CN107166038B - 一种用于回转式空气预热器的防漏风结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及回转式空气预热器领域，公开了一种用于回转式空气预热器的防漏风结构。通过该防漏风结构，可利用径向密封片始终处于刚性悬挂状态的特点，使径向密封片不会因转子径向分隔板的下垂变形而下移，由此可以自适应地弥补在热态时出现的类似三角形漏风区域(任意角度)，进而最大限度地减小回转式空预器在热态“蘑菇状”变形后的密封间隙值，有效降低空预器的热态径向漏风率。此外，所述防漏风结构还具有使用寿命长、相关组件不易损伤、结构简单、可靠性高、改装方便、成本低廉和易于实现等优点，便于实际推广和应用。

Description

一种用于回转式空气预热器的防漏风结构

技术领域

本发明涉及回转式空气预热器领域，具体地，涉及一种用于回转式空气预热器的防漏风结构。

背景技术

回转式空气预热器是一种主要用于火电厂的烟气与空气换热设备，其一般有以下几种形式：两分仓空气预热器——该型式空气预热器的受热面分为两个仓格，即风仓和烟气仓；三分仓空气预热器——该型式空气预热器的受热面分为三个仓格，即一次风仓、二次风仓和烟气仓；四分仓空气预热器——该型式空气预热器的受热面分为四个仓格，即两个二次风仓、一个一次风仓和一个烟气仓。

回转式空气预热器存在着不同的仓格，仓格中分别通过烟气、一次风和二次风，其工作原理是：通过旋转带动各个仓格中的受热面也旋转,同时分别依次通过烟气、一次风和二次风，将烟气中的热量传送到受热面，待该受热面旋转到一次风和二次风仓格时受热面将热量传递给一次风和二次风，由此完成了热量从烟气到一次风和二次风的交换。由于烟气、一次风和二次风的压力不同，因此存在着高压侧的一次风和二次风向低压侧的径向烟气泄漏问题，由此将导致本应该进入锅炉进行燃烧的部分空气在空气预热器中“短路”了，直接从烟气中又排放到大气中，进而造成一次风机，二次风机和引风机的容量增加，使得这些风机的电耗增加，浪费了电能。特别是在热状态下，转子会变成蘑菇状，即在高温状态时，由于径向分隔板的刚性会降低，将导致径向分隔板外侧因自重而向下变形，并在径向分隔板与扇形板之间出现了一个类似三角形的漏风区域，使得热端的径向漏风情况更加严重。

为了缓解回转式空气预热器的径向漏风问题，目前主要采用如下三种径向密封方式。

(1)弹性接触式密封，即在空预器“冷态”时将控制密封片升降的弹簧压缩一定行程(或者将柔性材质的密封片预设一个低于回转式空预器转子热态膨胀量2～3mm的间隙)，而当回转式空预器转子热态“蘑菇状”变形后，弹簧(或者柔性材质的密封片)的弹性变形来弥补漏风间隙。此类技术最大的缺陷就是会加剧空预器扇形板的磨损，大大降低了扇形板的使用寿命，通过牺牲扇形板的寿命来保障漏风率。此外，柔性材质的密封片虽然不会大大降低扇形板的使用寿命，但是根据柔性材质的特性，密封片都很薄，长时间的高温环境下的疲劳碰撞以及高流速的粉尘冲刷下，寿命也大大减少，只能通过非常优异的材料来改善寿命问题，并不能解决问题。因为密封片非常薄，材料物理特性也比较好，一旦发生损坏，容易形成异物，刮坏其余好的密封片，突然加大回转式空预器的漏风率，影响机组安全运行。

(2)自补偿接触式密封，即通过单独的膨胀组件，在回转式空预器转子热态时，根据温度变化引起膨胀组件的自补偿密封片升高，但是在回转式空预器转子还未发生变形时，无法延迟膨胀组件而引起的升高，会使加剧密封片的磨损或者损坏。同时，由于膨胀组件的“自补偿密封片”比较薄，一般低于0.5mm。自补偿密封片升高后，无法抵抗回转式空预器一次风侧和烟气侧高达12KPA的压差，而发生弹性变形，最终达不到降低漏风间隙的目的。

