间隙为零。

为了强化密封，可以根据回转式空气预热器的直径大小设计加大仓隔板的密度，使预热器在运行过程中，固定扇形板同时与2个以上的径向仓隔板上的密封刷接触，形成多层密封。

上述的密封刷如图3所示，包括：用于夹紧刷毛的夹紧件10，固定刷子的刷体11，芯线12及搭在芯线上的刷毛13，刷体11沿径向和轴向分别固定在仓隔板和转筒外壳的外缘14上。刷毛是一束捆扎在一起的高密集度、按一定方向排列的圆形截面金属丝或碳纤维，优选具有较强耐热和耐磨性能的碳纤维。

上述密封刷自由端的刷毛与扇形板和预热器外壳的密封面始终接触并留有过盈量，同时密封刷的刷毛在沿转筒的旋转方向上，还要呈一定钝角倾斜，以适应转筒冷、热态蘑菇变形时，刷毛可弯曲或弹回，且保持密封间隙始终为零，同时可以减少刷毛的磨损。为保证刷毛的倾斜，可以在加工密封刷时，将刷毛时将其沿转筒的旋转方向呈一定钝角倾斜固定在刷体上，亦可以在固定安装密封刷体时，使其沿转筒的旋转方向倾斜一定角度。

本发明的密封装置原理：如图1、图4、图5所示，烟气由上向下流动，空气由下向上流动。当转筒转动时，安装在转筒上的径向密封刷8、轴向密封刷9和环向密封刷15分别与扇形板7和预热器外壳2上相应的密封表面接触，实现零间隙密封要求。

安装时，为保证密封刷的自由端始终与扇形板和预热器外壳密封面接触，即密封间隙始终为零，密封刷自由端相对密封表面留有过盈量。并且沿转筒的旋转方向上，密封刷的刷毛要有一钝角倾斜角度，这样在转筒发生变形时刷毛随之发生规则弹性变形，而不会离散变形，增强密封性能，减轻密封刷在与回转外壳接触时的相互摩擦。

在径向密封结构中，转筒受热会产生蘑菇变形，密封刷便会随之变形，当间隙减小时，刷毛弯曲；当间隙增大时，刷毛伸直，此过程中密封刷自由端与扇形板始终接触，保持间隙为零，以达到良好密封的目的。如图4中，箭头方向为转筒旋转方向，径向密封刷8A处于变形量较大的时刻，此时间隙较小；当间隙变大时，密封刷伸直，成为密封刷8B的状态，在整个的过程中，密封刷始终与扇形板7保持接触。在轴向密封结构中，由于转筒外圆周的圆度及预热器外圆周的圆度存在偏差，因此转筒外圆周与预热器外圆周的间隙不是一个定值，某个位置的间隙小，某个位置的间隙大，在间隙小的位置，刷毛的弯曲变形量大；在间隙大的位置，刷毛的弯曲变形量小，但始终保持密封间隙为零。如图5所示，箭头方向为转筒旋转方向，转筒外圆筒5与预热器外壳2的间隙很大时，密封刷9A的变形量较小；当间隙很小时，密封刷9B的变形量较大。这样，当转筒转动时，密封刷的变形量不断的变化，但密封刷始终与弧形的预热器外壳2相接触，并保持密封间隙为零，这样可以有效地防止空气漏入烟气之中，起到很好的密封作用。

本发明的高效低漏风回转式空气预热器，应用刷式密封装置有效地克服了传统密封片固定式密封装置预留密封间隙，且间隙不易调整的缺点，使密封间隙无论在冷态还是在热态，都能始终保持为零，从而使漏风率始终保持在很低的水平。经测试本发明的泄漏量是传统迷宫密封片的1/5～1/10，明显降低了运营能耗和成本。此外，本发明结构简单、便于维修。

Claims (6)

1、一种带有刷式密封装置的回转式空气预热器，主要包括：绕中心筒转动的转筒，转筒上有若干径向仓隔板，转筒外套装有预热器固定外壳，沿转筒的径向上、下对称地固定有扇形板，转筒与扇形板、固定外壳之间装有密封装置，其特征在于，所述的密封装置是：在转筒的每个径向仓隔板与扇形板之间的径向，转筒的外缘与固定外壳之间的轴向，以及转筒上、下表面外圆周与固定外壳的之间的环向装有刷式密封。

2、根据权利要求1所述的回转式空气预热器，其特征在于：刷式密封是在转筒的每个径向仓隔板的上、下两面都装有径向密封刷，转筒的外缘装有轴向密封刷，转筒上、下表面的外圆周装有环向密封刷，密封刷的自由端刷毛分别与扇形板和预热器外壳的相应密封面始终接触，即始终保持间隙为零。

3、根据权利要求1所述的回转式空气预热器，其特征在于：密封刷自由端的刷毛与扇形板和预热器外壳的密封面接触时留有过盈量，并且沿转子的旋转方向，密封刷的刷毛呈钝角倾斜。

4、根据权利要求1所述的回转式空气预热器，其特征在于：密封刷包括：用于夹紧刷毛的夹紧件，固定刷毛的刷体，芯线及搭在芯线上的刷毛，刷毛沿转筒的旋转方向呈钝角倾斜固定在刷体上。

5、根据权利要求1所述的回转式空气预热器，其特征在于，刷毛是一束捆扎在一起的高密集度排列的金属丝或碳纤维。

6、根据权利要求1所述的回转式空气预热器，其特征在于，每块扇形板同时与2个以上的径向仓隔板上的密封刷保持接触。

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