CN204373493U - 密封设备及安装该设备的回转式空气预热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种密封设备，具体来讲涉及一种密封设备及安装该设备的回转式空气预热器。本实用新型旨在解决现有技术中的空气预热器漏风率大的问题，其中包括采用板式密封降低压差，解决压力漏风大的问题。密封设备安装于空气预热器中烟气区、二次风区、一次风区的过渡位置，空气预热器内设有多个格仓，密封设备按安装位置包括上表板式密封单元、下表板式密封单元和侧边部密封单元，其中各个密封单元又包括外壳、处于外壳内的密封体、重锤、连杆和固定在壳体的相应位置的连杆架，所述连杆固定在连杆架上，以连杆架为支点，其两端分别连接密封体和重锤。用板式密封，降低压力漏风、携带漏风。依靠多个模块，靠重力调整密封。

Description

密封设备及安装该设备的回转式空气预热器

技术领域

本实用新型涉及一种密封设备，具体来讲涉及一种密封设备及安装该设备的回转式空气预热器。

背景技术

回转式空气预热器以其传热密度高、结构紧凑、耐腐蚀、寿命长、费用低等特点而被大型火电机组普遍采用。

回转式空气预热器最大的特点就是拥有一个大的轮盘型旋转受热面，转子直径大部分达10米以上，其左右两半部分分别为烟气和空气通道。空气侧又分为一次风通道和二次风通道，当烟气流经转子时，烟气将热量释放给格仓内的蓄热元件，烟气温度降低；当蓄热元件旋转到空气侧时，又将热量释放给空气，空气温度升高。如此周而复始的循环，实现烟气和空气的热交换。

回转式空气预热器转子和外壳之间径向、周向和轴向都留有间隙，在现有的技术领域，这些间隙即是保证其正常运行的必备条件，又是密封系统防范的漏风渠道。

热态运行时，隔板在热应力的作用下产生向下的弯曲，使得整个转子将产生蘑菇状变形，间隙增大，产生漏风。空气侧压力高，烟气侧压力低，风烟之间的压力差，这又是漏风的动力。这种由间隙和压差所引起的漏风称之为压力漏风；还有一种漏风是由空气预热器庞大的自身结构引起的，残留于蓄热板间的流体被运行中的转子携带入另一仓而造成的漏风称为携带漏风,又称结构漏风。

目前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:扇形板和弧形板是可以通过自动或手动调整，其中顶部扇形板大多可以自动调整，从而使间隙达到最佳状态。其缺点是：结构复杂，对运行要求高，可靠性不好，维护费用高，漏风率普遍偏高，有些甚至在运行初期即出现漏风偏高的情况。

２.固定式密封:封片在扇形板处至少形成2道密封，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。该技术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。将扇形板固定在某一合理位置，柔性接触式密封系统安装在径向转子格仓板上，在未进入扇形板时，柔性接触式密封滑块高出扇形板5mm～10mm 。当柔性接触式密封滑块运动到扇形板下面时，合页式弹簧发生形变。密封滑块与扇形板接触，形成严密无间隙的密封系统。当该密封滑块离开扇形板后，合页式弹簧将密封滑块自动弹起，以此循环进行。

而该技术在具体使用中，弹性密封片长期处于高温和反复受力状态，很容易造成弹性失效，甚至疲劳断裂，整块密封块折断，造成更大漏风，而且转子旋转需要克服弹片阻力，使旋转阻力增大，增加了驱动装置耗电量。由于积灰也容易造成弹簧卡死弹性失效。

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。这种密封原来应用在汽机上，效果不错。但空预器由于转速较低，很难形成汽封，密封效果有待考证。

此外，还有疏导式密封、设置增压密封系统等方法。但是，上述技术都存在如下缺点：1.密封件同扇形板之间，紧力过大，阻力大，还会出现容易卡死现象；紧力过小或弹性失效，容易造成漏风甚至更大的漏风；2.现有技术，由于都是线密封，所以都无法解决携带漏风的问题。携带漏风通常占整个漏风的2%，被人们认为结构固有的，不可能解决的。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中的空气预热器漏风率大的问题，提供一种带有密封设备的回转式空气预热器及相应的密封方法。