非接触式密封,顾名思义，“非接触式”就是在转子径向分隔板2上固定密封片13，并使固定密封片13与扇形板3的底面不发生接触，如图1所示。在空预器“冷态”时对各向密封进行预留合适的间隙，如图1中的(a)所示，这样在回转式空预器转子热态时，密封片始终不和扇形板发生接触。但是固定密封片13依然会跟随转子径向分隔板2的“蘑菇状”变形而加大漏风间隙，如图1中的(b)所示，最终无法将漏风率降低到一个比较低的值。

发明内容

针对现有在回转式空气预热器中各种径向密封方式所存在的密封组件易损伤和热态漏风率居高不下的问题，本发明提供了一种用于回转式空气预热器的新型防漏风结构。

本发明采用的技术方案,提供了一种用于回转式空气预热器的防漏风结构，包括转子中心轴、转子径向隔板和扇形板，还包括中心筒密封圈、圆弧形导轨、径向刚性梁和径向密封片；所述中心筒密封圈固定地套在所述转子中心轴的顶部，所述圆弧形导轨悬挂在所述扇形板的底面上，且使所述圆弧形导轨与所述转子中心轴同轴；所述径向刚性梁的第一端固定连接在所述中心筒密封圈的外壁面上，所述径向刚性梁的第二端与所述圆弧形导轨滑动配合；所述径向密封片的上部与所述径向刚性梁固定连接，所述径向密封片的径向内侧端下部与所述转子径向隔板活动铰接。

优化的，所述圆弧形导轨包括圆弧形悬挂件和圆弧形限位圆钢，其中，所述圆弧形悬挂件的横截面呈“匚”型结构，且使该“匚”型结构的开口朝向所述径向刚性梁；所述圆弧形限位圆钢固定在所述圆弧形悬挂件的底部内侧面上。

进一步优化的，所述径向刚性梁的第二端通过滚动轴承结构与所述圆弧形导轨滑动配合，其中，所述滚动轴承结构包括轴承内圈、滚动体和轴承外圈，所述轴承内圈位于所述圆弧形限位圆钢的内侧，所述滚动体位于所述圆弧形限位圆钢的上侧，所述轴承外圈位于所述圆弧形限位圆钢的外侧；所述径向刚性梁的第二端固定连接在所述轴承内圈的内壁面上。详细优化的，所述滚动轴承结构向内倾斜设置，且使倾斜角度θ介于0～15度之间。所述滚动体为石墨滚轮。

优化的，还包括与所述转子中心轴同轴的刚性环；所述径向密封片的径向外侧端固定连接所述刚性环。

优化的，还包括导向压板和导向支座板，其中，所述导向支座板的横截面呈型结构；所述导向压板和所述导向支座板的下部分别固定在所述转子径向隔板的第一侧面上；所述径向刚性梁间隙配合地嵌在所述导向压板与所述导向支座板的上部之间。

优化的，还包括密封压板和固定密封片，其中，所述密封压板和所述固定密封片固定在所述转子径向隔板的第二侧面上。进一步优化的，当包括导向压板时，所述导向压板的上部呈倒“L”型结构，且使所述导向压板的顶端与所述固定密封片相抵。

