CN107388277A - 空预器密封结构、回转式空预器及锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空预器密封结构、回转式空预器及锅炉，空预器密封结构包括：密封组件，密封组件的至少部分用于与壳体密封板接触；支撑组件，用于设置在转子上，密封组件可转动地设置在支撑组件上；其中，密封组件上设置有重力块，以使密封组件的至少部分在重力块的重力作用下始终与壳体密封板接触。本发明的空预器密封结构解决了现有技术中的回转式空预器密封结构的密封效果容易减弱的问题。

Description

空预器密封结构、回转式空预器及锅炉

技术领域

本发明涉及锅炉设备安全节能领域，具体而言，涉及一种回转式空预器密封结构、回转式空预器及锅炉。

背景技术

在火力发电厂的锅炉中，空预器利用烟气余热对进入炉内的空气进行加热，以提高锅炉的经济性。目前，常用的空预器有管式空预器和回转式空预器，随着机组容量增大，回转式空预器因体积小、传热效率高等特点而被广泛采用。相比于管式空预器，回转式空预器一个显著的缺点是漏风率高，降低了锅炉的经济性。

为了降低回转式空预器的漏风率，除了对空预器结构进行精确设计外，主要采用先进的动静密封结构，降低空预器动静部分的间隙，尤其是空预器的径向间隙，从而降低漏风率。目前的回转式空预器主要通过减小径向密封间隙来降低漏风率，其中，接触式密封应用最为广泛。

现有的回转式空预器的接触式密封装置主要由密封件、耐高温弹簧、支撑组件等组成，接触式密封装置固定安装在转子上，在密封件和支撑组件之间安装耐高温弹簧。在锅炉启动前，根据空预器动静间隙的静态值和动态最大值调整高温弹簧的压缩量，使空预器在静态时和动态时均能保证密封件与密封板接触以确保密封效果。

然而，现有的接触式密封主要存在以下问题：

一、高温和粉尘易导致弹簧失效。

火力发电厂锅炉空预器处于尾部烟道，所有烟气流经空预器，烟气温度高(400℃左右)且含有大量粉尘，弹簧在高温下易断裂或弹性降低而导致失效，粉尘易导致弹簧积灰卡涩失效；

二、弹簧压缩量大加剧了密封件和密封板的磨损。

回转式空预器转子与壳体间的间隙随工况的变化而变化，冷态时转子上部与壳体间隙最小，转子下部与壳体间隙最大；随着温度的升高，转子上部与壳体间隙增大，转子下部与壳体间隙减小；锅炉最高负荷下转子上部与壳体间隙从最小变为最大，转子下部与壳体间隙从最大变为最小。

为了确保各种工况下的密封效果，在冷态调整时，转子上部接触式密封弹簧的预压缩量最大，以确保在锅炉最高负荷转子上部间隙最大时仍能保持密封件与密封板接触良好；同理，在冷态时转子下部间隙最大，弹簧仍需适量压缩以确保密封件与密封板接触良好，在锅炉最高负荷转子下部间隙最小时弹簧被压缩至最大。间隙越小，弹簧压缩量越大，密封件作用于密封板的压力越大，导致的相互磨损越严重，密封效果逐步减弱，严重时只能更换密封件及密封板，增加了检修维护成本。

三、弹簧频繁压缩、伸张易失效，使用寿命缩短。

一台四分仓回转式空预器，按年运行6000小时计算，每组弹簧每年压缩、伸张约130万次，如此高的交变频次易导致弹簧失效，压缩量越大越容易失效；

四、高温弹簧材质特殊，采购价格较高，检修维护成本高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种空预器密封结构、回转式空预器及锅炉，以解决现有技术中的回转式空预器密封结构的密封效果容易减弱的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种空预器密封结构，包括：密封组件，密封组件的至少部分用于与壳体密封板接触；支撑组件，用于设置在转子上，密封组件可转动地设置在支撑组件上；其中，密封组件上设置有重力块，以使密封组件的至少部分在重力块的重力作用下始终与壳体密封板接触。

进一步地，密封组件包括相互连接的第一主体部和第二主体部，第一主体部用于与壳体密封板连接，重力块设置在第二主体部上，第一主体部和第二主体部的连接处与支撑组件枢转连接。

