УСТРОЙСТВО РАДИАЛЬНЫХ УПЛОТНЕНИЙ РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к радиальным уплотнениям регенеративных вращающихся воздухоподогревателей, используемых на тепловых электростанциях для подогрева воздуха, поступающего в котлы для сжигания топлива.
Полезная модель относится к области уплотнений, использующих принцип лабиринтного уплотнения.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Предлагаемое устройство радиальных уплотнений воздухоподогревателя изображено на фиг. 1, 2, 3, 4.
На фигуре 1 показан регенеративный воздухоподогреватель -аксонометрия.
На фигуре 2 показан классический пакет набивки РВП с продольными ребрами жесткости.
На фигуре 3 показана схема радиального уплотнения лабиринтного типа.
На фигуре 4 показана схема крепления упругого гребня к радиальной перегородке.
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.
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.
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.