发明内容
本发明的目的在于提供一种空气预热器,该空气预热器具有较高的运行效率。
为实现所述目的的空气预热器,包括热端大梁和热端扇形板,其中,所述热端扇形板与所述热端大梁相对设置;所述热端扇形板在周向上具有烟气端和空气端;
所述空气预热器还包括清灰组件和第一密封组件;
所述第一密封组件设置在所述烟气端,用于阻挡烟气从所述烟气端进入到所述热端扇形板与所述热端大梁之间;
所述清灰组件用于将所述热端扇形板与所述热端大梁之间的灰尘从所述空气端吹出。
所述的空气预热器,其进一步的特点是,所述热端大梁具有底壁,所述底壁与所述热端扇形板相对设置;
所述底壁上开设有出气口,所述清灰组件被设置成经由所述出气口而向所述热端扇形板与所述底壁之间吹风,以将所述热端扇形板与所述底壁之间的灰尘从所述空气端吹出。
所述的空气预热器,其进一步的特点是,所述出气口开设在所述底壁与所述热端扇形板的烟气端相对的位置。
所述的空气预热器,其进一步的特点是,所述出气口的数量为多个且沿所述热端扇形板的径向设置。
所述的空气预热器,其进一步的特点是,所述出气口的形状为条形,且沿所述热端扇形板的径向延伸。
所述的空气预热器,其进一步的特点是,所述清灰组件包括引气管路和帽体,所述帽体具有口部和内腔,所述口部与所述底壁的内侧连接并包围所述出气口,以使所述出气口与所述内腔连通;
所述引气管路与所述内腔连通,以将上游高压气体引入所述内腔,并使所述上游高压气体穿过所述出气口而吹入所述热端扇形板与所述底壁之间。
所述的空气预热器,其进一步的特点是,所述出气口的数量为多个且沿所述热端扇形板的径向分布;所述帽体沿所述热端扇形板的径向延伸,以使所述口部包围所有所述出气口;
在沿所述热端扇形板的径向由外向内的方向上,所述内腔的横截面积逐渐减小;所述引气管路的出气口设置在所述内腔的外端。
所述的空气预热器,其进一步的特点是,所述第一密封组件包括密封件,所述密封件的两端与所述烟气端和所述热端大梁分别连接,以阻挡烟气从所述烟气端进入所述热端扇形板与所述热端大梁之间;
所述密封件被设置成能够伸缩,以适应所述热端扇形板相对于所述热端大梁的距离变化。
所述的空气预热器,其进一步的特点是,所述第一密封组件还包括导流板,所述导流板设置在所述密封件的内侧,并位于所述热端扇形板与所述热端大梁之间;
所述导流板朝向所述空气端弯曲,以引导所述清灰组件朝向所述空气端吹风。
所述的空气预热器,其进一步的特点是,所述第一密封组件还包括防磨板,所述防磨板设置在所述密封件的外侧,以保护所述密封件。
所述的空气预热器,其进一步的特点是,所述空气预热器还包括覆盖板,所述覆盖板盖在所述热端扇形板的背面。
所述的空气预热器,其进一步的特点是,所述空气预热器还包括第二密封组件,所述第二密封组件设置在所述热端扇形板的外端与所述空气预热器的壳体之间。
所述的空气预热器,其进一步的特点是,所述第二密封组件包括上盖板和填隙板;
所述上盖板的一端密封连接在所述外端上,另一端沿轴向弯曲延伸,以与所述外端限定出具有第一开口的第一间隙;
所述填隙板包括水平边和竖直边,所述水平边沿径向可滑动地设置在所述壳体的水平缘板上,所述竖直边被设置成从所述第一开口伸入所述第一间隙,以与所述第一间隙组成迷宫密封。
所述的空气预热器,其进一步的特点是,所述第二密封组件还包括防跳板,所述防跳板与所述水平缘板限定出具有第二开口的第二间隙;所述水平边沿径向可滑动地设置在所述二间隙中。
本发明的积极进步效果在于:空气预热器,包括热端大梁和热端扇形板,其中,热端扇形板与热端大梁相对设置;热端扇形板在周向上具有烟气端和空气端;空气预热器还包括清灰组件和第一密封组件;第一密封组件设置在烟气端,用于阻挡烟气从烟气端进入到热端扇形板与热端大梁之间;清灰组件用于将热端扇形板与热端大梁之间的灰尘从空气端吹出。
