一種迴轉式空氣預熱器的旁路接觸式無間隙密封裝置的製作方法

2023-07-30 11:53:56

本實用新型屬於一種密封裝置，涉及一種迴轉式空氣預熱器的旁路接觸式無間隙密封裝置。

背景技術：

目前，大型火力發電廠大都採用迴轉式空氣預熱器，迴轉式空氣預熱器是一種以逆流方式運行的再生式熱交換器。加工成特殊波紋的金屬蓄熱元件被緊密的放置在轉子扇形倉格內。空氣預熱器的流通截面分為煙氣區和空氣區。迴轉式空氣預熱器的基本原理是通過傳動裝置帶動轉子轉動，轉子扇形倉中裝有許多波形傳熱元件，空氣通道在轉軸的一側，空氣自下而上通過預熱器，煙氣通道在轉軸另一側，煙氣自上而下通過預熱器。

當煙氣流過時，煙氣將熱量釋放給蓄熱元件，煙氣熱量降低，當蓄熱元件轉到空氣側時，又將熱量釋放給空氣，空氣溫度升高，如此周而復始的循環，實現煙氣與空氣的熱交換。並且由於空氣預熱器的轉子與外殼體間存在旁路空間，在煙氣和空氣流經轉子時會有氣體不經過轉子內的傳熱元件直接進入旁路，由於空氣側與煙氣側存在較高的壓差，所以進入旁路的空氣一部分通過旁路空間向煙氣側洩露形成空氣預熱器的漏風，另外一部分直接進入空預器後部風道從而降低換熱效率。進而降低鍋爐熱效率，影響機組的經濟和安全性運行。空預器運行中整個轉子受熱膨脹由於轉子上下兩端有較大的溫差，所以轉子會發生蘑菇狀不規則變形，目前旁路的密封形式多採用固定式密封片與轉子密封角鋼保持相應的膨脹變形量的非接觸密封形式，為了保證機組的安全運行，不僅預留的間隙大於轉子的最大變形量，而且由於轉子的圓度誤差的存在最終形成的密封間隙都較大，難以保證有效的密封。

技術實現要素：

本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種結構簡單、製作安裝方便、使用範圍廣、運行可靠、密封效果好的迴轉式空氣預熱器的接觸式無間隙密封裝置。

為實現上述目的，本實用新型採用下述技術方案：

一種迴轉式空氣預熱器的旁路接觸式無間隙密封裝置，包括固定在迴轉式空氣預熱器轉子外圓上的轉子熱端密封件和轉子冷端密封件，在所述的轉子熱端密封件的上部設有呈環狀結構的且能隨著轉子變形而上下自由移動的上密封塊，所述的上密封塊底部與轉子熱端密封件上部始終接觸；在所述的轉子冷端密封件的下部設有呈環狀結構的且能隨著轉子變形而上下自由移動的下密封塊，所述的下密封塊頂部與轉子冷端密封件下部始終接觸；所述的上密封塊和下密封塊上下移動時，其位於垂直方向的側壁各自分別與一個用於密封迴轉式空氣預熱器的轉子外圈與殼體內圈形成的環狀間隙的環狀連接板貼合，且所述的環狀連接板與所述的殼體相連，所述環狀連接板、轉子熱端密封件、轉子冷端密封件、上密封塊和下密封塊共同實現對旁路空間的密封。

進一步的，在所述的轉子熱端密封件的上部設有多個圍成一環狀結構的上弓形塊，在所述的上弓形塊與轉子熱端密封件固定連接；

或/和在所述的轉子冷端密封件的下部設有多個圍成一環狀結構的下弓形塊，在所述的下弓形塊與轉子冷端密封件固定連接。

進一步的，所述的上、下弓形塊採用具有自潤滑功能的材料。

進一步的，所述的上密封塊包括多個，每個上密封塊為一個圓弧形結構，多個上密封塊圍成一個環狀結構，其依靠自身的重力沿著一個環狀結構的上導槽上下移動，所述的上導槽與所述的環狀連接板相連。

進一步的，在所述的上導槽內通入有一定壓力的氣體，靠氣壓壓緊上密封塊。

進一步的，所述的下密封塊包括多個，每個下密封塊為一個圓弧形結構，多個上密封塊圍成一個環形結構，其依靠一個彈性裝置沿著一個環狀結構的下導槽上下移動，所述的下導槽與所述的環狀連接板相連。

進一步的，其特徵在於，所述的彈性裝置安裝在所述的下導槽內，其底部由一個螺栓控制其高度，頂部驅動所述的下密封塊。

進一步的，所述的下密封塊包括多個，每個下密封塊為一個圓弧形結構，多個下密封塊圍成一個環形結構，其依靠氣體壓力沿著一個環狀結構的下導槽上下移動，所述的下導槽與所述的環狀連接板相連。

