RU183467U1

RU183467U1 - DEVICE FOR RADIAL SEALS OF REGENERATIVE AIR HEATERS

Info

Publication number: RU183467U1
Application number: RU2017137339U
Authority: RU
Inventors: Василий Александрович Поздеев; Юлия Александровна Куней
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2018-09-24

Abstract

Радиальное уплотнение регенеративного воздухоподогревателя предназначено для снижения перетоков воздуха из воздушной полости в газовую. Уплотнение содержит радиальные перегородки, гребни и плиты радиальных уплотнений. В каждом секторе ротора находится более двух гребней, гребни имеют законцовки из листовой пружинной стали толщиной менее 1 мм, которые смонтированы на ребрах жесткости пакетов набивки и радиальных перегородках ротора воздухоподогревателя. Зазор между секторными плитами радиальных уплотнений и гребнями составляет величину менее 2 мм.The radial seal of the regenerative air heater is designed to reduce the flow of air from the air cavity to the gas. The seal contains radial partitions, ridges and plates of radial seals. In each sector of the rotor there are more than two ridges, the ridges have endings made of sheet spring steel with a thickness of less than 1 mm, which are mounted on the stiffening ribs of the packing bags and the radial partitions of the rotor of the air heater. The gap between the sector plates of the radial seals and the ridges is less than 2 mm.

Description

Полезная модель относится к радиальным уплотнениям регенеративных вращающихся воздухоподогревателей, используемых на тепловых электростанциях для подогрева воздуха, поступающего в котлы для сжигания топлива.The utility model relates to radial seals of regenerative rotary air heaters used in thermal power plants to heat the air entering boilers for burning fuel.

Полезная модель относится к области уплотнений, использующих принцип лабиринтного уплотнения.The utility model relates to the field of seals using the principle of labyrinth sealing.

Производство регенеративных воздухоподогревателей (РВП) было освоено в 1923 году шведской фирмой «Актиболагет Юнгстрем Ангтурбин». Радиальные уплотнения классического регенеративного воздухоподогревателя имеют следующие конструктивные особенности. Воздушная и газовая полости разделены плитами радиальных уплотнений. На роторе смонтированы радиальные гребни уплотнений из листовой стали толщиной 4÷6 мм. Недостатком данной конструкции является следующее. На пути воздуха имеется один или два гребня, не исключен обрыв полос радиальных уплотнений при регулировке зазоров и аварийном останове котла.The production of regenerative air heaters (RVP) was mastered in 1923 by the Swedish company Aktibolaget Jungstrem Angturbin. Radial seals of a classic regenerative air heater have the following design features. Air and gas cavities are separated by radial seal plates. Radial flanges of seals made of sheet steel with a thickness of 4 ÷ 6 mm are mounted on the rotor. The disadvantage of this design is the following. There is one or two ridges on the air path; breaks in the strip of radial seals are not ruled out when adjusting clearances and emergency stopping of the boiler.

Известна конструкция радиальных уплотнений (Авторское свидетельство СССР №775526 - 1980-10-30), имеющая следующие конструктивные особенности. К воздушному отсеку подключен напорный воздуховод от дутьевого вентилятора котла. К радиальным уплотнениям подключены воздуховоды забора переточного воздуха, соединенные через нагнетательный воздуховод, снабженный вентилятором с напорным воздуховодом.The known design of radial seals (USSR Author's Certificate No. 775526 - 1980-10-30), having the following design features. A pressure duct is connected to the air compartment from the blower fan of the boiler. Intake air intake ducts are connected to the radial seals, connected through a discharge duct equipped with a fan with a pressure duct.

Недостатком данной конструкции является усложнение конструкции за счет дополнительных воздуховодов и вентилятора, дополнительный расход электроэнергии на привод вентилятора переточного воздуха, не исключен обрыв полос радиальных уплотнений при регулировке зазоров и аварийном останове котла.The disadvantage of this design is the complication of the design due to additional air ducts and a fan, additional energy consumption for the fan drive of the transfer air, breaks of the radial seal strips during adjustment of the gaps and emergency shutdown of the boiler are possible.