优化的，所述径向刚性梁为中空结构，且在其内部设有若干片横向加强筋板。

综上，采用本发明所提供的用于回转式空气预热器的防漏风结构，具有如下有益效果：(1)通过该防漏风结构，可利用径向密封片始终处于刚性悬挂状态的特点，使径向密封片不会因转子径向分隔板的下垂变形而下移，由此可以自适应地弥补在热态时出现的类似三角形漏风区域(任意角度)，进而最大限度地减小回转式空预器在热态“蘑菇状”变形后的密封间隙值，有效降低空预器的热态径向漏风率，通过测试，在回转式空预器正常运行条件下：对于300MW机组，在采用该防漏风结构后，能将满负荷时回转式空预器的漏风率降低至5.5％以下，对于600MW机组，在采用该防漏风结构后，能将满负荷时回转式空预器的漏风率降低至5％以下，对于1000MW机组，在采用该防漏风结构后，能将满负荷时回转式空预器的漏风率降低至4.5％以下；(2)由于径向刚性梁在转动平面内始终水平，可确保径向密封片的顶端始终不与扇形板的底面接触，避免相互磨损，在空预器吹灰系统正常运行条件下，可使其使用寿命大于一个大修期(5年)，只需在中途每两年检查更换局部易损件，降低了维护的工作量及使用寿命，无任何运行成本；(3)由于径向刚性梁的存在，可使径向密封片不会因相邻两仓室间的高压差而出现破损现象，避免引发机械故障；(4)通过径向刚性梁的均衡上拉作用，可确保密封片在热态时且在任何负荷下都能与上方扇形板间维持一个很小的漏风间隙，可适应当前锅炉机组负荷普遍较低的市场背景，即在低负荷时也能明显降低回转式空预器的低漏风率；(5)在锅炉机组其它条件不变的前提下，在回转式空预器漏风率降低后，一次风机、送风机的进入回转式空预器入口的风量减少，使得一次风机、送风机的电流下降，而回转式空预器出口烟道也因为一次风侧和二次风侧漏风的减少，回转式空预器烟气出口烟气量也降低，引风机的电流也会随着下降，利于节省电能开销；(6)由于烟气排放量的减少，直接减少了排烟热的损失，提高了锅炉的热效率，同时还减轻了锅炉尾部冲刷，每年可减少不少的维护费用，而随着空预器下游烟气量的减少，又可降低除尘器、脱硫系统的运行负荷及运行成本，易于达到国家节能或减排指标，利于环保；(7)所述防漏风结构还具有结构简单、可靠性高、改装方便、成本低廉和易于实现等优点，便于实际推广和应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是现有采用非接触式密封方式的防漏风结构在冷态和热态情况下的对比示意图。

图2是本发明提供的防漏风结构的局部横截面结构示意图。

图3是本发明提供的防漏风结构的俯视结构示意图。

图4是本发明提供的防漏风结构的局部A-A视角结构示意图。

图5是本发明提供的防漏风结构在冷态和热态情况下的对比示意图。

上述附图中：1、转子中心轴 2、转子径向隔板 3、扇形板 4、中心筒密封圈 5、圆弧形导轨 501、圆弧形悬挂件 502、圆弧形限位圆钢 6、径向刚性梁 7、径向密封片 801、轴承内圈 802、滚动体 803、轴承外圈 9、刚性环 10、导向压板 11、导向支座板 12、密封压板13、固定密封片 14、固定螺栓 15、活动铰接螺栓。

具体实施方式

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明提供的用于回转式空气预热器的防漏风结构。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

实施例一

图2示出了本发明提供的防漏风结构的局部横截面结构示意图，图3示出了本发明提供的防漏风结构的俯视结构示意图，图4示出了本发明提供的防漏风结构的局部A-A视角结构示意图，图5示出了本发明提供的防漏风结构在冷态和热态情况下的对比示意图。

本实施例提供的所述用于回转式空气预热器的防漏风结构，包括转子中心轴1、转子径向隔板2和扇形板3，其特征在于，还包括中心筒密封圈4、圆弧形导轨5、径向刚性梁6和径向密封片7；所述中心筒密封圈4固定地(可以但不限于为过盈配合或焊接方式)套在所述转子中心轴1的顶部，所述圆弧形导轨5悬挂在所述扇形板3的底面上，且使所述圆弧形导轨5与所述转子中心轴1同轴；所述径向刚性梁6的第一端固定连接在所述中心筒密封圈4的外壁面上，所述径向刚性梁6的第二端与所述圆弧形导轨5滑动配合；所述径向密封片7的上部与所述径向刚性梁6固定连接，所述径向密封片7的径向内侧端下部与所述转子径向隔板2活动铰接。