本发明包括采用板式密封降低压差，解决压力漏风大、解决携带漏风无法解决的问题。通过密封块和现有的蒸汽吹灰和气体吹灰起互补作用，解决预热器积灰的问题。靠重力自然调整密封，避免了进行复杂的热态间隙计算。

为实现上述目标，本发明的内容在于：

一种回转式空气预热器的密封设备，分别安装于空气预热器中烟气区、二次风区、一次风区的过渡位置，空气预热器内设有多个格仓，密封设备按安装位置包括上表板式密封单元、下表板式密封单元和侧边部密封单元，其中各个密封单元又包括外壳、处于外壳内的密封体、重锤、连杆和固定在壳体的相应位置的连杆架，连杆固定在连杆架上，以连杆架为支点，其两端分别连接密封体和重锤。

优选的，密封体包括钢丝刷、空心筒和密封块，空心筒的两端分别安装钢丝刷和密封块。

上表板式密封单元、下表板式密封单元均包括至少三个尺寸沿轴向方向依次放大且共同排列构成扇形的密封模块，每个密封模块都包括密封体和与其配套连接的重锤、连杆架和连杆。

沿空气预热器的旋转方向，在烟气区与二次风区的过渡位置，上表板式密封单元中各个密封体的径向宽度大于下表板式密封单元中对应密封体的径向宽度，且增加的宽度向预热器的旋入方向突出，形成防漏气密封区宽度大小占空气预热器的格仓宽度的1/2。

沿空气预热器的旋转方向，在二次风区与一次风区的过渡位置，下表板式密封单元中各个密封体的径向宽度等于上表板式密封单元中对应密封体的径向宽度。

在一次风区与烟气区的过渡位置，下表板式密封单元中各个密封体的径向宽度大于上表板式密封单元中各个密封体的径向宽度，且增加的宽度向预热器的进入方突出，形成防漏气密封区，宽度大小占空气预热器的格仓宽度的1/2。

侧边部密封单元替换为由弹簧带动的密封体。

一种回转式空气预热器的密封方法，使用上述回转式空气预热器的密封设备，预热器的转速为1～４转/分钟，在过渡区域利用重力和/或弹力防止漏风，同时在空气预热器的过渡位置添加负压源防止携带漏风

上密封体和下密封体中心线在一条直线上，但空气预热器旋入方向在气流方向入口侧密封体大于气流方向出口侧密封体，以形成负压源。

不同于现有技术，通过长期的实践，本发明将原有的密封整体区划为了各个密封单元，甚至是各个密封模块，化整为零，上述分别的密封便于分别维修，也便于逐个密封其所要求的领域。

本发明的有益效果在于：

1. 采用板式密封，降低压差，减少压力漏风，且减少携带漏风。原来都是线接触密封，所以都无法解决携带漏风的问题。携带漏风通常占整个漏风的2%，被人们认为结构固有的，不可能解决的。现在采取板式密封，解决了携带漏风，打破了人们固有的想法。同时，采用板式密封，因降低携带烟气，减少烟气携带灰尘漏到热风道内，减少灰尘对设备的磨损。

2. 通过密封块的阻挡作用，解决预热器积灰的问题，和现有的蒸汽吹灰和气体吹灰起互补作用，可以及时清除空气预热器蓄热元件上部积灰，而目前市场上都是使用吹灰器吹灰，消耗电能或蒸汽。

3. 靠重力自然调整密封，避免了进行复杂的热态间隙计算，无需使用特殊的材质、密封块的厚度远超过密封片的厚度，有更长的使用寿命。可以满足一个大修周期或者二个大修周期设计。可以长期不用更换密封体，使用寿命比其它形式密封片更长。

