CN106287790A - 回转式空气预热器及其密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锅炉的热交换设备技术领域，尤其是涉及一种回转式空气预热器及其密封结构。其包括浮动气囊、气囊固定装置和气压控制装置；所述气囊固定装置与所述浮动气囊固定连接，用于将所述浮动气囊固定设置在回转式空气预热器的扇形板上；所述气压控制装置与所述浮动气囊连通，用于控制所述浮动气囊的压力。本发明提供的回转式空气预热器，通过浮动气囊对空气预热器的扇形板和转子之间进行密封，其通过气压控制装置对浮动气囊的压力进行调整，进而能够及时跟进压力的变化进行调整，进而保证密封效果，同时，由于浮动气囊固定在扇形板上，是固定不动的，进而能够有效的保证密封效果以及使用寿命。

Description

回转式空气预热器及其密封结构

技术领域

本发明涉及锅炉的热交换设备技术领域，尤其是涉及一种回转式空气预热器及其密封结构。

背景技术

回转式空气预热器是一种用于火电厂大型锅炉的热交换设备，它利用锅炉烟气的热量来加热燃烧所需的空气，以此来提高锅炉的效率。

在热态运行状态下，空气预热器各部件均会因受热而发生膨胀，转子会变成蘑菇状，转子和扇形板、弧形板之间的间隙会变化，大部分间隙都会变小。热态运行状态下，如果间隙过大，将导致空气预热器漏风率很大，如果过小，将可能导致空气预热器卡死。空气预热器的漏风率是影响锅炉运行效率的重要因素，所以空气和烟气之间的密封，显得尤为重要，空气预热器的密封技术，也是各空气预热器厂家的核心技术之一。

各发电集团，将控制空预器漏风率、空预器换热效率作为考核旗下电厂的主要节能指标之一。所以，各电厂纷纷投资进行空预器改造，将空预器改造作为提高锅炉效率，降低能耗的主要手段之一。

根据数据对比，进行空预器改造后，将大大降低厂用电率，提高锅炉效率。一台30万千瓦机组，节煤和电的费用为每年200万以上，如果再加上出力增加而提高的发电收益，改造一台机组的空预器，每年可增加的收益非常显著。正因为如此，近年来，各发电企业纷纷投入资金进行空预器改造。

目前市场上，回转式空气预热器密封装置主要采用以下几种形式：

1、可调式密封。

这是最早由几大锅炉厂引进的国外技术，也是国内最常见的一种密封方式。扇形板和弧形板是可以通过自动或手动调整的，其中顶部扇形板大多可以自动调整。在回转式空气预热器上安装有扇形板调整执行机构，并且在扇形板附近装有间隙监测装置，当热态下间隙发生改变时，将间隙变化信号反馈至执行机构，执行机构动作，根据反馈信息调整扇形板，从而使间隙达到最佳状态。这种密封方式原理应该是不错的，有部分电厂也能正常运行多年，且性能不错。但是，其缺点是：结构复杂，对运行要求高，可靠性不好，维护费费用高。国内很多电厂对设备了解不透，运行经验不足，加上维护不好，在运行一段时间后，漏风率普遍偏高，有些甚至在运行初期即出现漏风偏高。哈锅、上锅、东锅等企业生产的空预器主要采用这种技术，由于维护要求高，调节部分存在漏风，这种密封技术很少在改造上使用，主要应用于与锅炉配套的新空预器上。

2、固定式密封(VN密封)。

其主要特点是：1、双密封，即密封片在扇形板处形成2道密封；2、精确设定冷态间隙。根据回转式空气预热器运行参数，预先计算出热态下密封片和扇形板、弧形板之间的膨胀间隙，在安装时预留出来，以保证热态运行时膨胀以后达到最佳的密封状态。由于转子上的密封片跟扇形板、弧形板之间的冷态间隙是转子与扇形板、空气预热器顶底结构之间的“热膨胀差”，计算和调整方法复杂，施工要求严格。

3、接触式(弹片式)密封。

密封片用弹性材料制作，以保证间隙改变时仍能很好地贴合静态密封面，保证密封。北京华能达、德国巴克杜尔公司采用此种密封方式。华能达采用的是密封合页加弹簧的方式，而巴克杜尔采用的是蛇形弹性密封片的方式，二者原理差不多。

4、刷式汽封。

密封片采用金属钢丝刷，利用空气在钢丝之间的旋流形成密封。

5、疏导式密封。

这种密封方式的基本原理是使漏向烟气的空气回流到二次风，特点是漏风率在负荷变化时能始终控制在设定范围内，无后续维护，现已和哈锅预热器公司技术融合形成哈锅新的、第五代空预器系列产品，空气预热器平均漏风率为3.5％以下,且长期保持此漏风率指标，对广大的使用单位以及行业都具有重要的意义和示范作用。