如图2～4所示，在所述防漏风结构中，所述中心筒密封圈4用于紧密套接所述转子中心轴1的顶部，以便与其固定连接的所有径向刚性梁6都随着所述转子中心轴1的旋转而一起同步转动。所述圆弧形导轨5用于在转子外侧支撑所述径向刚性梁6，并确保所述径向刚性梁6能够转动。所述径向刚性梁6用于均衡上拉所述径向密封片7，防止所述径向密封片7随着所述转子径向分隔板2的下垂变形而下移。所述径向密封片7用于与所述转子径向分隔板2一起构成一个完整的分隔板面(用于分隔相邻两仓室)，由于两者是铰接相连的，当所述转子径向分隔板2的外侧下垂变形时，可以通过旋转活动使所述径向密封片7的径向外侧部分不会同步下移，进而可以自适应地弥补在热态时出现的类似三角形漏风区域(任意角度)。

由此通过安装前述防漏风结构，可利用所述径向密封片7始终处于刚性悬挂状态的特点，最大限度地减小回转式空预器在热态“蘑菇状”变形后的密封间隙值，有效降低空预器的热态径向漏风率，通过测试，在回转式空预器正常运行条件下：对于300MW机组，在采用该防漏风结构后，能将满负荷时回转式空预器的漏风率降低至5.5％以下，对于600MW机组，在采用该防漏风结构后，能将满负荷时回转式空预器的漏风率降低至5％以下，对于1000MW机组，在采用该防漏风结构后，能将满负荷时回转式空预器的漏风率降低至4.5％以下。同时由于所述径向刚性梁6在转动平面内始终水平，可确保所述径向密封片7的顶端始终不与所述扇形板3的底面接触，避免相互磨损，在空预器吹灰系统正常运行条件下，可使其使用寿命大于一个大修期(5年)，只需在中途每两年检查更换局部易损件，降低了维护的工作量及使用寿命，无任何运行成本。此外，还由于所述径向刚性梁6的存在，可使所述径向密封片7不会因相邻两仓室间的高压差而出现破损现象，避免引发机械故障，以及通过所述径向刚性梁6的均衡上拉作用，可确保所述径向密封片7在热态时且在任何负荷下都能与上方扇形板3间维持一个很小的漏风间隙，可适应当前锅炉机组负荷普遍较低的市场背景，即在低负荷时也能明显降低回转式空预器的低漏风率。

优化的，所述圆弧形导轨5包括圆弧形悬挂件501和圆弧形限位圆钢502，其中，所述圆弧形悬挂件501的横截面呈“匚”型结构，且使该“匚”型结构的开口朝向所述径向刚性梁6；所述圆弧形限位圆钢502固定在所述圆弧形悬挂件501的底部内侧面上。如图4所示，所述圆弧形悬挂件501用于焊接在所述扇形板3的底面上，将其横截面设为“匚”型结构，可以为所述径向刚性梁6的第二端预留一定的转动间隙空间，防止出现滑动磨损。所述圆弧形限位圆钢502用于对所述径向刚性梁6的第二端起到限位作用，防止出现脱落情况。

进一步优化的，所述径向刚性梁6的第二端通过滚动轴承结构与所述圆弧形导轨5滑动配合，其中，所述滚动轴承结构包括轴承内圈801、滚动体802和轴承外圈803，所述轴承内圈801位于所述圆弧形限位圆钢502的内侧，所述滚动体802位于所述圆弧形限位圆钢502的上侧，所述轴承外圈803位于所述圆弧形限位圆钢502的外侧；所述径向刚性梁6的第二端固定连接在所述轴承内圈801的内壁面上。如图4所示，通过采用滚动轴承结构，可以确保低磨损的滑动效果，延长产品结构的使用寿命。详细优化的，所述滚动轴承结构向内倾斜设置，且使倾斜角度θ介于0～15度之间，作为举例的，如图4所示，在本实施例中，所述倾斜角度θ为8度。详细优化的，所述滚动体802优选为石墨滚轮，由此可利用石墨所具有的耐高温、耐磨、耐腐蚀以及机械强度高、自润滑性能好、抗高温蠕变、摩擦系数小、导热系数高和热膨胀系数低等特点，确保所述滚动本802在高温热态下进行无摩擦滚动。