进一步地，重力块位置可调节地设置在第二主体部上，以调节第一主体部与壳体密封板之间的接触力。

进一步地，第一主体部包括：密封件，密封件的一端用于与壳体密封板抵接，密封件的另一端用于与第二主体部连接。

进一步地，第二主体部包括：重力杆，重力杆的一端与密封件连接，重力块沿重力杆的延伸方向可移动地设置在重力杆上。

进一步地，密封件的延伸方向倾斜于重力杆的延伸方向。

进一步地，支撑组件包括：连接杆，密封组件与连接杆枢转连接。

进一步地，连接杆设置在转子的径向密封板上，以使径向密封板通过连接杆与密封组件铰接。

进一步地，支撑组件还包括：限位件，限位件可移动地设置在径向密封板靠近重力杆的一侧，以限制密封组件相对支撑组件的转动范围。

进一步地，转子的两侧均设置有壳体密封板，径向密封板穿设在转子上，径向密封板的两端均设置有连接杆，两个连接杆上均设置有密封组件，两个密封组件分别与相应的壳体密封板抵接。

根据本发明的第二个方面，提供了一种回转式空预器，包括转子和壳体密封板，空预器密封结构安装在转子上，空预器密封结构为上述的空预器密封结构。

进一步地，空预器密封结构为多个，多个回转式空预器密封结构沿转子周向分布。

根据本发明的第三个方面，提供了一种锅炉，包括回转式空预器，回转式空预器为上述的回转式空预器。

本发明的空预器密封结构可以使密封组件与壳体密封板在支撑组件和壳体密封板相对位置发生变化时保持抵接，其中，密封组件可转动地设置在支撑组件上，支撑组件设置在转子上，密封组件上设置有重力块。在回转式空预器运行过程中，支撑组件和壳体密封板的纵向位置会发生变化，在此过程中，密封组件在重力块的重力的作用下可以围绕支撑组件转动，从而能够使密封组件与壳体密封板始终保持抵接。

相比现有的空预器密封结构依靠弹性件的伸缩实现密封组件与壳体密封板始终保持抵接，在此过程中会对弹性件由于压力问题出现损坏，从而影响整体的密闭性能，而本发明的空预器密封结构，密封组件是在重力块的重力的作用下围绕支撑组件转动，不会对支撑组件造成过大的应力集中，从而解决了现有技术中的回转式空预器密封结构容易失效的问题。

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。在附图中：

图1示出了根据本发明的空预器密封结构的实施例的应用结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、壳体密封板；20、密封组件；21、密封件；22、重力杆；30、支撑组件；31、连接杆；32、径向密封板；33、限位件；40、重力块；50、转子。

具体实施方式

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供了一种空预器密封结构，请参考图1，空预器密封结构包括：密封组件20，密封组件20的至少部分用于与壳体密封板10接触；支撑组件30，用于设置在转子50上，密封组件20可转动地设置在支撑组件30上；其中，密封组件20上设置有重力块40，以使密封组件20的至少部分在重力块40的重力作用下始终与壳体密封板10接触。

本发明的空预器密封结构可以使密封组件20与壳体密封板10在支撑组件30和壳体密封板10相对位置发生变化时保持抵接，其中，密封组件20可转动地设置在支撑组件30上，支撑组件30设置在转子50上，密封组件20上设置有重力块40。在回转式空预器运行过程中，支撑组件30和壳体密封板10的纵向位置会发生变化，在此过程中，密封组件20在重力块40的重力的作用下可以围绕支撑组件30转动，从而能够使密封组件20与壳体密封板10始终保持抵接。

相比现有的空预器密封结构，依靠弹性件的伸缩实现密封组件20与壳体密封板10始终保持抵接，在此过程中会因弹性件由于压力问题出现损坏，从而影响整体的密闭性能，而本发明的空预器密封结构，密封组件20是在重力块40的重力的作用下围绕支撑组件30转动，不会对支撑组件30造成过大的应力集中，从而解决了现有技术中的回转式空预器密封结构容易失效的问题。

为了能够使密封组件20与壳体密封板10始终保持抵接，密封组件20包括相互连接的第一主体部和第二主体部，第一主体部用于与壳体密封板10连接，重力块40设置在第二主体部上，第一主体部和第二主体部的连接处与支撑组件30枢转连接。

在本实施例中，通过将密封组件20设置为相互连接的第一主体部和第二主体部，其中，第一主体部用于与壳体密封板10连接，重力块40设置在第二主体部上，通过将第一主体部和第二主体部的连接处与支撑组件30枢转连接，从而可以在重力块40的重力作用下能够使密封组件20与壳体密封板10始终保持抵接。

