柔性接触式密封演示文稿 修改

一种旋转式空气预热器的密封技术

电站锅炉空预器

北京华能达电力技术应用有限责任公司

一种旋转式空气预热器的密封技术

引

言

回转式空气预热器在大中型电站锅炉上被普遍采用，漏风率是其重要的经济指标之一。有效 控制空气预热器漏风率，可以从降低送、引风机 电耗和提高锅炉效率两个方面得到节能收益。因 而无论是国内外空预器生产厂家或广大的空预器 使用单位，都努力从不同方面降低空预器漏风率。

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一、空预器变形的基本原理空预器运行时，转子的上、下端面存在温度差, 即沿着转子高度方向上的温度梯度引起了转子 上端面外凸，下端面内凹转子的热态蘑菇状变

形。

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二、空预器漏风量计算1、携带漏风量的计算LE 0.94 60 n R rf E a 0.85 R rp K k g / h 式中： LE —— 转子从空气侧旋转到烟气侧的仓格空间中空气携带到烟气中的量2 2 2 2

(kg/h); 0.94 —— 转子构件占据容积的修正系数； n —— 转子转速(r/min); Ρ —— 进出口空气的平均速度(kg/m3); R —— 转子内半径(m); r f —— 端板半径(m); r p —— 转子中心筒半径(m); E+a —— 传热元件篮子框架的最高线和最低线之间的距离(m); 0.85—— 系数，受热元件的自由流量截面与转子横截面的比值； K —— 上下扇形板的密封面之间距离减去(E+a) (m).

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2、直接漏风量计算直接漏风主要取决于烟空气的压差和密封间隙。其公式如下：

L A 508 .7 K A 式中：

P

L A —— 各部分直接漏风量的总和(kg/h);

A —— 计算处的泄露面积(m² );

ρ —— 计算处的空气密度(kg/m3);Δp —— 计算处的烟空气之间压差(Pa); K —— 阻力系数，取用0.65.

漏风比例：热端径向70%;携带漏风10%;其他20%, 包括(冷端径向、轴向、周向)。

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3、空预器漏风的影响3.1对机组负荷的影响：漏风增大不利于燃料的充分燃烧从而减少锅炉出力。

3.2对锅炉效率的影响：主要是增加排烟热损失。3.2.1冷端的漏风不增加锅炉排烟热损失，如图中Q1。 3.2.2热端的漏风Q2由入口风温20℃ 加热到300℃ ,漏到烟气侧后经过空预器散热变

为Q2’,即排烟温度。那么排烟温度与入口风温之差便是热端漏风带走的热量。3.2.3旁路漏风的影响。热端旁路的漏风由 300℃直接通过轴向密封进入排烟系统， 冷端旁路漏风影响电流。

Q2 t2= 300℃

Q2

t1= 20℃

Q1

Q2 ’

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3.3 对厂用电的影响：由于漏风增大，送风机、引风机和一次 风的电耗提高，增加了厂用电。 3.4 对除尘器的影响：漏风增加，使锅炉出口的烟气流量增加， 提高了烟气流速，从而使电除尘器的效率降低。 3.5 对下游设备的影响：漏风增加，烟气出口

流量提高，所有 在空气预热器下游的设备的磨损提高，其维修维护量大大增加。

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三、空预器漏风控制发展及比较1、发展时间顺序

固定扇形板↓

自动跟踪↓

双密封、三密封↓

柔性接触式密封↓

刷式密封、漏气回收、 拖曳式密封等

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2、各种漏风技术比较2.1 扇形板自动跟踪 优点：随时监控 缺点：1 )测量间隙不准确 空预器在热态运行时，其内部温度至少要考虑450℃的高温。 在高温下，系统的传动装置反应会有迟缓甚至发生故障，测量间 隙不准确，扇形板不能准确的跟踪转子的热态变化，造成漏风增 大。 2 )热态下曲线变化不吻合 空预器在热态运行时，转子的蘑菇形变形是一条开口向下的 抛线；而扇形板在热态下也会有一定的变形，会形成一个开口向 上的抛线(具体线形还要根据受热情况而定，大体的方向是向上 的),两条曲线的变形不吻合，在投入自动跟踪系统的时候会有 卡涩的现象，而且漏风依然会很大。 3 )自动跟踪系统间隙测量装置只能监测转子外环的 间隙值，不能监测预热器热态变形后整个径向隔仓的间隙变化。

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4)由于扇形板自动跟踪系统的测点较多，出现故障时，会由 于故障点较多而增加了维修跟踪系统的难度和工作量。 5)维护工作量大。 扇形板和密封片的磨损、损坏，造成维护工作量增大，每次 机组检修都需要对扇形板和密封片进行检修和更换，费用高。

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2.2双密封技术

双密封技术的改进有豪顿华公司48分仓技术和三密封技术。 缺点：48分仓和双密封技术需要对全部蓄热元件切割，工程量大， 同时增加了积灰的死角容易积灰，传热面积减少1.5%。 三密封技术原理是一次风和烟气侧的扇形板加宽，保证扇形板下 有三道密封，缺点是扇形板加宽使流通面积减小，流速增加，而 磨损和流速是3次方的关系，所以空预器磨损严重，使用寿命减 少；而且漏风不稳定，存在严重的堵灰现象。 48分仓技术 三密封技术

