CN109059036A - 一种回转式空气预热器磁轮径向密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转式空气预热器磁轮径向密封装置，属于电站锅炉设备领域。该装置包括：扇形板、转子、磁密封轮和转动杆；扇形板设于转子外围，扇形板朝向转子的一面为磁性面；转子包括设于转子的各个舱室之间的仓隔板；在每块仓隔板靠近扇形板的一端均铰接有一转动杆，各转动杆一端均设有能与磁性面互相吸引的磁密封轮。本发明具有结构简单、安装维护方便、对转子热变形适应力强、密封件磨损程度小等特点，可有效达到减小回转式空气预热器的径向漏风，提高空气预热器运行效率的目的。

Description

一种回转式空气预热器磁轮径向密封装置

技术领域

本发明属于电站锅炉设备领域，更具体地，涉及一种用于电站锅炉尾部回转式空气预热器的径向间隙密封装置。

背景技术

空气预热器是电站锅炉中利用锅炉尾部烟气的热量加热空气的装备，是提高火力发电整体效率的重要辅机。现代火电厂大型机组多采用回转式空气预热器，它具有结构紧凑、重量轻、易于布置、换热效率高等特点，这使其逐步成为了大型锅炉主要的进风加热设备。其工作原理为：回转式空气预热器的转子左右两侧分别与烟道及风道连通。转子内部的扇形仓室中安装有由波浪型、高比热的金属材料制成的蓄热元件。当扇形仓室转动到烟气一侧时，高温的烟气穿过传热元件区，加热蓄热元件，变成低温烟气排出；转子继续转动到空气一侧时，低温的冷空气与蓄热单元发生热交换，被加热成热风后流出空气预热器。如此周而复始将烟气中的热量不断传递给空气。

回转式空气预热器的漏风形式按原理可分为携带漏风和直接漏风。预热器转子是运动的，转子转动过程中必然携带有一部分空气，由此导致的密封即为携带漏风。携带漏风是由空气预热器的自身结构引起的，漏风量小，难以避免。转子热端的平均温度高于冷端的平均温度，温度梯度会引发热应力导致转子形态呈“蘑菇状”。预热器空气侧压力高于烟气侧，一部分空气通过变形间隙泄露至烟气中，由此导致的漏风为直接漏风。直接漏风尤其是通过径向间隙的漏风是空气预热器的主要漏风形式，极大程度影响着锅炉运行的经济性。

目前解决回转式空气预热器径向漏风的主要手段为预先计算好转子热态变形参数，根据转子变形位移调整预热器仓隔板上密封片与扇形板之间的距离。但是工程实际中转子的变形状态复杂，理论计算的密封间隙往往过大或过小，造成漏风量增大或转子卡壳，影响设备的效率和安全性。一些电厂在回转式空气预热器上安装间隙检测装置，将间隙变化作为信号传至执行机构调控密封片位置。该方法虽然自动化程度高，但是装置结构复杂，维护费费用高，且自动化系统在预热器高温环境中稳定性差。

实用新型专利CN 205979856公开了一种回转式空气预热器的柔性接触式密封装置，包括接触式密封滑块，合叶式弹簧等。该发明结构具有良好的密封效果，缺点则是长期使用易使合页式弹簧发生疲劳失效。

发明专利CN 106524817A公开了一种空气预热器压缩空气密封系统，该系统在扇形板上设置有压缩空气喷射槽，所述喷射槽喷射气体形成气幕阻隔漏风。该发明结构简单，改造费用低，但喷射气体经过仓室中的换热元件，高速气流一定程度上会影响传热元件的换热，降低预热器的换热效率。

实用新型专利CN204962842公开了一种包括配重块、铰链、密封块的自调整径向密封装置，该发明结构简单，对转子热变形适应性强。但该装置的密封块在进入及离开扇形板区域时，与扇形板两侧边角存在瞬时、突然加剧的直接撞击及刮擦接触，在运动过程中也会直接刮擦扇形板，密封块与扇形板均损耗较快，使用寿命短。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种回转式空气预热器磁轮径向密封装置，其目的在于，通过使扇形板与密封部件磁性接触，简化预热器密封构造的同时，提高对转子热变形的自适应能力，延长使用寿命。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种回转式空气预热器磁轮径向密封装置，包括：扇形板、转子、磁密封轮和转动杆；

扇形板设于转子外围，扇形板朝向转子的一面为磁性面；转子包括设于转子的各个舱室之间的仓隔板；在每块仓隔板靠近扇形板的一端均铰接有一转动杆，各转动杆一端均设有能与磁性面互相吸引的磁密封轮。