优化的，还包括与所述转子中心轴1同轴的刚性环9；所述径向密封片7的径向外侧端固定连接所述刚性环9。如图4所示，通过配置所述刚性环9，可以进一步保障各个径向密封片7的可靠性。

优化的，还包括导向压板10和导向支座板11，其中，所述导向支座板11的横截面呈型结构；所述导向压板10和所述导向支座板11的下部分别固定在所述转子径向隔板2的第一侧面上；所述径向刚性梁6间隙配合地嵌在所述导向压板10与所述导向支座板11的上部之间。如图2所示，所述导向压板10和所述导向支座板11用于对所述径向刚性梁6起到一个相对于所述转子径向隔板2的限位作用，进一步确保所述径向刚性梁6和所述转子径向隔板2是同步转动的。

优化的，还包括密封压板12和固定密封片13，其中，所述密封压板12和所述固定密封片13固定在所述转子径向隔板2的第二侧面上。如图2所示，所述密封压板12用于压住所述固定密封片13，确保所述固定密封片13和所述转子径向隔板2是同步转动的。所述固定密封片13和所述径向密封片7一起构成一个双密封结构，进一步提高防漏风效果，同时通过所述密封压板12和所述固定密封片13，还可以保护所述径向密封片7的下部。进一步优化的，为了节省安装组件，并防止所述固定密封片13的上部出现破损，如图2所示，当包括导向压板10时，所述导向压板10的上部呈倒“L”型结构，且使所述导向压板10的顶端与所述固定密封片13相抵。

优化的，所述径向刚性梁6为中空结构，且在其内部设有若干片横向加强筋板601。

本实施例提供的所述用于回转式空气预热器的防漏风结构，具有如下有益效果：(1)通过该防漏风结构，可利用径向密封片始终处于刚性悬挂状态的特点，使径向密封片不会因转子径向分隔板的下垂变形而下移，由此可以自适应地弥补在热态时出现的类似三角形漏风区域(任意角度)，进而最大限度地减小回转式空预器在热态“蘑菇状”变形后的密封间隙值，有效降低空预器的热态径向漏风率，通过测试，在回转式空预器正常运行条件下：对于300MW机组，在采用该防漏风结构后，能将满负荷时回转式空预器的漏风率降低至5.5％以下，对于600MW机组，在采用该防漏风结构后，能将满负荷时回转式空预器的漏风率降低至5％以下，对于1000MW机组，在采用该防漏风结构后，能将满负荷时回转式空预器的漏风率降低至4.5％以下；(2)由于径向刚性梁在转动平面内始终水平，可确保径向密封片的顶端始终不与扇形板的底面接触，避免相互磨损，在空预器吹灰系统正常运行条件下，可使其使用寿命大于一个大修期(5年)，只需在中途每两年检查更换局部易损件，降低了维护的工作量及使用寿命，无任何运行成本；(3)由于径向刚性梁的存在，可使径向密封片不会因相邻两仓室间的高压差而出现破损现象，避免引发机械故障；(4)通过径向刚性梁的均衡上拉作用，可确保密封片在热态时且在任何负荷下都能与上方扇形板间维持一个很小的漏风间隙，可适应当前锅炉机组负荷普遍较低的市场背景，即在低负荷时也能明显降低回转式空预器的低漏风率；(5)在锅炉机组其它条件不变的前提下，在回转式空预器漏风率降低后，一次风机、送风机的进入回转式空预器入口的风量减少，使得一次风机、送风机的电流下降，而回转式空预器出口烟道也因为一次风侧和二次风侧漏风的减少，回转式空预器烟气出口烟气量也降低，引风机的电流也会随着下降，利于节省电能开销；(6)由于烟气排放量的减少，直接减少了排烟热的损失，提高了锅炉的热效率，同时还减轻了锅炉尾部冲刷，每年可减少不少的维护费用，而随着空预器下游烟气量的减少，又可降低除尘器、脱硫系统的运行负荷及运行成本，易于达到国家节能或减排指标，利于环保；(7)所述防漏风结构还具有结构简单、可靠性高、改装方便、成本低廉和易于实现等优点，便于实际推广和应用。

