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Title:
ROTARY GAS-GAS HEATER WITH ISOLATING AIR CURTAIN STRUCTURE IN LEAKTIGHT SEALING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/007177
Kind Code:
A1
Abstract:
A rotary gas-gas heater with an isolating air curtain structure in a leaktight sealing system comprises an outer housing (2), a rotor (1) and a sealing system; wherein the sealing system is provided between outer housing (2) and a spindle of the rotor (1) and divides the space between the outer housing (2) and the spindle of the rotor (1) into an original flue gas flow region and a cleaned flue gas flow region; the sealing system comprises two pairs of sealing plates (3) located at the top and bottom ends and opposing each other, and at least one pair of holes (4) directly opposing each other is provided at corresponding positions on each pair of top and bottom opposing sealing plates of the two pairs of sealing plates, the at least one pair of holes (4) being in communication with a low leakage fan through tubes. The rotary gas-gas heater has the advantages of good sealing and low air leakage rate.

Inventors:
CHENG AIPING (CN)
Application Number:
PCT/CN2012/078326
Publication Date:
January 17, 2013
Filing Date:
July 08, 2012
Export Citation:
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Assignee:
CHENG AIPING (CN)
International Classes:
F23L15/02; F28D19/04
Foreign References:
CN102200408A2011-09-28
CN202145116U2012-02-15
CN101080606A2007-11-28
CN201561446U2010-08-25
GB1066202A1967-04-19
Other References:
See also references of EP 2730876A4
None
Attorney, Agent or Firm:
BEIJING FARFIR INTELLECTUAL PROPERTY AGENCY (CN)
北京远大卓悦知识产权代理事务所(普通合伙) (CN)
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Claims:
权 利 要 求 书

1、 具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回转式气气换热器

其中, 包括:

夕卜壳;

转子, 其设置在所述外壳内, 并受到驱动相对于所述外壳旋转; 密封系统, 其设置在所述外壳与所述转子的芯轴之间, 所述密封系统将 所述外壳与所述转子的芯轴之间的空间分隔成原烟气流通区和净烟气流通 区;

其中, 所述密封系统包括分别位于上下两侧的、彼此相对的两对密封板, 所述两块密封板上开设有彼此正相对的至少一对孔, 所述至少一对孔与风机 连通。

2、如权利要求 1所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回转式气气 换热器, 其中, 所述转子的周缘上设置有环形齿条, 驱动机构通过带有与该 环形齿条相啮合的齿轮构件的传动机构, 驱动所述转子。

3、如权利要求 1所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回转式气气 换热器, 其中, 所述转子包括芯轴和从芯轴向外延伸的多个径向密封片, 每 块所述密封板包括上下各两块为从外壳边缘处延伸聚集至转子芯轴的与转子 径向密封片相对的扇形密封板。

4、如权利要求 1所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回转式气气 换热器, 其中, 每块扇形密封板的外边缘弧长为外壳边缘弧长的 1/10〜1/15。

5、如权利要求 1所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回转式气气 换热器, 其中, 所述至少一对孔为三对方形孔, 所述三对方形孔的宽度沿从 转子的中心向外围的方向逐渐增大。

6、如权利要求 1所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回转式气气 换热器, 其中, 所述风机为低泄漏风机, 其通过低泄漏风管路与所述至少一 对孔中的所有孔连通。

7、如权利要求 1所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回转式气气 换热器, 其中, 所述原烟气流通区与原烟气管路连通, 而所述冷净烟气流通 区与净烟气管路连通, 并且原烟气的流动方向与净烟气的传输方向相反。

8、如权利要求 1所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回转式气气 换热器, 其中, 所述风机的输出端与原烟气管路上分别设有压力传感器, 两 个压力传感器均与控制器通讯连接, 所述控制器根据所述两个压力传感器的 数值, 控制风机的出风口阀门开度或风机的功率。

9、如权利要求 1所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回转式气气 换热器, 其中, 所述风机的输出端与原烟气管路上分别设有压力传感器, 两 个压力传感器之间连接有差压变送器, 所述差压变送器将两个压力传感器之 间的差压值实时传送至控制器, 所述控制器根据所述差压值, 控制风机的出 风口阀门开度或风机的功率。

10、 如权利要求 9所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回转式气 气换热器, 其中, 所述差压值为所述风机的输出端的气压比所述原烟气管路 上的气压大 300~500Pa。

Description:
具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回转式气 气换热器 技术领域