进一步地，磁密封轮可绕转动杆转动，从而在与磁性面接触且在磁性面上移动时滚动。

进一步地，仓隔板沿转子的径向凸出转子表面，仓隔板与转动杆的铰接部位设有固定架；转动杆未安装磁密封轮的一端位于固定架下方，以在未进入磁性面的磁力区域时，使转动杆在磁密封轮自身重力及固定架的阻挡作用下，保持平衡。

进一步地，固定架的安装角度可调，从而可以调整转动杆在平衡时的角度，进而调整磁密封轮与磁性面之间的初始距离。

进一步地，磁性面与转子同轴布置，各固定架的倾斜角度相同或者均为水平安装。

进一步地，根据安装位置不同，各固定架可调整安装位置为水平或倾斜安装，从而调整对应的磁密封轮与磁性面间的初始距离。

进一步地，转动杆与仓隔板的铰接位置高度可调，从而调整磁密封轮与磁性面间的初始距离。

进一步地，磁密封轮和磁性面的表面均涂有自润滑材料。

进一步地，磁性面与扇形板材料相同，一体成型。

进一步地，磁性面为设于扇形板表面的磁板。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明利用磁场具有渐变性的特点，采用磁性面作为扇形板的表面，在扇形板朝向转子的一面及四周边缘部分形成由边缘向中心逐渐增强的磁场区域；当磁密封轮在转子带动下进入该磁场区域时，与磁性面之间的吸引力有一个由弱到强过渡的过程，而在离开该磁场区域时，与磁性面之间的吸引力则是由强到弱过渡；因此，磁密封轮与磁性面在接触与离开时，动作较为平缓，相比于现有技术，避免了瞬时受力产生的剧烈撞击及刮擦，大大延长了磁密封轮与磁性面的使用寿命；

2、将磁密封轮设置为可转动，则与扇形板的磁性面之间为滚动摩擦接触，进一步降低了摩擦损耗，延长使用寿命；

3、磁密封轮与磁性面均涂有自润滑材料，损耗进一步降低；

4、利用磁力的穿透性，避免磁性面、磁密封轮与高温环境直接接触，装置使用寿命长；

5、由于转动杆铰接于仓隔板上，由于磁密封轮与磁性面的吸附作用可以带动转动杆旋转，即使转子存在热变形，也能够始终保持磁密封轮与磁性面接触；因此对转子热变形适应力强，理论上可完全控制直接漏风的产生，可有效提高空气预热器运行效率；

6、固定架的安装角度可调、转动杆与仓隔板的铰接位置高度可调等手段，有利于根据转子的实际情况，进一步手动调整磁密封轮与磁性面之间的初始距离，从而确保密封装置正常运行，实现多重保险；

7、本发明提供一种回转式空气预热器磁轮径向密封装置，它具有结构简单，安装维护方便、密封效果好、对转子热变形自适应程度高、使用寿命长等特点，可有效降低回转式空气预热器径向漏风、降低排烟损失、提高锅炉机组效率。

附图说明

图1为本发明优选实施例的装置示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-扇形板，2-转子，3-仓隔板，4-磁密封轮，5-转动杆，6-固定架，7-磁性面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，该回转式空气预热器磁轮径向密封装置，包括：空气预热器的转子2，安装于空气预热器的转子2外部的扇形板1，安装于转子2各个仓室间的仓隔板3；每块仓隔板3与扇形板1临近的一端均通过铰链与带有磁密封轮4的转动杆5连接，仓隔板3的铰链位置安装有固定架6。优选地，本实施例中仓隔板3沿转子的径向凸出转子2表面，仓隔板3与转动杆5的铰接部位设有固定架6；转动杆5未安装磁密封轮4的一端位于固定架下方，以在未进入磁性面7的磁力区域时，使转动杆5在磁密封轮4自身重力及固定架的阻挡作用下，保持平衡。扇形板1靠近仓隔板3的一侧内部装有磁性面7，所述磁密封轮4和磁性面7均为含磁铁的材料。本实施例中的扇形板1和磁性面7采用不同材料制作，磁性面7通过扇形板1固定在空气预热器外壳上。优选地，本实施例中磁密封轮4和磁性面7的表面均涂有自润滑材料，进一步延长磁密封轮4和磁性面7的使用寿命。