6、自适应式密封。

自适应式密封是一种新型的密封方式，目前尚未大面积推广，相关技术已申请国家专利。

它的基本原理是：利用一种铰链结构，在初次运行时，密封片随着转子的变形发生偏转，直至刚好与扇形板、弧形板接触为止，并保持在这一状态。

从以上几种常用密封方式来看，只考虑径向密封片改造或通过移动(热膨胀)扇形板来控制密封间隙减小，从而达到密封的目的。这样的调整方式，由于密封装置在持续转动，进而容易出故障，使用寿命较短。

发明内容

本发明的目的在于提供回转式空气预热器，以解决现有技术中存在的技术问题。

本发明提供的回转式空气预热器，包括浮动气囊、气囊固定装置和气压控制装置；

所述气囊固定装置与所述浮动气囊固定连接，用于将所述浮动气囊固定设置在回转式空气预热器的扇形板上；

所述气压控制装置与所述浮动气囊连通，用于控制所述浮动气囊的压力。

进一步的，所述气压控制装置为罗茨风机。

进一步的，所述浮动气囊为双层结构；

所述浮动气囊的内层为橡胶材料，外层为耐高温的氟橡胶材料。

进一步的，所述浮动气囊的内层和所述浮动气囊的外层之间设置有帘线。

进一步的，所述浮动气囊内的气压为0.5-1MPa。

进一步的，所述浮动气囊与所述气压控制装置之间密封连接。

进一步的，所述气囊固定装置包括固定杆和固定环；

所述固定环套设在所述浮动气囊上；

所述固定杆的一端与所述固定环固定连接,能够通过另一端将浮动气囊固定设置在扇形板上。

进一步的，所述固定杆的另一端上设置有外螺纹。

进一步的，所述浮动气囊靠近所述固定杆的一侧的材料为尼龙,远离所述固定杆的一侧的材料为氟橡胶。

本发明还提供了一种回转式空气预热器，其包括空气预热器本体和上述任一项所述的密封结构；

所述空气预热器使用所述密封结构对转子和扇形板之间进行密封。

本发明提供的回转式空气预热器，通过浮动气囊对空气预热器的扇形板和转子之间进行密封，其通过气压控制装置对浮动气囊的压力进行调整，进而能够及时跟进压力的变化进行调整，进而保证密封效果，同时，由于浮动气囊固定在扇形板上，是固定不动的，进而能够有效的保证密封效果以及使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的回转式空气预热器的密封结构的主视图；

图2为图1所示的回转式空气预热器的密封结构的使用状态参考图。

附图标记：

1：扇形板 2：转子 3：浮动气囊

4：固定环 5：固定杆 6：螺母

7：气压控制装置 8：密封片

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明提供了一种回转式空气预热器的密封结构，包括浮动气囊3、气囊固定装置和气压控制装置7；

所述气囊固定装置与所述浮动气囊3固定连接，用于将所述浮动气囊3固定设置在回转式空气预热器的扇形板1上；

所述气压控制装置7与所述浮动气囊3连通，用于控制所述浮动气囊3的压力。

将浮动气囊3设置在回转式空气预热器的转子2和扇形板1之间,且通过气囊固定装置固定在扇形板1上。

浮动气囊3就是在一个密封的容器中充入压缩气体，利用气体的可压缩性来实现类似弹簧作用的。这种浮动气囊3的刚度是可变的，作用在浮动气囊3上的载荷增加时，容器内的定量气体受压缩，气压升高，则浮动气囊3的刚度增大。反之，当载荷减少时，浮动气囊3内的气压下降，刚度减小。这样，浮动气囊3就具有了理想的弹性特性。

使用浮动气囊3有很多的优点，如：可以控制浮动气囊3的伸缩弹性系数；可调节负荷承载能力；容易实现的高度控制；减小摩擦；符合变化，但自然频率基本不变。

利用气囊上述优点，在扇形板1上加装气囊后，径向密封片在通过气囊处密封时会随着气囊的弹性自动与密封片保持亲密接触，保证密封效果。

在需要进行密封的时候，通过气压控制装置7给浮动气囊3充气，使浮动气囊3膨胀后，充斥转子2与扇形板1之间，由于受到气压的影响，扇形板1与浮动气囊3之间、转子2与浮动气囊3之间均无间隙，进而保证了转子2与扇形板1之间的密封性能。