4. 由于其包含多个模块，每个都可以适时调整，打破了目前市场上还没有轴向、径向密封运行中可以调整的密封设备的现状。每个都可以调整，模块小，相对于目前的通常7米以上的扇形板，模块小更容易贴近蘑菇型弧线变形，因而密封效果更好。轴向、径向密封设置有外部调整螺帽，运行中可以调整弹簧紧力，既可以使其侧部起更好的密封作用，又能使侧部阻力降到最小。现有技术要求回转式空气预热器转子和外壳之间径向、周向和轴向都留有间隙，这些间隙即是保证其正常运行的必备条件。而本发明间隙近似于零，同时阻力作用力大约0～21公斤，相对于整机而言，不影响整机运行。

5.密封单元结构，密封块设置有限位装置，即便发生空气预热器超温、着火等异常膨胀的情况，不会导致空气预热器卡死，使运行更加安全。

附图说明

图1为本发明回转式空气预热器的密封设备的俯视方向示意图；

图2为本发明回转式空气预热器的密封设备的轴测方向结构示意图；

图3为本发明回转式空气预热器的密封设备另一实施例的轴测方向结构示意图；

图4为本发明回转式空气预热器的密封设备沿其径向方向剖切后的结构示意图；

图5为本发明回转式空气预热器的密封设备沿其轴向方向剖切后的结构示意图；

图6为本发明回转式空气预热器的密封设备拆去外壳后的轴测方向结构示意图；

图7为本发明回转式空气预热器的密封设备另一实施例拆去外壳后的轴测方向结构示意图；

图中各部件名称：2.上表板式密封单元；3.预热器；4.下表板式密封单元；5.侧边部密封单元；

21.上部密封重锤；22.上部密封钢丝刷；23.上部密封块；24.上部密封壳；

41.下部密封重锤；42.下部密封钢丝刷；43.下部密封块；44.下部密封壳；

51.侧边部密封重锤；52.侧边部密封钢丝刷；53.侧边部密封块；54.侧边部支撑块；55.弹簧；56.侧边部密封壳；

A.烟气区;B.二次风区;C.一次风区；D.防漏气密封区。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

实施例1：一种密封设备及安装该密封设备的空气预热器，参见图1、2、4、5、6，空气预热器内设有多个格仓，密封设备分别安装于空气预热器中烟气区A、二次风区B、一次风区C的过渡位置，密封设备按安装位置包括上表板式密封单元2、下表板式密封单元4和侧边部密封单元5，其中各个密封单元又包括外壳、处于外壳内的密封体、重锤、连杆和固定在壳体的相应位置的连杆架，连杆固定在连杆架上，以连杆架为支点，其两端分别连接密封体和重锤。

    密封体包括钢丝刷、空心筒和密封块，空心筒的两端分别安装钢丝刷和密封块。

本实施例中，上表板式密封单元2、下表板式密封单元4均包括七个尺寸沿轴向方向依次放大且共同排列构成扇形的密封模块，每个密封模块都包括密封体和与其配套连接的重锤、连杆架和连杆。

如附图中所示，每个密封模块都含有自己的密封体及相关密封设备，如图4、5中所示，上表板式密封单元2包括上部密封重锤21、上部密封钢丝刷22、上部密封块23、上部密封壳24，上部密封钢丝刷22和上部密封块23间安装有空心筒。

下表板式密封单元4包括下部密封重锤41、下部密封钢丝刷42、下部密封块43、下部密封壳44，下部密封钢丝刷42和下部密封块43间安装有空心筒。

侧边部密封单元5包括：侧边部密封重锤51、侧边部密封钢丝刷52、侧边部密封块53、侧边部支撑块54、侧边部密封壳56。侧边部密封钢丝刷52和侧边部密封块53间安装有空心筒。

沿空气预热器的旋转方向，在烟气区A与二次风区B的过渡位置，上表板式密封单元2中各个密封体的径向宽度大于下表板式密封单元4中对应密封体的径向宽度，且增加的宽度向预热器的旋入方向突出，形成防漏气密封区D，宽度大小占空气预热器的格仓宽度的1/2。