下面介绍本实施例的工作过程：

本实施例的转动杆5受磁密封轮4重力和固定架6固定作用影响，在初始时处于水平静止状态。当转子2带动仓隔板3及转动杆5运动时，磁密封轮4逐渐向扇形板1运动，当磁密封轮4进入磁性面7的磁场区域时，与扇形板1中的磁性面7受磁力作用相互吸引，带动转动杆5转动，随着二者距离接近，磁力越来越强，使磁密封轮7与扇形板1表面即磁性面最终贴合，达到径向密封的效果。随着转子2的继续转动，磁密封轮4在扇形板1表面滚动。仓隔板3带动磁密封轮4离开扇形板1所处位置的过程中，由于磁力逐渐减弱，直至消失，磁密封轮4受重力作用平稳离开扇形板1下表面(即磁性面7)，带动转动杆5转回原位，被固定架6阻挡而恢复平衡位置。

在其他实施例中(未图示)，磁密封轮也可是固定安装在转动杆上，此时摩擦力为滑动摩擦，略大于滚动摩擦，但其他方面的性能并无显著影响。

在其他实施例中(未图示)，扇形板1整个采用磁铁制作，磁性面7即扇形板1的下表面(即一体成型)；或者，还可以将磁性面7设为位于扇形板1内部的电磁铁，而在扇形板1的下表面涂覆自润滑材料。

在其他实施例中(未图示)，固定架的安装角度可调，从而可以调整转动杆在平衡时的角度，进而能够根据转子的不同变形程度调整磁密封轮与磁性面之间的初始距离。

在其他实施例中(未图示)，磁性面与转子同轴布置，各固定架的倾斜角度相同或者均为水平安装，从而在转子未变形时，使得各磁密封轮与磁性面的接触力一致，进一步延长使用寿命。

在其他实施例中(未图示)，当转子各个部位发生不同程度的变形，或者转子本身各个部位的设计略有不同时，根据安装位置的不同，还可以调整各固定架安装位置为水平或倾斜安装，从而调整对应的磁密封轮与磁性面间的初始距离。

在其他实施例中(未图示)，转动杆与仓隔板的铰接位置高度可调，从而能够根据转子的不同变形程度调整磁密封轮与磁性面间的初始距离。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回转式空气预热器磁轮径向密封装置，其特征在于，包括：扇形板(1)、转子(2)、磁密封轮(4)和转动杆(5)；

扇形板(1)设于转子(2)外围，扇形板(1)朝向转子(2)的一面为磁性面(7)；转子(2)包括设于转子的各个舱室之间的仓隔板(3)；在每块仓隔板(3)靠近扇形板(1)的一端均铰接有一转动杆(5)，各转动杆(5)一端均设有能与磁性面(7)互相吸引的磁密封轮(4)。

2.如权利要求1所述的一种回转式空气预热器磁轮径向密封装置，其特征在于，磁密封轮(4)可绕转动杆(5)转动，从而在与磁性面(7)接触且在磁性面(7)上移动时滚动。

3.如权利要求1或2所述的一种回转式空气预热器磁轮径向密封装置，其特征在于，仓隔板(3)沿转子(2)的径向凸出转子(2)表面，仓隔板(3)与转动杆(5)的铰接部位设有固定架(6)；转动杆(5)未安装磁密封轮(4)的一端位于固定架(6)下方，以在未进入磁性面(7)的磁力区域时，使转动杆(5)在磁密封轮(4)自身重力及固定架(6)的阻挡作用下，保持平衡。

4.如权利要求3所述的一种回转式空气预热器磁轮径向密封装置，其特征在于，固定架(6)的安装角度可调，从而可以调整转动杆(5)在平衡时的角度，进而调整磁密封轮(4)与磁性面(7)之间的初始距离。

5.如权利要求1～4任意一项所述的一种回转式空气预热器磁轮径向密封装置，其特征在于，磁性面(7)与转子(2)同轴布置，各固定架(6)的倾斜角度相同或者均为水平安装。

6.如权利要求1～4任意一项所述的一种回转式空气预热器磁轮径向密封装置，其特征在于，根据安装位置不同，各固定架(6)可调整安装位置为水平或倾斜安装，从而调整对应的磁密封轮(4)与磁性面(7)间的初始距离。

7.如权利要求1～6任意一项所述的一种回转式空气预热器磁轮径向密封装置，其特征在于，转动杆(5)与仓隔板(3)的铰接位置高度可调，从而调整磁密封轮(4)与磁性面(7)间的初始距离。

8.如权利要求1～7任意一项所述的一种回转式空气预热器磁轮径向密封装置，其特征在于，磁密封轮(4)和磁性面(7)的表面均涂有自润滑材料。

9.如权利要求1～8任意一项所述的一种回转式空气预热器磁轮径向密封装置，其特征在于，磁性面(7)与扇形板(1)材料相同，一体成型。

10.如权利要求1～8任意一项所述的一种回转式空气预热器磁轮径向密封装置，其特征在于，磁性面(7)为设于扇形板(1)表面的磁板。