由于清灰组件的存在,即使空气预热器在运转的过程中,也能够通过启动清灰组件而将热端扇形板与热端大梁之间的灰尘从空气端吹出,因而不会影响到空气预热器的运行时间,从而使空气预热器具有较高的运行效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明,在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明,但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎,因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
下述公开了多种不同的实施的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容,下面描述了各元件和排列的具体实例,当然,这些仅仅为例子而已,并非是对本发明的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成,可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式,也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式,从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外,这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚,其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地,当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的,该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式,也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。
需要注意的是,图1至图7均仅作为示例,其并非是按照等比例的条件绘制的,并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。在本发明的实施例中,周向、轴向和径向均以转子为参照。
图1示出了本发明一个比较例中的空气预热器900,空气预热器900包括圆筒形的壳体19、转子1、热端大梁16、冷端大梁(未图示)、中心筒密封盘14。
转子1可转动地设置在壳体19中,图1中标识了转动方向18。热端大梁16和冷端大梁分别设置在转子1的两侧,并且固定连接在壳体19上。转子1中部具有转轴(未图示),转轴的两端分别枢轴连接在热端大梁16和冷端大梁上,以支承转子1。中心筒密封盘14套设在转轴上,起到密封作用。转子1在传动齿轮17的带动下按照转动方向18缓慢旋转。
转子1可由专门的蓄热材料制作。在锅炉***的管路连接中,转子1轴向上的两侧分别与空气入口和锅炉入口相靠近,靠近空气入口的一侧温度较低,为转子1的冷端;靠近锅炉入口的一侧温度较高,为转子1的热端。关于空气预热器900及锅炉***的具体原理,可参考《回转式空气预热器受热面设计及校核计算》于润凯.华北电力大学.2016中的相关记载。
继续参考图1,空气预热器900还包括位于转子1的热端的热端扇形板5、6、7、转子1径向侧面外侧的轴向密封板8以及转子1的冷端的冷端扇形板9、10、11。在图1所示的俯视图的平面视角上,热端扇形板5、6、7和冷端扇形板9、10、11分别处于重合的位置,因此冷端扇形板9、10、11的附图标记在对应的热端扇形板5、6、7的附图标记后以括号的形式标出。
热端扇形板5、6、7固定在热端大梁16上,冷端扇形板9、10、11固定在冷端大梁16上。固定方式包括销连接,例如热端扇形板5、6、7通过两个定位销15而避免相对于热端大梁16沿周向摆动。轴向密封板8固定设置在壳体19内侧。
转子1在转动的过程中,与热端扇形板5、6、7和冷端扇形板9、10、11之间的配合关系为可滑动地密封接触。具体地,转子1的冷端和热端分别设置有冷端径向密封片(未图示)和热端径向密封片(未图示),转子1转动的过程中,冷端径向密封片和热端径向密封片分别与冷端扇形板9、10、11和热端扇形板5、6、7分别可滑动地密封接触。转子1的径向侧面上还设置有轴向密封片(未图示),该轴向密封片与轴向密封板8可滑动地密封接触配合。