为了能够满足不同空预器对定子与壳体密封板10的位置要求，重力块40位置可调节地设置在第二主体部上，以调节第一主体部与壳体密封板10之间的接触力。通过将重力块40位置可调节地设置在第二主体部上，从而可以通过调节重力块40的位置实现调节第一主体部与壳体密封板10之间的接触力。

针对第一主体部的具体结构，如图1所示，第一主体部包括：密封件21，密封件21的一端用于与壳体密封板10抵接，密封件21的另一端用于与第二主体部连接。通过在第一主体部上设置有密封件21，其中，密封件21的一端用于与壳体密封板10抵接，密封件21的另一端用于与第二主体部连接，从而通过密封件21使密封组件20与壳体密封板10实现抵接。

相应地，第二主体部包括：重力杆22，重力杆22的一端与密封件21连接，重力块40沿重力杆22的延伸方向可移动地设置在重力杆22上。通过在第二主体部上设置有重力杆22，其中，重力杆22的一端与密封件21连接，通过将重力块40沿重力杆22的延伸方向可移动地设置在重力杆22上，从而能够保证在重力块40的重力作用下能够使密封件21与壳体密封板10始终保持抵接。

为了方便地实现密封件21与壳体密封板10的抵接，密封件21的延伸方向倾斜于重力杆22的延伸方向。优选地，密封件21的一端朝向壳体密封板10倾斜。

为了能够将密封组件20可转动地设置在支撑组件30上，如图1所示，支撑组件30包括：连接杆31，密封组件20与连接杆31枢转连接。通过在支撑组件30上设置有连接杆31，通过将密封组件20与连接杆31枢转连接，可以保证密封组件20可转动地设置在支撑组件30上。

为了能够对密封组件20实现支撑作用，如图1所示，连接杆31设置在转子50的径向密封板32上，以使径向密封板32通过连接杆31与密封组件20铰接。

在本实施例中，通过将连接杆31设置在转子50的径向密封板32上，从而可以使径向密封板32通过连接杆31与密封组件20铰接。

优选地，连接杆31与径向密封板32的延伸方向相同。优选地，连接杆31通过紧固螺钉固定在径向密封板32上。

为了能够限定密封组件20相对支撑组件30的转动范围，支撑组件30还包括：限位件33，限位件33可移动地设置在径向密封板32靠近重力杆22的一侧，以限制密封组件20相对支撑组件30的转动范围。通过在支撑组件30上设置有限位件33，其中，限位件33可移动地设置在径向密封板32靠近重力杆22的一侧，从而在限位件与重力杆22实现抵接后限制了密封组件20相对支撑组件30的转动。

具体地，限位件33沿径向密封板32的延伸方向可移动地设置。优选地，径向密封板32上设置有调节杆，调节杆的延伸方向垂直于径向密封板32的延伸方向，调节杆穿设在限位件33上，限位件33沿调节杆的延伸方向可移动地设置。优选地，调节杆为多个，多个调节杆沿径向密封板32的延伸方向间隔设置。

优选地，转子50的两侧均设置有壳体密封板10，径向密封板32固定在转子50上，径向密封板32的两端均设置有连接杆31，两个连接杆31上均设置有密封组件20，两个密封组件20分别与相应的壳体密封板10抵接。

在图1中，箭头指示的方向为转子旋转方向。

针对本发明的空预器密封结构的具体结构以及效果进行说明：

本发明所涉及的空预器密封结构可以用于任何回转式空预器的径向密封(即空预器转子上部和下部与壳体上下端板间的密封)。

以用于转子上部径向密封为例，冷态时在壳体密封板10之外的区域调整好各密封的重力块40和限位板(限位件33)的位置，使密封件21在自由状态下时的顶点位置比壳体密封板下端面高且超过锅炉最高负荷时空预器转子上部与壳体密封板之间的最大间隙值。空预器运行时，当密封件随转子逐渐转动到壳体密封板左侧边沿时，在密封板下端面的作用下，密封件克服重力块的重力逆时针旋转，同时在重力块的重力作用下密封件的顶点始终与壳体密封板接触以起到密封作用；当密封件的顶点随转子转出壳体密封板右侧边沿时，密封件失去壳体密封板的限制，在重力块的重力作用下顺时针旋转至限位板确定的最高点。

在空预器冷态运行时，转子上部和壳体密封板的间隙最小，密封件在进入和转出壳体密封板时的转动角度最大；随着锅炉负荷的增加，转子上部和壳体密封板的间隙增大，密封件进入和转出壳体密封板时的转动角度逐渐减小；当锅炉负荷达到最高时，转子上部和壳体密封板的间隙最大，密封件进入和转出壳体密封板时的转动角度最小。

