CN108757944B - 一种基于气流运动姿态调整技术的回转空预器密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于气流运动姿态调整技术的回转空预器密封装置，涉及火力发电技术领域，主要结构包括喷嘴、蒸汽联箱、烟气氧量测量装置和角度调节器；喷嘴将来自蒸汽联箱的蒸汽喷射到泄漏间隙区域，阻止空气通过泄漏间隙区域的密封板与转子换热元件之间的间隙流入烟气中，实现对回转空气预热器的密封。通过烟气氧量测量装置测量回转空气预热器的烟气进口端与烟气出口端的氧气含量之差，以测量烟气中混入的空气量，控制器以此调整进入蒸汽联箱中的再热冷段蒸汽或锅炉暖风器蒸汽的流量，以改变蒸汽联箱送入喷嘴的蒸汽的压力；同时控制器还通过角度调节器调节喷嘴角度，让蒸汽喷射角度发生变化，以改变喷嘴喷出的蒸汽对泄漏间隙区域的密封效果。

Description

一种基于气流运动姿态调整技术的回转空预器密封装置

技术领域

本发明涉及火力发电技术领域，特别是涉及一种基于气流运动姿态调整技术的回转空预器密封装置。

背景技术

空气预热器是火力发电厂主要辅助设备之一，它利用锅炉出口烟气的余热加热锅炉燃烧所需空气。空气预热器工作在烟气温度最低区域，通过回收锅炉出口烟气的热量，降低了排烟温度，提高了锅炉效率。由于提高了进入炉膛的空气温度，从而强化了炉膛内燃料的着火和燃烧过程，减少了燃料不完全燃烧热损失，可进一步提高锅炉效率。回转式空气预热器同管式空气预热器相比，由于具有传热密度高、结构紧凑、钢耗少、容易布置等优点，在大型锅炉上得到了广泛应用。但同时，由于回转式空气预热器转子是运动部件，外壳是静止部件，动静部件之间有间隙存在，而空气预热器空气侧压力高，烟气侧压力低，二者之间存在压力差，这两种因素的共同作用下造成回转空预器漏风率要远高于管式空预器。

回转空预器中的空气通过动静部件间的间隙漏入烟气侧后，会造成送风机、一次风机、引风机的电耗增加；当漏风超过送风机的负荷能力时，会使燃烧风量不足，导致锅炉的机械、化学燃烧损失增加，严重时会导致一次风的送粉能力下降，降低机组出力；当漏风超过引风机的负荷能力时，会使炉膛负压维持不住，迫使锅炉降负荷运行；空气预热器的漏风也使得锅炉排烟中的过剩空气系数增大，使排烟损失增加，锅炉热效率降低。据统计，300MW机组空气预热器的漏风率每增加1％，将使机组煤耗增加0.166g/(kW·h)。

为降低回转空气预热器的漏风率，各研究机构和厂家进行多年技术研究，开发了众多空气预热器密封技术，这些技术种类繁多，各具特色，目前常用的主要有以下几种：

间隙跟踪调节技术：通过间隙传感器测量间隙信号，经信号变送器转化成标准信号送入PLC计算和逻辑判断后输出控制信号，控制机械升降机构提升扇形板上下动作，补偿空气预热器转子热变形导致的动静间隙变化量，以保证上部扇形板与转子径向密封片间隙始终为最小值，从而减少漏风。但由于间隙测量探头、行程开关工作在高温、高粉尘、腐蚀性强的环境中，传感器、行程开关工作不稳定，故障率高，导致系统工作不稳定，故障多，投入率低。

弹簧密封技术:通过在转子密封上设置弹簧装置来消除转子密封片与扇形密封板之间的动静间隙，达到减小泄漏的目的。弹簧密封从理论计算上收益不错，但是整个密封装置的关键部件弹簧每年压缩次数高达120万次，热端弹簧须在350℃～450℃温度下长期工作，弹簧的质量和固定方式要求很高。弹簧一旦损坏后，会出现整条密封片完全倒伏或密封片整条脱落，漏风急剧上升。在实际运用中弹簧脱落、疲劳松弛现象均有发生。该技术最大问题是弹簧寿命不长，修理维护工作量大。同时由于转子密封片与扇形密封板相互接触摩擦，长期运行会导致密封片和密封板的严重磨损，使密封效果下降。

软密封(柔性密封)：属于接触密封，密封片固定在转子径向隔板上，转子转动时与扇形密封板相互接触，泄漏间隙较小，早期密封效果较好，但也存在所有接触式密封共有的密封片、扇形密封板磨损的问题，只是相较而言对扇形密封板的磨损量要比弹簧密封技术小些。为保证密封效果，运行一段时间后需对密封片进行重新调整，如磨损、变形过大则需进行更换。该技术维护工作量大、密封效果难以长期、持续保持。因而多作为常规双道或三道密封的辅助密封。