Известна конструкция радиальных уплотнений (патент РФ на изобретение №2242691 от 2004-12-20), имеющая следующие конструктивные особенности. В зазор между плитой радиальных уплотнений и бочкой ротора подаются уходящие газы с напора вентилятора рециркуляции газов (далее ВРГ). Таким образом, вследствие заполнения свободного пространства уходящими газами предотвращается переток воздуха из воздушной полости РВП в газовую. Давление уходящих газов при этом незначительно выше давления воздуха в воздушной полости РВП. Недостатком данной конструкции является необходимость монтажа дополнительных газоходов от ВРГ до радиальных уплотнений, ВРГ находятся в работе не на всех режимах работы котла.A known design of radial seals (RF patent for the invention No. 2242691 from 2004-12-20), having the following design features. In the gap between the radial seal plate and the rotor barrel, exhaust gases are supplied from the pressure of the gas recirculation fan (hereinafter referred to as VRG). Thus, due to the filling of the free space with exhaust gases, the flow of air from the air cavity of the air intake system to the gas is prevented. The pressure of the exhaust gases is slightly higher than the air pressure in the air cavity of the air intake system. The disadvantage of this design is the need to install additional flues from the secondary heat exchanger to the radial seals, the secondary heat exchanger are not in operation at all boiler operating modes.

Известна конструкция радиальных уплотнений (Авторское свидетельство СССР №48979 от 1936-08-31), имеющая следующие конструктивные особенности. На радиальных пластинах в специальных оправках монтируются графитовые ромбовидные бруски. Бруски, скользя по плитам радиальных уплотнений, полностью перекрывают переток воздуха из воздушной полости РВП в газовую. Недостатком данной конструкции является высокая вероятность разрушения графита при соприкосновении с плитами радиальных уплотнений.A known design of radial seals (USSR Author's Certificate No. 48979 from 1936-08-31), having the following design features. On radial plates in special mandrels, graphite rhomboid bars are mounted. The bars, sliding along the plates of the radial seals, completely block the flow of air from the air cavity of the air heater into the gas. The disadvantage of this design is the high probability of graphite destruction upon contact with radial seal plates.

Известна конструкция радиальных уплотнений (Авторское свидетельство СССР №SU 1250784 А1), имеющая следующие конструктивные особенности. Ограничительная пластина плиты радиального уплотнения с воздушной стороны отогнута в сторону на 30÷70°, а в горизонтальной и боковой частях плиты выполнены сквозные отверстия. При включении воздухоподогревателя воздух обтекает отогнутую пластину и создает за ней зону пониженного давления, в результате чего через сквозные отверстия, выполненные в горизонтальной и боковой частях плиты радиальных уплотнений, происходит отсос воздуха, перетекающего из воздушной полости воздухоподогревателя в газовую. Недостатком данной конструкции является возможность обрыва полос радиальных уплотнений при аварийном сбросе нагрузки и останове котла. Вследствие этого, работа уплотнения становится неэффективной.The known design of radial seals (USSR Author's Certificate No. SU 1250784 A1), having the following design features. The restrictive plate of the radial seal plate from the air side is bent to the side by 30 ÷ 70 °, and through holes are made in the horizontal and lateral parts of the plate. When the heater is turned on, air flows around the bent plate and creates a zone of reduced pressure behind it, as a result of which, through the through holes made in the horizontal and lateral parts of the radial seal plate, the air is sucked out from the air cavity of the heater into the gas. The disadvantage of this design is the possibility of breaking the strip of radial seals during emergency load shedding and boiler shutdown. As a result, the compaction operation becomes ineffective.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является конструкция радиальных уплотнений (Авторское свидетельство №SU 1244435 А1), имеющая следующие конструктивные особенности. Ротор воздухоподогревателя содержит пакеты металлических листов с выступающими концами. Концы элементов теплообменной набивки примыкают, по крайней мере, через один к плитам радиальных уплотнений с образованием уплотнительного лабиринта. Недостатком данной конструкции является следующее. Листы набивки в процессе ручной регулировки радиальных зазоров и при аварийном останове котла будут соприкасаться с плитами и деформироваться. Вследствие этого будет увеличиваться аэродинамическое сопротивление набивки воздухоподогревателя, потребление электроэнергии на привод дутьевого вентилятора, может возникнуть ситуация, когда производительности дутьевого вентилятора будет недостаточно для преодоления аэродинамического сопротивления и котел не сможет нести нагрузку из-за нехватки воздуха.The closest technical solution, selected as a prototype, is the design of radial seals (Copyright certificate No. SU 1244435 A1), which has the following design features. The rotor of the air heater contains packages of metal sheets with protruding ends. The ends of the heat exchange packing elements are adjacent at least through one to the radial seal plates to form a sealing labyrinth. The disadvantage of this design is the following. Packing sheets during manual adjustment of radial clearances and during emergency shutdown of the boiler will come into contact with the plates and deform. As a result of this, the aerodynamic resistance of the heater gasket will increase, the energy consumption for the drive of the blower fan may arise, the situation may arise when the performance of the blower fan will not be enough to overcome the aerodynamic drag and the boiler will not be able to carry the load due to lack of air.

Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в снижении перетоков воздуха из воздушной полости воздухоподогревателя в газовую, снижении потерь тепла с уходящими газами, а также снижении мощности, потребляемой тягодутьевыми механизмами и повышении КПД котла.The technical result achieved by the implementation of this utility model is to reduce air flows from the air cavity of the air heater to the gas, to reduce heat loss with flue gases, as well as to reduce the power consumed by the blower mechanisms and increase the boiler efficiency.

Достигается технический результат тем, что в каждом секторе ротора находится более двух гребней, гребни имеют законцовки из листовой пружинной стали толщиной менее 1 мм, которые смонтированы на ребрах жесткости пакетов набивки и радиальных перегородках ротора воздухоподогревателя, а зазор между секторными плитами радиальных уплотнений и гребнями составляет величину менее 2 мм.The technical result is achieved by the fact that in each sector of the rotor there are more than two ridges, the ridges have endings made of sheet spring steel with a thickness of less than 1 mm, which are mounted on the stiffening ribs of the packing bags and radial partitions of the rotor of the air heater, and the gap between the sector plates of the radial seals and the ridges is less than 2 mm.

Предлагаемое устройство радиальных уплотнений воздухоподогревателя изображено на фиг. 1, 2, 3, 4.The proposed device of radial seals of the air heater is shown in FIG. 1, 2, 3, 4.

На фигуре 1 показан регенеративный воздухоподогреватель -аксонометрия.The figure 1 shows a regenerative air heater axonometry.

На фигуре 2 показан классический пакет набивки РВП с продольными ребрами жесткости.The figure 2 shows the classic package RVP packing with longitudinal stiffeners.

На фигуре 3 показана схема радиального уплотнения лабиринтного типа.The figure 3 shows a diagram of the radial seal of the labyrinth type.

На фигуре 4 показана схема крепления упругого гребня к радиальной перегородке.The figure 4 shows a diagram of the fastening of the elastic ridge to the radial partition.

Ротор 5 РВП выполнен из двух частей - вала 8 и закрепленной на нем бочки 9. В бочке 9 ротора 5 от вала 8 к наружной обечайке 10 заведены радиальные пластины 2. Таким образом, пластины 2 образуют ячейки ротора 5 в форме секторов, два из которых сверху и снизу постоянно перекрыты четырьмя секторными плитами 4. В образованные ячейки помещаются пакеты набивок 7.The rotor 5 of the RVP is made of two parts - the shaft 8 and the barrel 9 mounted on it. In the barrel 9 of the rotor 5 from the shaft 8 to the outer shell 10 there are radial plates 2. Thus, the plates 2 form the cells of the rotor 5 in the form of sectors, two of which the top and bottom are constantly blocked by four sector plates 4. Packs of packings 7 are placed in the formed cells.

На ребрах жесткости 1 пакетов набивки 7 и радиальных секторных перегородках 2 ротора 5 воздухоподогревателя монтируются гребни 6 радиальных уплотнений. Для ликвидации ударных нагрузок при соприкосновении вертикальных гребней 6 с плитами радиальных уплотнений 4 законцовки 3 вертикальных гребней 6 выполняются из пружинной стали толщиной менее 1 мм. Таким образом, между каждой плитой радиальных уплотнений 4 и бочкой ротора 9 в каждый момент времени находится более двух гребней, а радиальные уплотнения работают, как уплотнения лабиринтного типа.On stiffeners 1 packs of packing 7 and radial sector partitions 2 of rotor 5 of the air heater, ridges 6 of radial seals are mounted. To eliminate shock loads in contact with the vertical ridges 6 with plates of radial seals 4, the endings 3 of the vertical ridges 6 are made of spring steel with a thickness of less than 1 mm. Thus, between each plate of the radial seals 4 and the barrel of the rotor 9 at each moment of time there are more than two ridges, and the radial seals work like labyrinth type seals.