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2.3漏风回收漏风回收的原理是在扇形板处打孔，加装抽吸风机。 缺点：1)抽吸风机抽走空气的同时抽走烟气，送入炉膛再利用， 形成废气再循环，降低锅炉效率，增加烟气量。 2)送风机电流不下降，引风机电流增加，抽吸风机电流 增加。 3)运行安全性、经济性不高。

扇形板

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2.4刷式密封在预热器内部径向和轴向密封上补充了一道钢丝刷密封，采用0.1mm直径、 150mm 长钢丝刷，试图在预热器低负荷阶段依靠钢丝刷的弹性来补偿部 分密封间隙，试图减小漏风。

缺点：1)刷毛材料的弹性和硬度的选择要合理，刷毛硬对扇形板的磨 损会比较的严重，而刷毛软又很容易被冲刷掉。 2)刷毛长期磨损，变

形比较严重，致使密封间隙变大，漏风率 增大。

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2.5 拖曳式密封薄钢片拖曳式软迷宫密封是在现行密封片后增加一道或两道0.5~0.8mm 厚的折角密封片，构成两重或三重迷宫密封。实际应用过程中，该技术暴露出以下缺点： (1)该技术在短期内能有效控制漏风，但运行一段时间后，折角密封弹片受磨损 腐蚀严重，大部分会脱落，密封护板发生断裂，不能很好地控制漏风。 (2)密封片只是靠折角的弹性，不能很好地随负荷变化而变化。

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2.6弹性间隙自补偿接触式密封技术

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四、柔性接触式密封技术介绍1、基本设计思想

将扇形板固定在某一合理位置，柔性接触密封系统安装在径向转子隔仓板上，在未进入扇形板时柔性接触式密封滑块高出扇形板5~8mm 。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。运行示意图如下所示。

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2、自润滑合金

密封滑块采用一种高科技材料：自润滑合金，如图所示。此种材料高温无润 滑脂的条件下，可以达到很低的摩擦系数,具有耐磨损、耐高温、摩擦系数小、 安装方便及更换组件快捷的优点。材料名称 密度ρ (g/cm3) 硬度(HB) 干摩擦系数μ 抗压强度(MPa) 抗弯强度(MPa) 适用速度(m/s) 使用温度(℃) 自润滑合金 7.54 105-126 0.09-0.11 355 275 0.3-2.5 -30-550

年磨损量(圆周处) mm弹性模量E(×105 MPa) 膨胀系数α (106) 切变模量G(×103 MPa)

0.361.83 10.72 80.4

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3、合页式弹簧合页式弹簧的材料为 inconel X-750是以Al、Ti Nb强化的镍基合金，是inconel合金系统中早 期发展的应用广泛的合金之一。合金在980度 以下具有良好的强度、良好的抗腐蚀和抗氧化 性能，而且也有较好的低温性能，成形性能也 好，能适应各种焊接工艺。X-750力学性能：(线材，美国宇航材料标准AMS)品种 线材，1号硬度 15% 冷 加 工 线材，弹簧硬度

状态

退火 时效

时效

50%~65% 冷加工

时 效

30% 冷加工

时效

完全热处理

厚度(mm)

≤0.63 1059 1030

〉 0.63~12.7892 113 8 1138

〈6.3 1314 1520

〉6.3~10.6 1098 1373

>10.6~ 12.71236

0.3~ 6.31030

>6.3~ 12.71000

≥b

(MPa)

≤

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4. T型限位铰链T型铰链对弹簧起限位作用，防止弹簧因形变量过大而脱落，采用 一种耐腐蚀的不锈钢材料，利用最先进一次成型技术制造而成，具有耐 高温、耐低温腐蚀性能和很高的抗拉强度性能。在早期的弹簧式合页密 封组件中，由于T型铰链的制造问题和螺纹固定位置正好是铰链受力最 多的地方，也是铰链最脆弱易断裂的位置，经常会

造成T型铰链失效， 弹簧分离，合页无法弹起问题，后经过多次反复试验和经验的总结，采 用这种最新一次成型技术生产的铰链，在使用过程中有效的避免了，材 料薄弱点断裂的问题。T型铰链与铰链螺母原来是利用丝扣拧紧的，但 由于压缩次数太多，拉伸也多，容易松脱，造成弹簧脱落，现在采用直

接焊接在一起，进一步增强了铰链的抗拉强度。

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5.合金转轴技术在空预器恶劣的环境中，飞灰含量大，低温腐蚀严重，单一材质的

不锈钢很容易被吹损，必须采用合金材质。转轴为双层相套合金结构， 材料为陶瓷合金。

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6、安装示意图 在原有径向密封片上加装柔性接触式密封组件，使密封 滑块和扇形板之间进行接触从而达到控制漏风的目的。 如图所示。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3rpj.html