沿空气预热器的旋转方向，在二次风区B与一次风区C的过渡位置，下表板式密封单元4中各个密封体的径向宽度等于上表板式密封单元2中对应密封体的径向宽度。

在一次风区C与烟气区A的过渡位置，下表板式密封单元4中各个密封体的径向宽度大于上表板式密封单元2中各个密封体的径向宽度，且增加的宽度向预热器的进入方突出，形成防漏气密封区D，宽度大小占空气预热器的格仓宽度的1/2。

一种回转式空气预热器的密封方法，使用上述回转式空气预热器的密封设备，预热器的转速为2转/分钟，在过渡区域利用重力防止漏风，同时在空气预热器的过渡位置添加负压源防止携带漏风。

上密封体和下密封体中心线在一条直线上，但空气预热器旋入方向在气流方向入口侧密封体大于气流方向出口侧密封体，以形成负压源。

本实施例中，钢丝刷的作用：空心筒和外壳留有膨胀间隙和密封上下活动间隙，钢丝刷能密封外壳和空心筒之间的间隙，钢丝刷随空心筒一起运动，钢丝刷密封空心筒和外壳间的间隙。

空心筒的作用：用普通材质Q235做成空心壳体，减轻重量。一端连接钢丝刷，一端连接密封块，密封块用耐磨耐腐蚀材质做成。这样每次更换只需更换易损件密封块和钢丝刷即可，节约材质和成本，利于检修。

密封块的作用在于：目前所有的密封，均是线密封，也就是把预热器每一格仓两侧安装密封装置，格仓旋转到扇形板处，格仓两侧的密封装置和扇形板接触起密封作用。本申请的密封是板式密封，当格仓旋转到密封块下面，整个格仓被密封块盖住，所以密封效果更好。同时，由于是板式密封，通过特殊设计，利用“射水抽气”原理，消除携带漏风。解决了世界上没有消除携带漏风的技术空白。

密封块具有清灰作用，当格仓上部堆积的灰尘旋转到密封块处，被密封块阻挡进入蓄热元件通道内，被烟气吹走，密封块像“一把铁锨”及时铲平积灰。

优选的，上表板式密封单元2、下表板式密封单元4均包括至少三个尺寸沿轴向方向依次放大且共同排列构成扇形的密封模块，每个密封模块都包括与其配套的重锤和密封体。

具体工作时，上表板式密封单元2内：密封块在重力作用下紧贴扇形仓内的蓄热元件起到密封的作用。钢丝刷和空心筒一起运动，密封空心筒和扇形仓的间隙。

下表板式密封单元4内：在重锤的作用下利用杠杆使其密封块紧贴蓄热元件，使其密封。钢丝刷和空心筒一起运动，封闭空心筒和扇形仓的间隙。

侧部密封：侧边部密封单元在弹簧力作用下使其密封块紧贴旋转仓体外部，起密封作用。钢丝刷和空心筒一起运动，密封空心筒和扇形仓的间隙。

具体的降低携带漏风原理为：

烟气进入二次风径向密封：烟气从上到下，上表板式密封单元2大于下表板式密封单元4，在旋转过程中，格仓内蓄热元件的上部先于下部密封，先密封的通道压力降低，在旁侧没有密封的通道抽气作用下，形成负压，从而消除携带漏风，消除携带烟气。

一次风区进入烟气区时：下表板式密封单元4大于上表板式密封单元2，先密封的通道压力降低，在旁侧没有密封的通道抽气作用下，形成负压，从而消除携带漏热风。

本实施例中，模块按7个设计，直径14米左右的空预器，半径7米左右，扇形板中心变形小按1.5米，外侧变形大按0.5米设计，中间按1米设计。直线越短越贴近弧线。

重锤的重量，根据密封组件的重量调整得来，上表板密封单元2内，在杠杆的作用下重锤刚好使其密封组件脱离格仓悬空，然后使重锤的重量减少0.5公斤。这样，每个密封组件作用在空气预热器旋转体上的力大约0.5公斤的力。作用在整个旋转体上的力大约21公斤，所以阻力作用力相对于设备本身非常小，不影响空气预热器转动。下表板式密封单元4的原理同上，区别在于重锤带动密封组件以一定的压力向上顶。