本发明涉及换热器, 具体涉及一种回转式气气换热器密封装置的改 进。 背景技术 回转式气气换热器 (GGH)是目前湿法烟气脱硫 (FGD) 装置应用得最为 广泛的烟气换热器。 它的工作原理是在转子隔舱内的蓄热元件是通 过表面平 滑的或带波紋的金属薄片或其它载热体, 将未净化的高温烟气的热量传递给 净化后的冷烟气。 工作中, 未净化的高温烟气通过转子的一侧, 而净化后的 冷烟气通过转子的另一侧。 转子缓慢地旋转, 这样转子上的多个蓄热元件, 轮流通过热的未净化烟气和冷的净化后烟气。 在未净化的高温烟气通过蓄热 元件时, 未净化的高温烟气中部分热量传给了蓄热元件 。 在蓄热元件转到净 化后的冷烟气侧时, 它所携带的热量又传给了净化后的冷烟气。 因此将净化 后的冷烟气的温度提高, 而蓄热元件本身被冷却。 这两股烟气分别从转子沿 直径分开的两个部分流过, 这两个部分由密封板分开。 两股烟气的流动方向 相反。

GGH由圆柱形转子、 圆筒形外壳、 传动装置、 密封装置和吹灰系统几部 分组成。 转子被分成许多扇形仓格, 每个扇形仓格中装满了由波形板组成的 蓄热元件。 转子被沿着其横截面上的直径方向, 分隔成原烟气和净烟气两个 流通区, 两个流通区之间由过渡区隔开。 原烟气流通区和净烟气流通区分别 与进口烟道和出口烟道相连。 电动机通过传动装置带动转子旋转。 转子的蓄 热元件交替通过原烟气区和净烟气流通区, 高温原烟气自下而上地将热量传 递给蓄热元件, 这部分蓄热元件受热面转到净烟气流通区时, 又将蓄积的热 量传递给自上而下流动的冷净烟气。 转子每转一周, 即完成一个传热过程。 过渡区是原烟气区与净烟气流通区隔开的密封 区。 原烟气流通区也就是未净 化的原烟气区, 而冷烟气流通区就是净化后的净烟气区。 由于原烟气的压力 比净烟气压力大, 为了防止原烟气通过转子与外壳之间的间隙泄 漏入净烟气 区, GGH装置了径向、 轴向密封, 这种密封就安装在所谓的密封区处, 环向 密封加装在外壳与转子上下回转面外缘之间。

目前国内脱硫系统使用的回转式 GGH多数都是引进国外的技术 (美国、 德国、 法国、 英国等), 在引进的多种回转式 GGH中, 都存在着密封效果不 够好, 漏风率偏高的缺陷。 这些进口的回转式 GGH 设备漏风率保证值为 0.5-1% , 而实际应用时漏风率经常无法达到保证值。 统计测试结果较好的 GGH在初装后短时间内漏风率能达到 0.8%, 平均达到 1.5%, 最低的达到 0.6%, 最严重的超过 10%。 例如, 华电莱芜电厂所使用的回转式 GGH设备, 严重影响脱硫系统的总效率。 发明内容 本发明的目的是解决现有技术中的缺陷。

本发明的一个目的是提供一种密封效果更好的 回转式气气换热器; 本发明的又一个目的是提供一种结构简单, 成本低廉, 效果优秀的换热 器密封结构。

本发明的技术解决方案是: 具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回转式 气气换热器, 其中, 包括: 外壳; 转子, 其设置在所述外壳内, 并受到驱动 相对于所述外壳旋转; 密封系统, 其设置在所述外壳与所述转子之间, 所述 密封系统将所述外壳与所述转子之间的空间分 隔成原烟气流通区和净烟气流 通区; 其中, 所述密封系统包括分别位于上下两侧的、 彼此相对的两块密封 板, 所述两块密封板上开设有彼此正相对的至少一 对孔, 所述至少一对孔与 风机连通。 优选的是, 所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回 转式气气换热 器, 其中, 所述转子的周缘上设置有环形齿条, 驱动机构通过带有与该环形 齿条相啮合的齿轮构件的传动机构, 驱动所述转子。

优选的是, 所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回 转式气气换热 器, 其中, 所述转子包括芯轴和从芯轴向外延伸的多个轴 向密封板, 每块所 述密封板包括两块为从外壳边缘处延伸聚集至 转子芯轴的两块径向相对的扇 形子密封板。

优选的是, 所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回 转式气气换热 器, 其中, 每块扇形子密封板的外边缘的弧长为外壳边缘 弧长的 1/10〜1/15。