進一步的，所述的彈性裝置安裝在所述的下導槽內，其底部由一個螺栓控制其高度，頂部驅動所述的下密封塊。

進一步的，所述的上導槽和下導槽為浮動支撐；

或所述的上密封塊、下密封塊採用具有自潤滑功能的材料製作。

本實用新型的弓形塊通過螺栓固定於迴轉式空氣預熱器轉子外圓的轉子密封件上，密封塊導槽與安裝於空氣預熱器旁路的外殼的連接板相連，密封塊與安裝在轉子上的弓形塊組成的平面相對，密封塊安裝在密封塊導槽內。

本實用新型在空氣預熱器轉子的密封件上用弓形塊組成平面，依靠弓形塊平面的寬度消除轉子外圓圓度與轉子徑向變形對密封間隙的影響，密封塊在導槽內能夠上下自由活動，從而消除轉子熱變形在垂直方向對密封間隙的影響；同時利用密封塊和弓形塊自潤滑性能降低密封片對轉子轉動的摩擦阻力以及密封塊與弓形塊之間的磨損。

本實用新型安裝上下兩端的密封塊導槽時要根據實際的轉子熱變形的計算結果，預留出導槽與轉子間的間隙，防止過小的間隙造成導槽與轉子的接觸影響安全運行。

本實用新型的優點在於：

1.採用接觸式無間隙密封，消除了轉子圓度、轉動跳動及轉子熱變形對固有密封結構密封間隙的影響，從而減少漏風。

2.將固有的密封結構的線密封形式改為面與面的接觸的面密封形式，增強了密封效果從而減少漏風。

3.利用石墨的自潤滑性能，密封對轉子的摩擦阻力大大降低，降低了原有片式密封因間隙不當造成的對轉子轉動的摩擦和堵轉的風險。

4.結構簡單，製作安裝方便，適應廣泛；

5.運行可靠。

附圖說明

圖1是本實用新型結構示意圖；

圖2石墨密封塊的結構圖；

圖3-圖5石墨弓形塊的結構圖；

圖6石墨弓形塊組合在一起後的整體結構圖；

圖7浮動式上滑槽的連接結構圖；

圖8下石墨密封塊浮動結構圖；

其中1、連接板，2、上石墨密封塊導槽，3、上石墨密封塊，4、上石墨弓形塊，5、沉頭螺栓6、轉子熱端密封角鋼，7、轉子冷端密封角鋼，8、下石墨弓形塊，9、下石墨密封塊，10、下石墨密封塊導槽，11、石墨密封塊支撐彈簧，12、彈簧調節螺栓，13、外殼板,14轉子。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

本實用新型公開了一種迴轉式空氣預熱器的旁路接觸式無間隙密封裝置，包括固定在迴轉式空氣預熱器轉子外圓的轉子熱端密封件和轉子冷端密封件，在所述的轉子熱端密封件的上部設有呈環狀結構的且能隨著轉子變形而上下自由移動的上密封塊，所述的上密封塊底部與轉子熱端密封件上部始終接觸；在所述的轉子冷端密封件的下部設有呈環狀結構的且能隨著轉子變形而上下自由移動的下密封塊，所述的下密封塊底部與轉子冷端密封件上部始終接觸；所述的上密封塊和下密封塊上下移動時，其位於垂直方向的側壁各自分別與一個用於密封迴轉式空氣預熱器的轉子外圈與殼體內圈形成的環狀間隙的環狀連接板貼合，且所述的環狀連接板與所述的殼體相連，所述環狀連接板、轉子熱端密封件、轉子冷端密封件、上密封塊和下密封塊共同實現對旁路空間的密封。

進一步的，在所述的轉子熱端密封件的上部設有多個圍成一環狀結構的上弓形塊，在所述的上弓形塊與轉子熱端密封件固定連接；

或/和在所述的轉子冷端密封件的下部設有多個圍成一環狀結構的下弓形塊，在所述的下弓形塊與轉子冷端密封件固定連接。

上密封塊靠自重落在轉子熱端的弓形塊組成的平面上，下密封塊靠支撐彈簧將其壓在轉子冷端的下弓形塊組成的平面上；弓形塊組成的平面與上、下密封塊形成接觸式密封。

進一步的，上、下弓形塊採用具有自潤滑功能的材料製作，例如石墨，碳纖維，銅及其合金，鋁鎂合金，銅基石墨複合材料及其他金屬基石墨複合材料或者是外表面包裹有石墨的其他材料製作。

進一步的，上密封塊、下密封塊採用具有自潤滑功能的材料製作，例如石墨，碳纖維、銅及其合金，鋁鎂合金，銅基石墨複合材料及其他金屬基石墨複合材料或者是外表面包裹有石墨的其他材料製作。

實現上密封塊上下移動的方式如下：

方式1：上密封塊為一個圓弧形結構，整個裝置包括多個上密封塊，每個上密封塊其依靠自身的重力沿著一個環狀結構的上導槽上下移動，所述的上導槽通過連接板與迴轉式空氣預熱器的外殼相連。