某单位2×660MW超临界燃煤机组直流燃煤锅炉BMCR工况下设计值为：

空预器烟气进口2560.19T/H，空预器烟气出口2674.89，一次风压漏到烟气侧重量为85729kg/h，二次风漏到烟气侧重量为28576kg/h，总漏到烟气侧重量为114305 kg/h。烟气漏风率为：114305/2560190=4.4647%。

通常，径向漏风占整个漏风量的80%，那么，一次风径向漏到烟气侧重量为68583.2 kg/h，其它漏风为17145.8kg/h；二次风径向漏到烟气侧重量为22860.8kg/h，其它漏风为5715.2kg/h。

现有技术中，风压压力沿板面逐步衰减，一次风径向漏到烟气风量按50%考虑为57152.6 kg/h，二次风径向漏到烟气风量按50%考虑为11430.4kg/h（实际上由于二次风向烟气侧漏风为逆向有可能达到不泄漏，因为泄漏的风又旋转到二次风处）。

则总的漏风为：57152.6 kg/h+11430.4kg/h+85729kg/h+28576kg/h=68583 kg/h，漏风率为68583/2560190=2.679%。

通常，携带漏风影响空气漏风率为2%，由于采用板式密封，本实施例中，由于负压源的存在，不存在携带漏风，如果按降低携带漏风1%考虑，则总的漏风率为1.679%左右。大大降低了漏风率。

实施例2：本实施例原理同实施例1，具体不同之处在于，侧边部密封单元替换为由弹簧带动的压块。使用时，调整弹簧紧力，就可以控制密封效果。

最后需说明的是，以上者仅系本发明部份实施例，并非用以限制本发明，依据本发明的结构及特征，稍加变化修饰而成者，亦应包括在本发明范围之内。

Claims (8)

1.一种密封设备，其特征在于：密封设备按安装位置包括上表板式密封单元（2）、下表板式密封单元（4）和侧边部密封单元（5），其中各个密封单元又包括外壳、处于外壳内的密封体、重锤、连杆和固定在壳体的相应位置的连杆架，所述连杆固定在连杆架上，以连杆架为支点，其两端分别连接密封体和重锤。

2.如权利要求1所述的密封设备，其特征在于：所述密封体包括钢丝刷、空心筒和密封块，所述空心筒的两端分别安装所述钢丝刷和所述密封块。

3.如权利要求1所述的密封设备，其特征在于：所述上表板式密封单元（2）、下表板式密封单元（4）均包括至少三个尺寸沿轴向方向依次放大且共同排列构成扇形的密封模块，每个密封模块都连接有与其配套的重锤、密封体、连杆架和连杆。

4.如权利要求1所述的密封设备，其特征在于：所述侧边部密封单元替换为由弹簧（55）带动的密封体。

5.一种回转式空气预热器，在该空气预热器内设有多个格仓，其特征在于：在该空气预热器中烟气区A、二次风区B、一次风区C的过渡位置分别安装有如权利要求1所述的密封设备。

6.如权利要求5所述的回转式空气预热器，其特征在于：在所述烟气区A与二次风区B的过渡位置，上表板式密封单元（2）中各个密封体的径向宽度大于所述下表板式密封单元（4）中对应密封体的径向宽度，且增加的宽度向预热器的旋入方向突出，形成防漏气密封区D，其宽度大小占所述空气预热器的格仓宽度的1/2。

7.如权利要求5所述的回转式空气预热器，其特征在于：在所述二次风区B与一次风区C的过渡位置，下表板式密封单元（4）中各个密封体的径向宽度匹配于所述上表板式密封单元（2）中对应密封体的径向宽度。

8.如权利要求5所述的回转式空气预热器，其特征在于：在所述一次风区C与烟气区A的过渡位置，下表板式密封单元（4）中各个密封体的径向宽度大于所述上表板式密封单元（2）中各个密封体的径向宽度，且增加的宽度向预热器的进入方突出，形成防漏气密封区D，宽度大小占所述空气预热器的格仓宽度的1/2。