如上所述，可较好地实现本发明。对于本领域的技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的用于回转式空气预热器的防漏风结构并不需要创造性的劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于回转式空气预热器的防漏风结构，包括转子中心轴(1)、转子径向隔板(2)和扇形板(3)，其特征在于，还包括中心筒密封圈(4)、圆弧形导轨(5)、径向刚性梁(6)和径向密封片(7)；

所述中心筒密封圈(4)固定地套在所述转子中心轴(1)的顶部，所述圆弧形导轨(5)悬挂在所述扇形板(3)的底面上，且使所述圆弧形导轨(5)与所述转子中心轴(1)同轴；

所述径向刚性梁(6)的第一端固定连接在所述中心筒密封圈(4)的外壁面上，所述径向刚性梁(6)的第二端与所述圆弧形导轨(5)滑动配合；

所述径向密封片(7)的上部与所述径向刚性梁(6)固定连接，所述径向密封片(7)的径向内侧端下部与所述转子径向隔板(2)活动铰接。

2.如权利要求1所述的一种用于回转式空气预热器的防漏风结构，其特征在于，所述圆弧形导轨(5)包括圆弧形悬挂件(501)和圆弧形限位圆钢(502)，其中，所述圆弧形悬挂件(501)的横截面呈“匚”型结构，且使该“匚”型结构的开口朝向所述径向刚性梁(6)；

所述圆弧形限位圆钢(502)固定在所述圆弧形悬挂件(501)的底部内侧面上。

3.如权利要求2所述的一种用于回转式空气预热器的防漏风结构，其特征在于，所述径向刚性梁(6)的第二端通过滚动轴承结构与所述圆弧形导轨(5)滑动配合，其中，所述滚动轴承结构包括轴承内圈(801)、滚动体(802)和轴承外圈(803)，所述轴承内圈(801)位于所述圆弧形限位圆钢(502)的内侧，所述滚动体(802)位于所述圆弧形限位圆钢(502)的上侧，所述轴承外圈(803)位于所述圆弧形限位圆钢(502)的外侧；

所述径向刚性梁(6)的第二端固定连接在所述轴承内圈(801)的内壁面上。

4.如权利要求3所述的一种用于回转式空气预热器的防漏风结构，其特征在于，所述滚动轴承结构向内倾斜设置，且使倾斜角度θ介于0～15度之间。

5.如权利要求3所述的一种用于回转式空气预热器的防漏风结构，其特征在于，所述滚动体(802)为石墨滚轮。

6.如权利要求1所述的一种用于回转式空气预热器的防漏风结构，其特征在于，还包括与所述转子中心轴(1)同轴的刚性环(9)；

所述径向密封片(7)的径向外侧端固定连接所述刚性环(9)。

7.如权利要求1所述的一种用于回转式空气预热器的防漏风结构，其特征在于，还包括导向压板(10)和导向支座板(11)，其中，所述导向支座板(11)的横截面呈型结构；

所述导向压板(10)和所述导向支座板(11)的下部分别固定在所述转子径向隔板(2)的第一侧面上；

所述径向刚性梁(6)间隙配合地嵌在所述导向压板(10)与所述导向支座板(11)的上部之间。

8.如权利要求1或7所述的一种用于回转式空气预热器的防漏风结构，其特征在于，还包括密封压板(12)和固定密封片(13)，其中，所述密封压板(12)和所述固定密封片(13)固定在所述转子径向隔板(2)的第二侧面上。

9.如权利要求8所述的一种用于回转式空气预热器的防漏风结构，其特征在于，当包括导向压板(10)时，所述导向压板(10)的上部呈倒“L”型结构，且使所述导向压板(10)的顶端与所述固定密封片(13)相抵。

10.如权利要求1所述的一种用于回转式空气预热器的防漏风结构，其特征在于，所述径向刚性梁(6)为中空结构，且在其内部设有若干片横向加强筋板(601)。