抽吸漏风技术：在空气预热器密封板开有吸风槽口，泄漏的空气经吸风槽口用管道接入吸风机入口，经过吸风机升压后送入二次风风道中。能避免空气预热器内的空气经过动静间隙泄漏到烟气侧。密封效果的好坏取决于抽吸风机功率的大小，风机功率大，抽吸强，密封效果就好。但风机功率越大，减小空气预热器漏风率所能获得的收益也越小。该技术现场系统复杂，风机运行维护工作量大，运行功耗高。

加压密封技术：将空气预热器出口的部分烟气，用风机送到密封板背面，通过开在密封板中间的槽口吹入转子，提高密封区的压力，使得泄漏压差下降而减少漏风。控制漏风的程度也取决于所配风机功率的大小。它依靠提升密封区压头隔离烟气和空气，吹入转子的烟气能排出了部分携带漏风，从而大幅度的降低漏风率。但该技术需要配置抽烟气风机，烟气中含尘量很大，故风机磨损大寿命较短，目前技术上还有一定的难度。且风机功率过大，收益较低。

三密封技术：在转子格仓数量不变时扩大扇形密封板面积(双密封为15°，三密封为22.5°)，确保每块扇形密封板能同时覆盖三道径向密封片，从而增加空气侧向烟气侧泄漏的流动阻力，与双密封技术相比可减少12％的漏风量。但由于密封区域的扩大减小了空气、烟气的流通面积，增加了流动阻力，使得一次风机、二次风机、引风机电机功耗上升，电机功耗增加值甚至超过了由于漏风下降所带来的收益，综合而言并不经济。

目前关于降低回转空气预热器漏风率的技术很多，也都有一定的效果，但都有一定的不足，有的密封效果不能持续保持，有的维持密封系统本身运行的功耗过高，有的故障过多，有的密封片和密封板存在磨损，目前缺乏一种能长期保持密封效果、运行功耗低、系统故障少、密封片和密封板无磨损的回转空气预热器密封技术。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种基于气流运动姿态调整技术的回转空预器密封装置，能够对回转空气预热器进行长期有效的密封，并降低运行功耗，减少维护工作量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于气流运动姿态调整技术的回转空预器密封装置，包括与蒸汽管路连接的喷嘴，回转空气预热器的转子位于空气一侧的冷端和热端均设置有所述喷嘴。

可选的，还包括蒸汽联箱，所述蒸汽管路一端连接所述喷嘴，另一端连接所述蒸汽联箱的出气端。

可选的，所述蒸汽联箱的进气端与再热冷段蒸汽相连通，和/或，所述蒸汽联箱的进气端与锅炉暖风器蒸汽相连通。

可选的，回转空气预热器的烟气进口端与烟气出口端处均设置有烟气氧量测量装置。

可选的，所述蒸汽管路上设置有蒸汽压力表。

可选的，所述蒸汽管路上设置有蒸汽温度计。

可选的，所述蒸汽管路与一角度调节器相连接，所述角度调节器用于调节所述蒸汽管路的角度。

可选的，所述角度调节器包括摆线针轮减速器及传动齿轮组，所述摆线针轮减速器与所述传动齿轮组动力连接，所述传动齿轮组与所述蒸汽管路动力连接。

可选的，还包括控制器，所述控制器与所述烟气氧量测量装置、所述蒸汽压力表、所述蒸汽温度计以及所述角度调节器均电连接。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明中的基于气流运动姿态调整技术的回转空预器密封装置主要结构包括喷嘴、蒸汽联箱、烟气氧量测量装置、蒸汽压力表、蒸汽温度计和角度调节器；喷嘴将来自蒸汽联箱的蒸汽以一定角度喷射到回转空气预热器的转子位于空气一侧的冷端和热端的泄漏间隙区域，以阻止压力较高的空气通过泄漏间隙区域的密封板与转子换热元件之间的间隙流入负压烟气中，从而达到对回转空气预热器进行长期有效的密封的效果。烟气氧量测量装置设置于回转空气预热器的烟气进口端与烟气出口端处，通过测量回转空气预热器的烟气进口端与烟气出口端的氧气含量之差，以测量烟气中混入的空气的量，控制器根据烟气中混入的空气的量来调整进入蒸汽联箱中的再热冷段蒸汽或锅炉暖风器蒸汽的流量，从而改变蒸汽联箱送入喷嘴的蒸汽压力；同时控制器还通过角度调节器调节喷嘴角度，让蒸汽喷射角度发生变化，以改变喷嘴喷出的蒸汽对泄漏间隙区域的密封效果。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于气流运动姿态调整技术的回转空预器密封装置的泄漏机理图；