方式2：在方式1的基礎之上，增加密封塊自重，如在密封塊上部或心部鑲嵌金屬。

方式3：在方式1的基礎之上，在密封塊導槽內持續通入具有一定壓力的空氣，靠氣壓壓緊密封塊。

方式4：在方式1的基礎之上，依靠彈性裝置對密封塊實施一定壓力，以確保上密封塊與轉子熱端密封件無間隙接觸。

實現下密封塊上、下移動的方式如下：

方式1：下密封塊為一個環形結構，其依靠一個彈性裝置沿著一個環狀結構的下導槽上下移動，所述的下導槽通過連接板與迴轉式空氣預熱器的外殼相連。

進一步的，所述的彈性裝置安裝在所述的下導槽內，其底部由一個螺栓控制其高度，頂部驅動所述的下密封塊。

方式2：氣浮式支撐，在密封塊導槽內持續通入具有一定壓力的空氣，靠氣壓託起密封塊並壓緊在弓形塊上。

方式3：槓桿支撐，增加如圖8所示的槓桿機構，密封塊下側用挺杆放在槓桿一端支撐，槓桿另一端用重塊或者彈簧施加一定大小的向下的力。

實現密封塊導槽固定的方式如下：

方式1：密封塊導槽直接與連接板固定連接，用連接板支撐密封塊導槽的同時將密封塊導槽與與殼體間封住。

方式2：如圖7所示，用角鐵在殼體上引出固定架，在固定架與密封塊導槽上分別加工安裝孔，用螺栓將密封塊導槽固定，並在螺栓上套一段彈簧，實現密封塊導槽的浮動支撐。用膨脹節結構封住密封塊導槽與殼體間的空間。

本實用新型中上密封塊、下密封塊形成的環狀結構、上、下弓形塊形成的環狀結構基本上與轉子是同軸同心設置，但是在實際中可能會有所偏差，但是依然是本實用新型的保護範圍。

下面以石墨材料為例，結合附圖對本實用新型進行詳細說明。

圖1中，一種迴轉式空氣預熱器的旁路接觸式無間隙密封裝置，包括上石墨密封塊導槽2、下石墨密封塊導槽10和上石墨弓形塊4、下石墨弓形塊8，上石墨密封塊導槽2和下石墨密封塊導槽10通過連接板1連接在空氣預熱器外殼板13上；上石墨弓形塊4、下石墨弓形塊8通過沉頭螺栓5鑲嵌在轉子熱端密封角鋼6和轉子冷端密封角鋼7上，對接成一個圓環石墨面，下石墨密封塊導槽10依靠下裝石墨密封塊支撐彈簧並有彈簧調節螺栓12調節彈簧高度。上石墨密封塊3和下石墨密封塊9安裝在上石墨密封塊導槽2和下石墨密封塊導槽10內，上石墨密封塊3靠重力與石墨面浮動接觸，下石墨密封塊9在石墨密封塊支撐彈簧11的作用下與下石墨弓形塊8的石墨面浮動接觸。

其中熱端的密封塊靠自重穩定於由弓形塊組成的石墨面上，冷端的密封塊靠彈性裝置與轉子冷端石墨密封面能夠始終接觸，上下密封塊與轉子之間形成浮動的接觸密封結構，冷端的密封塊需要依靠彈簧將石墨密封塊壓在轉子上的石墨平面上同時能夠在彈簧的作用下上下浮動來消除轉子熱變形與轉子跳動對密封間隙的影響，其中彈簧下端用調節螺絲調節石墨密封塊石墨平面間的接觸力。依靠石墨密封塊與轉子上的石墨面的無間隙接觸解決旁路的漏風問題。

本實用新型在空氣預熱器轉子兩端外緣轉子熱端密封角鋼6和轉子冷端密封角鋼7位置依靠上石墨密封塊3和下石墨密封塊9與石墨弓形塊組成的石墨平面配合形成無間隙密封，在轉子轉動過程中上石墨密封塊3和下石墨密封塊9的自由浮動補償轉子的轉動跳動與轉子熱變形形成的間隙，最終形成石墨密封塊與石墨面的無間隙的面密封，堵住了漏風渠道。

本實用新型安裝上下兩端的密封塊導槽時要根據實際的轉子熱變形的計算結果，預留出導槽與轉子間的間隙，在保證有效的密封情況下，防止過小的間隙造成導槽與轉子的接觸影響安全運行。

如圖2所示為單個石墨密封塊的結構圖；其寬度方向上比石墨弓形塊窄，其中心半徑與弓形塊中心半徑相同，密封塊為了自由浮動時不產生卡澀其長度較石墨弓形塊短，當然石墨密封塊還可以為一個整體式的結構。

如圖3-6為石墨弓形塊的結構圖，其為一個弧形塊，多個弓形塊之間圍成一圈，且相鄰的弓形塊之間對接且不能出現臺階面。

上述雖然結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行了描述，但並非對本實用新型保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護範圍以內。