无论空预器在何种工况下运行，在重力块的重力作用下，密封件始终与壳体密封板接触，且具有重力块所形成的适当压力，从而既实现了有效密封又克服了现有弹簧结构弹簧失效及在间隙变小时弹簧压缩量增大加剧密封件与壳体密封板磨损等问题。

用于空预器转子下部与壳体密封板间的密封原理与用于上部相同，不同的是用于下部密封时密封件和重力块位于同侧，在重力块的重力作用下密封件围绕与支撑组件之间的连接铰链逆时针旋转。

针对本发明的空预器密封结构给出的一个具体实施例进行说明：

本发明的空预器密封结构为重力自适应接触式密封结构，其密封件和支撑组件30的各部件材质与现有常见接触式密封相同，重力杆、重力块和限位板材质与支撑组件相同。根据空预器运行时的风压确定重力块的重量和重力杆的长度，两者应相互配合，使重力杆的长度不超过250mm为宜。

以用于转子上部径向密封为例，冷态时，在壳体密封板之外的区域架设标尺，标尺的下端面比壳体密封板下端面高，高出的距离为锅炉冷态和最高负荷时空预器转子与壳体密封板间隙变化最大值加3mm；将密封件、支撑组件和重力机构组装为一体，将支撑组件用螺栓安装到转子上，调整支撑组件的位置使密封件在自由状态下密封件的顶点与标尺下端面完全接触，将支撑组件上移5mm后固定到转子上，调整限位板的高度使其顶部刚好与重力杆接触；计算空预器转子上部径向间隙变化最大时密封件在竖直方向的投影面积，根据该面积和密封件承受的沿转子转动方向相反的最大风压差计算风压差作用于密封件的作用力(称为风压差作用力)，调整重力块在重力杆上的位置，使密封件顶点作用于标尺的压力在风压差作用力的基础上加30N(可通过计算或实测得出)，将重力块固定在重力杆上。

安装完一组密封后，将其转到壳体密封板下端面，检查密封件与壳体密封板的接触情况，同时检查重力块和重力杆与壳体密封板的间隙，如该间隙低于10mm，应调整重力杆的角度。当空预器转子旋转一周，密封件与所有壳体密封板接触良好且重力块和重力杆与壳体密封板的间隙大于10mm，按照以上方法安装并调整所有上部径向密封，完成上部径向密封的安装调整工作。

对于下部径向密封时，标尺上端面比转子下部壳体密封板的上端面低3mm；将密封件、支撑组件和重力机构组装为一体，将支撑组件安装到转子上，调整支撑组件的位置使密封件在自由状态下密封件的顶点与标尺上端面完全接触，调整限位板的高度使重力杆刚好与限位板接触；按照应用到上部径向密封的计算方法计算风压差作用力，调整重力块在重力杆上的位置，使密封件顶点作用于标尺的压力在风压差作用力的基础上加30N并固定重力块；提升密封件顶点，提升高度为空预器转子下部间隙变化最大值加10mm，检查重力杆与其它部件有无碰撞，如有应重新调整重力杆的角度。安装完一组密封后将其转到下部壳体密封板上端面，检查密封件与壳体密封板的接触情况，必要时进行相应调整。

按照以上方法安装调整完转子上下部径向密封后即可投入运行，运行中监视驱动电机电流及内部异音，停运后检查上部径向密封重力杆与壳体密封板及下部径向密封重力杆与其它部件是否存在碰撞痕迹，如有则调整相应重力杆角度。

本发明还提供了一种回转式空预器，包括转子50和壳体密封板10，空预器密封结构安装在转子50上，空预器密封结构为上述的空预器密封结构。

优选地，空预器密封结构为多个，多个回转式空预器密封结构沿转子50周向分布。

本发明还提供了一种锅炉，包括回转式空预器，回转式空预器为上述的回转式空预器。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的空预器密封结构可以使密封组件20与壳体密封板10在支撑组件30和壳体密封板10相对位置发生变化时保持抵接，其中，密封组件20可转动地设置在支撑组件30上，支撑组件30设置在转子50上，密封组件20上设置有重力块40。在回转式空预器运行过程中，支撑组件30和壳体密封板10的纵向位置会发生变化，在此过程中，密封组件20在重力块40的重力的作用下可以围绕支撑组件30转动，从而能够使密封组件20与壳体密封板10始终保持抵接。