关于冷端径向密封片、轴向密封片和热端径向密封片更详细的内容可参考专利CN207316971U中的记载。
由于热端扇形板5、6、7和冷端扇形板9、10、11的密封作用,转子1被分成了烟气仓2和空气仓,其中,根据热端扇形板的数量,空气侧还被分成了一次风仓3和二次风仓4。从锅炉出来的高温烟气以垂直与图1纸面向内的方向穿过烟气仓2,外界的低温空气从以垂直与图1纸面向外的方向穿过一次风仓3和二次风仓4,由于转子1的转动,高温烟气的热量通过转子1转移到外界的低温空气中。外界的低温空气从转子1的冷端穿过一次风仓3和二次风仓4,到达转子1的热端。
以热端扇形板5为例,如图1、2、4所示,在周向上,热端扇形板5具有与烟气仓2邻接的烟气端5a以及与空气仓(二次风仓4)邻接的空气端5b。热端扇形板5在径向上还具有内端5d和外端5c,其中,内端5d密封连接在中心筒密封盘14上,外端5c在径向上与壳体19的内壁相对设置且具有间隙。
如图1、2所示,热端扇形板5的外端5c上还设置有提升装置12,提升装置12具有两个提升杆13、电机26和螺旋千斤顶27。外端5c通过该提升杆13连接到热端大梁16上。提升装置12的作用是为了调节热端扇形板5的外端5c与转子1之间的间隙。
如图2、3所示,热端扇形板5的背面为开口向上的凹槽结构,烟气仓2的烟气和空气仓的空气均可能从烟气端5a和空气端5b漏入到热端扇形板5与热端大梁16之间,并将灰尘带入。灰尘易于沉积在热端扇形板5的背面。此外,如图2所示,部分携带灰尘的第一漏风气流21会穿过外端5c与壳体19之间的间隙20而绕过外端5c而漏入到热端扇形板5与热端大梁16之间。
为减少灰尘沉积,如图3所示,在本发明的一个比较例中,热端扇形板5的烟气端5a和空气端5b与热端大梁16之间分别设置有滑动可调式迷宫结构,包括第一挡板23、第二挡板24和支座板25,其中支座板25具有一定厚度,其一侧固定设置在热端扇形板5上,另一侧连接第二挡板24,以使第二挡板24与热端扇形板5之间形成间隙。第一挡板23的一端连接在热端大梁16,另一端伸入该间隙,以形成该滑动可调式迷宫结构。
由于空气仓中的空气与烟气仓2中的烟气存在压力差,且空气的压力大于烟气,还由于热端扇形板5的烟气端5a和空气端5b与热端大梁16之间的滑动可调式迷宫结构无法做到完全密封,于是不可避免地会存在从空气端5b向烟气端5a漏气的现象,该漏气现象由图3中的第二漏风气流22来显示。从图3可以看到,第二漏风气流22绕过了滑动可调式迷宫结构,进入到热端扇形板5与热端大梁16之间,带来灰尘沉积。
为了实现对热端扇形板5背侧积灰的在线主动清理,如图5、7所示,在本发明的一个实施例中,空气预热器900还包括清灰组件90和第一密封组件91;第一密封组件91设置在烟气端5a,用于阻挡烟气从烟气端5a进入到热端扇形板5与热端大梁16之间;清灰组件90用于将热端扇形板5与热端大梁16之间的灰尘从空气端5b吹出。
清灰组件90的启动可引入闭环控制***来实现,例如可以在热端扇形板5的背侧设置用于探测积灰量的传感器,当积灰量超过阈值后,传感器产生电信号并传递至空气预热器900的控制器,之后控制器向清灰组件90发送控制信号,来启动清灰工作,由此可替代人工清灰过程。清灰组件90吹出的用于清灰的气流41显示在附图7中。
由于清灰组件90的存在,即使空气预热器900处在运转的过程中,也能够通过远程启动清灰组件90而将热端扇形板5与热端大梁16之间的灰尘从空气端5b吹出,因而不会影响到空气预热器900的运行时间,从而使空气预热器900具有较高的运行效率。
继续参考图7,在一个实施例中,热端大梁16具有底壁16a,底壁16a与热端扇形板5相对设置;底壁16a上开设有出气口39,清灰组件90被设置成经由出气口39而向热端扇形板5与底壁16a之间吹风,以将热端扇形板5与底壁16a之间的灰尘从空气端5b吹出。