优选的实施方式为，所述气压控制装置7为罗茨风机。

罗茨风机由机壳、墙板、叶轮、进出口消声器等4大部分组成。

机壳：主要用来支撑墙板、叶轮、消声器和固定的作用；墙板：主要用来连接机壳与叶轮，并支撑叶轮的旋转，以及起到端面密封的效果；叶轮：是罗茨风机的旋转部分，分两叶和三叶，但由于三叶的比两叶的出气脉动小、噪声小，运转平稳等很多优点，已逐渐代替两叶罗茨风机；消声器：用减小罗茨风机的进、出由于气流脉动产生的噪音。

罗茨风机是容积式风机的一种，有两个三叶叶轮在由机壳和墙板密封的空间中相对转动，由于，每个叶轮都是采用渐开线，或是外摆线的包络线为叶轮加工型线，每个叶轮的三个叶片是完全相同，同时两个叶轮也是完全相同的，这样就大大降低了加工难度。叶轮在加工时采用数控设备，保证了两个叶轮在中心距不变情况.下，不管两个叶轮旋转到什么位置,都能保持一定的极小间隙,保证气体的泄露在允许范围内。

两个叶轮相向转动，由于叶轮与叶轮，叶轮与机壳，叶轮与墙板之间的间隙极小，从而使进气口形成了真空状态，空气在大气压的作用下进入进气腔，然后，每个叶轮的其中两个叶片与墙板、机壳构成了一个密封腔，进气腔的空气在叶轮转动的过程中，被两个叶片所形成密封腔不断地带到排气腔，又因为排气腔内的叶轮是相互啮合的，从而把两个叶片之间的空气挤压出来，这样连续不停的运转，空气就源源不断地从进气口输送到出气口，这就是罗茨风机的整个工作过程。

由于采用了三叶转子2结构形式及合理的壳体内进出风口处的结构，所以风机振动小，噪声低；叶轮和轴为整体结构且叶轮无磨损，风机性能持久不变，可以长期连续运转；风机容积利用率大，容积效率高，且结构紧凑，安装方式灵活多变；轴承的选用较为合理，各轴承的使用寿命均匀，从而延长了风机的寿命；风机油封选用进口氟橡胶材料，耐高温，耐磨，使用寿命长。

基于上述原因，本实施例中采用罗茨风机作为气压控制装置7来对浮动气囊3内的气压进行控制。

需要指出的是，在本实施例中采用了罗茨风机作为气压控制装置7，但气压控制装置7不仅仅局限于使用罗茨风机，其还可以是其他的装置，如可以是使用气泵等，也就是说，其只要能够给浮动气囊3提供所需的气压，使其能够将扇形板1与转子2之间进行密封即可。

优选的实施方式为，所述浮动气囊3为双层结构；

所述浮动气囊3的内层为橡胶材料，外层为耐高温的氟橡胶材料。

将浮动气囊3设置为双层结构，内层使用气密性的橡胶制成，来保证浮动气囊3的气密性，进而保证浮动气囊3对扇形板1与转子2之间的密封性。

将浮动气囊3的外层使用耐高温的氟橡胶材料，能够在浮动气囊3与转子2之间进行摩擦而升温时，保证浮动气囊3的安全性以及使用寿命。

需要指出的是，在本实施例中，浮动气囊3为双层结构，但其不仅仅局限于双层结构，其还可以是三层、四层，甚至更多层数的结构，其只要在最外层设置有耐高温的材料，且其他层能够保证浮动气囊3的气密性即可。

优选的实施方式为，所述浮动气囊3的内层和所述浮动气囊3的外层之间设置有帘线。

在本实施例中，在浮动气囊3的内层和外层之间设置了帘线，通过帘线来保证浮动气囊3的强度，进而保证了浮动气囊3的使用寿命。

优选的实施方式为，所述浮动气囊3内的气压为0.5-1MPa。

经过多次的实验和研究，浮动气囊3内的气压值在0.5-1MPa之间为最佳，能够既保证了浮动气囊3的使用寿命，又保证了扇形板1与转子2之间的密封性能。

优选的实施方式为，所述浮动气囊3与所述气压控制装置7之间密封连接。

在浮动气囊3与气压控制装置7之间进行密封连接，保证浮动气囊3内的气体不会发生泄漏，进而不会影响到扇形板1与转子2之间的密封性能。

优选的实施方式为，所述气囊固定装置包括固定杆5和固定环4；

所述固定环4套设在所述浮动气囊3上；

所述固定杆5的一端与所述固定环4固定连接,能够通过另一端将浮动气囊3固定设置在扇形板1上。

在本实施例中，气囊固定装置包括固定杆5和固定环4，使用固定环4将浮动气囊3进行固定，即将浮动气囊3设置在固定环4中间，给浮动气囊3施加气压时，浮动气囊3与固定环4接触，被固定环4固定。