优选的是, 所述在相对的扇形密封板上至少一对长孔或者 其它形状的孔 所述的宽度沿从转子的中心向外围的方向逐渐 增大。

优选的是, 所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回 转式气气换热 器, 其中, 所述风机为低泄漏风机, 其通过泄漏风管路与所述至少一对孔中 的所有孔连通。

优选的是, 所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回 转式气气换热 器中, 所述原烟气流通区与原烟气进出口管路连通, 而所述净烟气流通区与 净烟气管路连通, 并且相对转子, 原烟气的传输方向与净烟气的传输方向相 反。

优选的是, 所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回 转式气气换热 器, 其中, 所述风机的输出端与原烟气管路上分别设有压 力传感器, 两个压 力传感器均与控制器通讯连接,所述控制器根 据所述两个压力传感器的数值, 控制风机的出风口阀门开度或风机的功率。

优选的是, 所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回 转式气气换热 器, 其中, 所述风机的输出端与原烟气管路上分别设有压 力传感器, 两个压 力传感器之间连接有差压变送器, 所述差压变送器将两个压力传感器之间的 差压值实时传送至控制器, 所述控制器根据所述差压值, 控制风机的出风口 阀门开度或风机的功率。

优选的是, 所述的具有无泄漏密封系统隔离风幕结构的回 转式气气换热 器中, 所述差压值为所述风机的出口的气压比所述原 烟气管路上的气压大

300~600Pa。

本发明的技术效果是: 这种换热器具有密封效果好, 漏风率低的优点。 具体而言, 本发明的密封系统包括两对扇形密封板, 并且两对扇形密封板上 开设有位置相对的成对孔。 这样, 当开动低泄漏风机时, 位置相对的成对孔 从上下双向向中间形成风幕, 该风幕阻隔原烟气与净烟气之间的泄漏, 而仅 仅让高温烟气的热量通过转子蓄热元件传导給 冷烟气。 本发明在转子的周缘 上设置有环形齿条, 有利于电机更加平稳地驱动转子, 并减小噪音。 本发明 的转子的芯轴可以包括中心支撑轴和套在中心 支撑轴外周的轴承套, 从轴承 套向外延伸多个径向密封片。 这些轴向密封板一直延伸到靠近壳体内壁的位 置处。 通常, 转子与壳体之间的间隙不超过壳体内半径的 1/5。 因此, 这些轴 向密封板既起到轴向密封的作用, 同时也作为烟道的一部分, 引导烟气的流 动。本发明中,每块扇形子密封板的外边缘的 弧长仅为外壳边缘弧长的 1/10〜 1/15, 密封系统所占据的壳体内的空间很小。 这样能够留出更多的换热空间, 提高换热效率。 本发明中, 所述在相对的扇形密封板上至少一对长孔或者 其 它形状的孔, 所述孔的宽度沿从转子的中心向外围的方向逐 渐增大。 由于靠 近转子中心区域泄漏状况好于靠近外围区域的 泄漏状况 (因为靠近外围区域 存在转子与外壳之间的间隙, 因此泄漏状况相对严重), 因此靠近中心区域的 孔的宽度较小, 所需的通风量较少, 而靠近外围区域的孔的宽度较大, 所需 的通风量较多。 孔的宽度沿从转子的中心向外围的方向逐渐增 大这种设计, 实现了风机吹风资源的合理配置。 本发明中, 原烟气的流动方向与净烟气的 流动方向相反, 例如原烟气从下向上传输, 而净烟气从上向下传输, 这样更 有利于热量的有效传输, 因为这种方式更利于形成温差。

本发明中, 所述低泄漏风机出口与原烟气入口烟道上分别 设有差压变送 器的两个压力测点, 差压变送器与控制器通讯连接, 所述控制器根据所述差 压变送器的数值, 控制风机的出风口阀门开度或风机的功率。 控制器根据差 压变送器的检测结果, 可以随时对风机的出风率进行调整。 通常, 低泄漏风 机出口气压比原烟气管路上的气压大 300~500Pa是既不浪费能源又能起到良 好密封效果的经验选择。 如果气压差大于 500Pa, 则减小风机的出风口阀门 开度或降低风机的功率, 反之如果气压差小于 300Pa, 则增大风机的出风口 阀门开度或提高风机的功率。 附图说明 图 1为本发明的安装了无泄漏密封系统的气气换 器结构示意图; 图 2为沿图 1的 A-A剖开的安装了无泄漏密封系统的气气换热器 断面示 意图;

图 3为沿图 1的 B-B剖开的安装了无泄漏密封系统的气气换热器 断面示 意图, 其中仅示出了壳体、 转子和部分密封构件;