图2为本发明基于气流运动姿态调整技术的回转空预器密封装置的密封原理示意图；

图3为本发明基于气流运动姿态调整技术的回转空预器密封装置的系统原理示意图。

附图标记说明：1、喷嘴；2、蒸汽管路；3、转子径向密封板；4、转子；5、扇形密封板；7、蒸汽联箱；8、锅炉暖风器蒸汽压力调节阀；9、再热冷段蒸汽压力调节阀；10、蒸汽压力表；11、蒸汽温度计；12、烟气出口端烟气氧量测量装置；13、烟气进口端烟气氧量测量装置；14、控制器；15、热端角度调节器；16、冷端角度调节器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例一：

如图1-3所示，本实施例提供一种基于气流运动姿态调整技术的回转空预器密封装置，包括与蒸汽管路2连接的喷嘴1，回转空气预热器的转子4位于空气一侧的冷端和热端均设置有所述喷嘴1。还包括蒸汽联箱7，所述蒸汽管路2一端连接所述喷嘴1，另一端连接所述蒸汽联箱7的出气端。所述蒸汽联箱7的进气端与再热冷段蒸汽相连通，所述蒸汽联箱7的进气端与锅炉暖风器蒸汽相连通。回转空气预热器的烟气进口端与烟气出口端处均设置有烟气氧量测量装置。所述蒸汽管路2上设置有蒸汽压力表10和蒸汽温度计11。所述蒸汽管路2与一角度调节器相连接，所述角度调节器用于调节所述蒸汽管路2的角度。所述角度调节器包括摆线针轮减速器及传动齿轮组，所述摆线针轮减速器与所述传动齿轮组动力连接，所述传动齿轮组与所述蒸汽管路2动力连接。还包括控制器14，所述控制器14与所述烟气氧量测量装置、所述蒸汽压力表10、所述蒸汽温度计11以及所述角度调节器均电连接。

于具体实施例中，所述喷嘴1为合金喷嘴1，合金喷嘴1的出口喷射出的蒸汽温度为300-320℃，压力约为0.5MPa；来自再热冷段蒸汽，其温度为300-320℃，压力为0.8-1.3MPa。

蒸汽管路2上的蒸汽压力表10和蒸汽温度计11将流向喷嘴1的蒸汽的温度及压力值反馈到控制器14，控制器14通过控制锅炉暖风器蒸汽压力调节阀8和再热冷段蒸汽压力调节阀9来调节进入蒸汽联箱7中的蒸汽流量，从而改变蒸汽联箱7中流向喷嘴1的蒸汽的压力。

烟气出口端烟气氧量测量装置12和烟气进口端烟气氧量测量装置13分别对回转空预器的烟气进口端与烟气出口端的烟气含氧量进行测量，并将测量值反馈到控制器14，控制器14根据烟气进口端与烟气出口端的烟气含氧量的差值计算出烟气中混入的空气量，从而判断空气是否通过泄漏间隙区域流入了烟气一侧，如果空气通过泄漏间隙区域流入了烟气一侧，则通过调整再热冷段蒸汽或锅炉暖风器蒸汽的流量来调节进入喷嘴的蒸汽压力，以调整喷嘴1喷射出的蒸汽的速度；同时通过角度调节器调节喷嘴角度，让蒸汽喷射角度发生变化，让蒸汽汽流对高压空气通过泄漏间隙流入负压烟气的阻碍效果始终维持最佳。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种基于气流运动姿态调整技术的回转空预器密封装置，其特征在于，包括与蒸汽管路连接的喷嘴，回转空气预热器的转子位于空气一侧的冷端和热端均设置有所述喷嘴；

还包括蒸汽联箱，所述蒸汽管路一端连接所述喷嘴，另一端连接所述蒸汽联箱的出气端；

回转空气预热器的烟气进口端与烟气出口端处均设置有烟气氧量测量装置；

所述蒸汽管路上设置有蒸汽压力表；

所述蒸汽管路上设置有蒸汽温度计;

所述蒸汽管路与一角度调节器相连接，所述角度调节器用于调节所述蒸汽管路的角度

所述角度调节器包括摆线针轮减速器及传动齿轮组，所述摆线针轮减速器与所述传动齿轮组动力连接，所述传动齿轮组与所述蒸汽管路动力连接;

还包括控制器，所述控制器与所述烟气氧量测量装置、所述蒸汽压力表、所述蒸汽温度计以及所述角度调节器均电连接。

2.根据权利要求1所述的基于气流运动姿态调整技术的回转空预器密封装置，其特征在于，所述蒸汽联箱的进气端与再热冷段蒸汽相连通，和/或，所述蒸汽联箱的进气端与锅炉暖风器蒸汽相连通。