固定环4的侧壁上与固定杆5的一端固定连接，固定连接的方式可以是焊接，也可以是一体成型等，其只要能够保证固定环4与固定杆5之间的连接强度，且不会对浮动气囊3造成破坏或影响即可。

优选的实施方式为，所述固定杆5的另一端上设置有外螺纹。

在本实施例中，固定杆5的另一端设置有外螺纹，此时，在扇形板1上打孔，具有外螺纹的一端通过扇形板1上的通孔进入到扇形板1的另一端，之后使用螺母6与外螺纹配合，将固定杆5固定设置在扇形板1上。

优选的实施方式为，所述浮动气囊3靠近所述固定杆5的一侧的材料为尼龙,远离所述固定杆5的一侧的材料为氟橡胶。

浮动气囊3靠近转子2的一端由于需要与转子2进行接触，而转子2在工作状态时，始终在转动，会与浮动气囊3产生摩擦，进而会使浮动气囊3的表面温度升高，也就有可能会影响到浮动气囊3的使用寿命。

而浮动气囊3的另一端，由于是固定不动的，因此，其温度不会太高，进而不需要进行耐高温处理，但是由于其始终固定不动，就容易被环境所腐蚀，进而影响到浮动气囊3的使用寿命。

为解决上述问题，在本实施例中，将浮动气囊3靠近和远离转子2的两侧分别使用了耐高温的氟橡胶材料和耐腐蚀的尼龙材料进行生产制作，进而保证了浮动气囊3的使用寿命。

本发明还提供了一种回转式空气预热器，其包括空气预热器本体和上述任一项所述的密封结构；

所述空气预热器使用所述密封结构对转子2和扇形板1之间进行密封。

在本发明中，浮动气囊3在扇形板1上采用分段布置，每段不超过1米长，可以按原设计径向密封片长度进行设计安装。浮动气囊3固定在扇形板1上的金属支架可以在加工时形成一体，在扇形板1上直接钻孔进行安装。下部与转子2接触的部分使用薄白钢板，与转子2上的密封片8接触，起到防磨作用。浮动气囊3供气装设专门的风机，并按照空预器电流进行气压调整和程序控制。浮动气囊3的宽度可通过两组密封片，长度按不超过1米，高度根据各台空预器密封片调整高度确定。

本发明提供的回转式空气预热器，通过浮动气囊3对空气预热器的扇形板1和转子2之间进行密封，其通过气压控制装置7对浮动气囊3的压力进行调整，进而能够及时跟进压力的变化进行调整，进而保证密封效果，同时，由于浮动气囊3固定在扇形板1上，是固定不动的，进而能够有效的保证密封效果以及使用寿命。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种回转式空气预热器的密封结构，其特征在于，包括浮动气囊、气囊固定装置和气压控制装置；

所述气囊固定装置与所述浮动气囊固定连接，用于将所述浮动气囊固定设置在回转式空气预热器的扇形板上；

所述气压控制装置与所述浮动气囊连通，用于控制所述浮动气囊的压力。

2.根据权利要求1所述的回转式空气预热器的密封结构，其特征在于，所述气压控制装置为罗茨风机。

3.根据权利要求1或2所述的回转式空气预热器的密封结构，其特征在于，所述浮动气囊为双层结构；

所述浮动气囊的内层为橡胶材料，外层为耐高温的氟橡胶材料。

4.根据权利要求3所述的回转式空气预热器的密封结构，其特征在于，所述浮动气囊的内层和所述浮动气囊的外层之间设置有帘线。

5.根据权利要求1所述的回转式空气预热器的密封结构，其特征在于，所述浮动气囊内的气压为0.5-1MPa。

6.根据权利要求1所述的回转式空气预热器的密封结构，其特征在于，所述浮动气囊与所述气压控制装置之间密封连接。

7.根据权利要求1所述的回转式空气预热器的密封结构，其特征在于，所述气囊固定装置包括固定杆和固定环；

所述固定环套设在所述浮动气囊上；

所述固定杆的一端与所述固定环固定连接,能够通过另一端将浮动气囊固定设置在扇形板上。

8.根据权利要求7所述的回转式空气预热器的密封结构，其特征在于，所述固定杆的另一端上设置有外螺纹。

9.根据权利要求7所述的回转式空气预热器的密封结构，其特征在于，所述浮动气囊靠近所述固定杆的一侧的材料为尼龙,远离所述固定杆的一侧的材料为氟橡胶。

10.一种回转式空气预热器，其特征在于，包括空气预热器本体和上述1-9任一项所述的密封结构；

所述空气预热器使用所述密封结构对转子和扇形板之间进行密封。