出气口39具有多种实施方式。如图5所示,出气口39开设在底壁16a与热端扇形板5的烟气端5a相对的位置。在另一个实施例中,出气口39的数量为多个且沿热端扇形板5的径向设置。在另一个实施例中,出气口39的形状为条形,且沿热端扇形板5的径向延伸。
继续参考图5、7,清灰组件90包括引气管路90a和帽体40,帽体40具有口部40a和内腔40b,口部40a与底壁16a的内侧连接并包围出气口39,以使出气口39与内腔40b连通;引气管路90a与内腔40b连通,以将上游高压气体引入内腔40b,并使上游高压气体穿过出气口39而吹入热端扇形板5与底壁16a之间。
出气口39的数量为多个且沿热端扇形板5的径向分布;帽体40沿热端扇形板5的径向延伸,以使口部40a包围所有出气口39;在沿热端扇形板5的径向由外向内的方向上,内腔40b的横截面积逐渐减小;引气管路90a的出气口设置在内腔40b的外端。这样的设计使得内腔40b的靠近引气管路90a的出气口的位置具有较大的空间,有助于增大热端扇形板5的外端5c的吹扫风量,从而使吹扫具有针对性。
如图7所示,第一密封组件91包括密封件36,密封件36的两端与烟气端5a和热端大梁16分别连接,以阻挡烟气从烟气端5a进入热端扇形板5与热端大梁16之间;密封件36被设置成能够伸缩,以适应热端扇形板5相对于热端大梁16的距离变化。密封件36可以是波纹管或者其他具有弹性的密封板。
第一密封组件91还包括导流板38,导流板38设置在密封件36的内侧,并位于热端扇形板5与热端大梁16之间;导流板38朝向空气端5b弯曲,以引导清灰组件90朝向空气端5b吹风。以吹风方向为参照,导流板38位于出气口39的前侧,且靠近出气口39设置。导流板38还能够对密封件36起到保护作用。
第一密封组件91还包括防磨板37,防磨板37设置在密封件36的外侧,以保护密封件36不受烟气仓2中烟气的侵蚀。
为提高清灰的效率,空气预热器900还包括覆盖板28,覆盖板28盖在热端扇形板5的背面,是灰尘不会落入到热端扇形板5的凹槽结构中。在清灰时,清灰组件90朝向覆盖板28的表面吹风。覆盖板28与定位销15和提升杆13的相交处开孔29、30,并在定位销15和提升杆13周围加一圈围护板31、32,防止灰粒通过覆盖板28上开孔29、30进入热端扇形板5的凹槽结构中。
为减少热端扇形板5的外端5c处的漏风,如图6所示,空气预热器900还包括第二密封组件92,第二密封组件92设置在热端扇形板5的外端5c与空气预热器900的壳体19之间。第二密封组件92包括上盖板33和填隙板34;
上盖板33的一端密封连接在外端5c上,另一端沿轴向弯曲延伸,以与外端5c限定出具有第一开口的第一间隙33a;填隙板34包括水平边340和竖直边341,水平边340沿径向可滑动地设置在壳体19的水平缘板190上,竖直边341被设置成从第一开口伸入第一间隙33a,以与第一间隙33a组成迷宫密封。
第二密封组件92还包括防跳板35,防跳板35与水平缘板190限定出具有第二开口的第二间隙35a;水平边340沿径向可滑动地设置在二间隙35a中。
如图5所示,引气管路90a包括引入管42和连接法兰43,作为工厂制造和现场管路的分界面。引气管路90a还可以包括冷一次风引入管44和压缩空气引入管45,分别引入冷一次风和压缩空气,管路上设置阀门46。
在机组运行阶段,间断或连续打开冷一次风管路44的阀门(压缩空气管路45的阀门关闭)可以及时清除掉热端扇形板5背面的积灰;若一次风压过低且积灰较多,冷一次风压力不足以除去积灰时,可关闭冷一次风管路44的阀门,打开压缩空气管路45的阀门,引入高压头的压缩空气进行强烈清灰。当烟气转入空气侧为二次风时,可只设引入冷一次风一路风源。
本发明虽然以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以做出可能的变动和修改,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰,均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。