相比现有的空预器密封结构依靠弹性件的伸缩实现密封组件20与壳体密封板10始终保持抵接，在此过程中会对弹性件由于压力问题出现损坏，从而影响整体的密闭性能，而本发明的空预器密封结构，密封组件20是在重力块40的重力的作用下围绕支撑组件30转动，不会对支撑组件30造成过大的应力集中，从而解决了现有技术中的回转式空预器密封结构容易失效的问题。

本发明的空预器密封结构简单、可靠，除了密封件顶点处的极少密封接合面采用特殊材料外，其余全为常规材料，无昂贵的耐高温弹簧，制造成本及后期维护成本大幅度降低，确保了密封件在任何工况下与空预器壳体密封板的良好接触实现有效密封，解决了现有接触式密封中耐高温弹簧的各种失效导致的密封效果减弱问题，避免了间隙越小弹簧压缩量越大加剧密封件和壳体密封板磨损的问题，延长了密封件和壳体密封板的使用寿命，降低了检修维护成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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 (13)

1.一种空预器密封结构，其特征在于，包括：

密封组件(20)，所述密封组件(20)的至少部分用于与壳体密封板(10)接触；

支撑组件(30)，用于设置在转子(50)上，所述密封组件(20)可转动地设置在所述支撑组件(30)上；

其中，所述密封组件(20)上设置有重力块(40)，以使所述密封组件(20)的至少部分在所述重力块(40)的重力作用下始终与所述壳体密封板(10)接触。

2.根据权利要求1所述的空预器密封结构，其特征在于，所述密封组件(20)包括相互连接的第一主体部和第二主体部，所述第一主体部用于与所述壳体密封板(10)连接，所述重力块(40)设置在所述第二主体部上，所述第一主体部和所述第二主体部的连接处与所述支撑组件(30)枢转连接。

3.根据权利要求2所述的空预器密封结构，其特征在于，所述重力块(40)位置可调节地设置在所述第二主体部上，以调节所述第一主体部与所述壳体密封板(10)之间的接触力。

4.根据权利要求2所述的空预器密封结构，其特征在于，所述第一主体部包括：

密封件(21)，所述密封件(21)的一端用于与所述壳体密封板(10)抵接，所述密封件(21)的另一端用于与所述第二主体部连接。

5.根据权利要求4所述的空预器密封结构，其特征在于，所述第二主体部包括：

重力杆(22)，所述重力杆(22)的一端与所述密封件(21)连接，所述重力块(40)沿所述重力杆(22)的延伸方向可移动地设置在所述重力杆(22)上。

6.根据权利要求5所述的空预器密封结构，其特征在于，所述密封件(21)的延伸方向倾斜于所述重力杆(22)的延伸方向。

7.根据权利要求5所述的空预器密封结构，其特征在于，所述支撑组件(30)包括：

连接杆(31)，所述密封组件(20)与所述连接杆(31)枢转连接。

8.根据权利要求7所述的空预器密封结构，其特征在于，所述连接杆(31)设置在所述转子(50)的径向密封板(32)上，以使所述径向密封板(32)通过所述连接杆(31)与所述密封组件(20)铰接。

9.根据权利要求8所述的空预器密封结构，其特征在于，所述支撑组件(30)还包括：

限位件(33)，所述限位件(33)可移动地设置在所述径向密封板(32)靠近所述重力杆(22)的一侧，以限制所述密封组件(20)相对所述支撑组件(30)的转动范围。

10.根据权利要求8所述的空预器密封结构，其特征在于，所述转子(50)的两侧均设置有所述壳体密封板(10)，所述径向密封板(32)穿设在所述转子(50)上，所述径向密封板(32)的两端均设置有连接杆(31)，两个所述连接杆(31)上均设置有密封组件(20)，两个所述密封组件(20)分别与相应的所述壳体密封板(10)抵接。

11.一种回转式空预器，包括转子(50)和壳体密封板(10)，所述空预器密封结构安装在所述转子(50)上，其特征在于，所述空预器密封结构为权利要求1至10中任一项所述的空预器密封结构。

12.根据权利要求11所述的回转式空预器，其特征在于，所述空预器密封结构为多个，多个所述回转式空预器密封结构沿所述转子(50)周向分布。

13.一种锅炉，包括回转式空预器，其特征在于，所述回转式空预器为权利要求11或12中所述的回转式空预器。