图 4为沿图 1的 C-C剖开的安装了无泄漏密封系统的气气换热器 断面示 意图, 其中仅示出了壳体、 芯轴、 扇形密封板以及其上的孔, 未示出转子的 外轮廓;

图 5为密封系统在转子和壳体之间的间隙内, 采用的一种密封段的结构 示意图;

图 6为密封系统在转子和壳体之间的间隙内, 采用的另一种密封段的结 构示意图。 具体实施方式 如图 1至图 4所示, 本发明的换热器包括转子 1、 外壳 2、 密封系统及传 动装置。 外壳 2于转子 1的两端分别设有两对扇形密封板 3。 所述扇形密封 板 3上开有长孔 4并设有隔离风管路与低泄漏风机连接。 所述外壳 2和转子 1围成的环室靠近扇形密封板 3两侧的地方分别设有 迷宫式隔离密封段 5。 外壳 2于相邻两隔离密封段 5间的部分设有隔离风管 路与低泄漏风机连接。

所述与低泄漏风机输出端连接的管路和原烟气 侧管路上分别设有压力传 感器, 两压力传感器间连接有差压变送器 6, 差压变送器 6与可控制低泄漏 风机出口管路阀门的开度或者低泄漏电机频率 的控制器连接。

在隔离低泄漏风的配风箱 (或者管路) 上安装压力测点, 在与之对应的 原烟气侧管路上加装压力测点, 在压力测点之间安装差压变送器 6, 将差压 信号送至专用的可编程逻辑控制器 PLC或者集控室的分布式控制系统 DCS , 利用差压信号的变化精确调整控制低泄漏风机 出口管路阀门的开度或者低泄 漏电机的频率, 达到密封精确调整、 节能运行的效果。

合理调整吹扫风流量, 要求达到 1. 5-2倍回转携带漏泄量。

采用本系列技术可以将回转式 GGH漏风率降至 0. 1-0. 4%, 超过目前国际 领先水平。 每月每台 600MW机组可节约成本几十万元。

实施方式一:

如图 4所示, 在转子 1的驱动端和非驱动端上下扇形密封板 3对称轴线 处, 开长孔 4并加装密封风管路, 通入隔离低泄漏风。 通入低泄漏风后上下 两对扇形密封板 3与转子 1之间形成有效的隔离风幕。 在吹扫风的配风箱或 者管路上安装压力测点, 在与之对应的原烟气侧管路上加装压力测点, 在压 力测点之间安装差压变送器 6。 差压变送器 6将差压信号送至专用的 PLC或 者集控室的 DCS (也就是控制器) , 利用差压信号的变化精确调整控制低泄 漏风机出口管路阀门的开度或者低泄漏电机的 频率, 达到密封精确调整、 节 能运行的效果。

图 4中最中心的圆形体为芯轴, 两对扇形密封板 3从芯轴向外延伸。 紧 邻壳体 2 内侧的圆环线并非表示转子 1, 而是用来表示转子外周缘外侧的环 形密封件的边缘。也就是说, 扇形密封板 3从芯轴一直延伸到环形密封件处, 而与壳体 2之间仅存微小的缝隙。

实施方式二:

如图 5所示, 所述迷宫式隔离密封段由密封板 7与转子 1外周构成。 密 封板 7其内壁为与转子 1外周相适应的弧形面,密封板 7固定在外壳 2内壁。 此种结构适合于转子 1外周上固定有轴向密封片 8的情况, 在由转子 1和外 壳 2围成的环室内靠近扇形密封板 3的地方各加装两块弧形密封板 7, 共四 块密封板 7, 在驱动端和非驱动端各形成一个轴向隔离密封 舱 9。每个轴向隔 离密封舱 9两侧的密封段由 GGH转子 1轴向密封片 8与弧形密封板 7形成多 级密封小空间, 构成迷宫密封结构, 加强密封效果。 在驱动端和非驱动端的 轴向隔离密封舱 9接入隔离低泄漏风, 隔离围带驱动环室内的原烟气与净烟 气, 形成围带驱动环室内的隔离密封, 阻止泄漏。

实施方式三:

如图 6所示, 所述迷宫式隔离密封段由固定在外壳 2内壁上的若干轴向 密封片与转子 1外周构成。 此种结构适合于转子 1外周为光滑的圆周面。

上面显示和描述了本发明的基本原理和主要特 征和本发明的优点。 本行 业的技术人员应该了解, 本发明不受上述实施例的限制, 上述实施例和说明 书中描述的只是说明本发明的原理, 在不脱离本发明精神和范围的前提下, 本发明还会有各种变化和改进, 这些变化和改进都落入要求保护的本发明范 围内。 本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。