Устройство радиального уплотнения лабиринтного типа работает следующим образом. При включении котлоагрегата и воздухоподогревателя в работу, с одной стороны от секторных плит 4 снизу вверх в воздухоподогреватель поступает холодный воздух. С другой стороны от секторных плит 4 сверху вниз в воздухоподогреватель поступают уходящие газы. Уходящие газы нагревают пакеты набивки 7. При вращении ротора 5, нагретые уходящими газами, пакеты набивки 7 перемещаются в воздушную полость воздухоподогревателя, где нагревают холодный воздух до необходимых температур. При этом в воздушной полости воздухоподогревателя создается избыточное давление, а в газовой полости разрежение. Вследствие перепада давления часть воздуха из воздушной полости перетекает через зазоры между секторными плитами 4 радиальных уплотнений и бочкой ротора 9 в газовую полость. Перетоки воздуха увеличивают затраты электроэнергии на привод дутьевого вентилятора и дымососа, а также снижают КПД котла. С целью снижения перетоков воздуха на радиальных перегородках 2 ротора 5 и ребрах жесткости 1 пакетов набивки 7 смонтированы гребни 6. Для обеспечения величины зазоров между гребнями 6 и секторными плитами 4 менее 2 мм гребни имеют законцовки 3, выполненные из листовой пружинной стали толщиной менее 1 мм. Толщина законцовок 3 менее 1 мм выбрана для обеспечения возможности их прогиба при задевании о секторные плиты 4, а также для повышения эффективности лабиринтных уплотнений, так как с уменьшением толщины гребней снижается расход через лабиринтные уплотнения. Величина зазоров между гребнями 6 и секторными плитами 4 составляет менее 2 мм, а количество гребней 6 в каждом секторе выбрано более двух, так как с уменьшением зазора и с увеличением числа гребней растет эффективность лабиринтных уплотнений. Минимальные зазоры между гребнями 6 и секторными плитами 4, а также количество гребней 6 более двух под каждой секторной плитой 4 в каждый момент времени снижают перетоки воздуха из воздушной полости воздухоподогревателя в газовую. Сокращение перетоков воздуха приводит к снижению потерь тепла с уходящими газами, повышению КПД котла, снижению затрат электроэнергии на привод тягодутьевых механизмов.The device of the radial seal of the labyrinth type works as follows. When the boiler and the air heater are turned on, cold air enters the air heater on the one hand from the sector plates 4 from the bottom up. On the other hand, flue gases flow from sector plates 4 from top to bottom into the air heater. The flue gases heat the packs of packing 7. When the rotor 5 is heated, heated by the flue gases, the packs of pack 7 move into the air cavity of the air heater, where cold air is heated to the required temperatures. In this case, excess pressure is created in the air cavity of the air heater, and vacuum is created in the gas cavity. Due to the pressure drop, part of the air from the air cavity flows through the gaps between the sector plates 4 of the radial seals and the barrel of the rotor 9 into the gas cavity. Air flows increase the cost of electricity for driving a blower fan and smoke exhaust, and also reduce the efficiency of the boiler. In order to reduce air flow on the radial partitions 2 of the rotor 5 and stiffening ribs 1 of the packing pack 7, ridges 6 are mounted. To ensure the clearance between the ridges 6 and sector plates 4 is less than 2 mm, the ridges have 3 tips made of spring steel sheet with a thickness of less than 1 mm . The thickness of the tips 3 less than 1 mm is selected to ensure the possibility of their deflection when touching the sector plates 4, as well as to increase the efficiency of the labyrinth seals, since with a decrease in the thickness of the ridges the flow through the labyrinth seals decreases. The size of the gaps between ridges 6 and sector plates 4 is less than 2 mm, and the number of ridges 6 in each sector is selected more than two, since with decreasing the gap and increasing the number of ridges, the effectiveness of labyrinth seals increases. The minimum gaps between ridges 6 and sector plates 4, as well as the number of ridges 6 more than two under each sector plate 4 at each time point, reduce air flow from the air cavity of the air heater to the gas. The reduction of air flows leads to a reduction in heat loss with exhaust gases, an increase in boiler efficiency, and a reduction in the cost of electricity for driving draft engines.

Claims

A device for radial seals of a regenerative air heater, containing radial partitions, ridges and radial seal plates, characterized in that there are more than two ridges in each sector of the rotor, the ridges have ends made of sheet steel spring with a thickness of less than 1 mm, which are mounted on the stiffeners of the packing bags and radial the partitions of the rotor of the air heater, and the gap between the sector plates of the radial seals and ridges is less than 2 mm.