本發(fā)明涉及一種空氣預熱器固定式自補償密封片及包含它的密封系統(tǒng)，屬于空氣預熱器密封領域。

背景技術：

回轉式空氣預熱器是一種應用于大型燃煤電站鍋爐的熱交換設備，它利用鍋爐煙氣的熱量來加熱燃燒所需的空氣，以此來提高鍋爐的效率?？諝忸A熱器轉子由冷態(tài)到熱態(tài)，由于上、下兩端面溫度不同以及鋼材受熱后剛性的減弱，產生“蘑菇狀”變形，傳統(tǒng)剛性密封片通過螺栓分段固定在轉子隔板上，隨著轉子隔板的變形，漏風間隙也隨之改變?；谵D子“蘑菇狀”變形的機理，軸向及冷端徑向位置預留合適的冷態(tài)間隙，熱態(tài)時動靜配合間隙便趨于零；熱端徑向位置雖然冷態(tài)預留間隙很小，但熱態(tài)時會形成較大的三角漏風區(qū)域。

為減小上述三角漏風區(qū)域面積、降低空氣預熱器漏風率，目前工程上一般采取兩種技術路線：一是國內三大主機廠家(東鍋、哈鍋和上鍋)所配備的扇形板自動跟蹤系統(tǒng)(簡稱LCS)；二是近些年發(fā)展起來的柔性密封技術。

不難理解，這實際上體現(xiàn)了一個問題的兩個方面：空氣預熱器密封問題是密封片與扇形板的配合問題，密封片自動貼緊扇形板和扇形板自動跟蹤密封片均可實現(xiàn)減少漏風的目的。但這兩種方案在工程應用中又都存在問題：受惡劣工況(高溫、粉塵等)、檢修質量、管理水平等多種因素的影響，絕大多數(shù)電廠LCS系統(tǒng)都不能正常投運或者投運效果不理想。全球領先的回轉式空氣預熱器供應商HOWDEN一直未在空氣預熱器上配套LCS，也從側面說明此技術還需要進一步完善。而傳統(tǒng)柔性密封技術更是暴露出磨損過快、結構不可靠、間隙補償量不足等問題，根本無法滿足工程要求。

總之，熱端徑向三角漏風區(qū)域的漏風問題一直未得到徹底解決，而且隨著機組向大容量方向發(fā)展，空氣預熱器轉子直徑不斷增大，若不采取措施，熱端徑向三角漏風區(qū)域的漏風份額越來越大。如采用傳統(tǒng)剛性密封片且熱端扇形板不可調時，300MW機組熱端徑向最外緣間隙超10mm，600MW機組超25mm，1000MW機組間隙在50mm左右。600MW及以上機組所配備的空氣預熱器熱端徑向三角漏風占總漏風量的50％以上，往煙氣側的絕對漏風量也超3％，一次風漏風率則可能超過30％。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中熱端徑向三角漏風區(qū)域的漏風問題，本發(fā)明提供一種空氣預熱器固定式自補償密封片及包含它的密封系統(tǒng)。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案如下：

一種空氣預熱器固定式自補償密封片，包括密封片和第一驅動片，密封片為長條狀，第一驅動片沿密封片長度方向設置，且第一驅動片與密封片貼合固連，第一驅動片與密封片固連的區(qū)域稱為驅動帶；寬度方向上，密封片一端超出第一驅動片，形成自由端，而驅動帶位于密封片寬度方向上遠離自由端的半側，第一驅動片的熱膨脹系數(shù)大于密封片的熱膨脹系數(shù)，空氣預熱器固定式自補償密封片上設有安裝孔。

上述貼合固連指第一驅動片與密封片相互貼合且固連在一起；第一驅動片與密封片固連的區(qū)域指二者固定連接的部分；寬度方向上，密封片一端超出第一驅動片，形成自由端，也即寬度方向上，一端的密封片是超出第一驅動片的；驅動帶位于密封片寬度方向上遠離自由端的半側，也即以密封片寬度方向上的中心線為基準，將密封片分為上下兩側，自由端位于上側(上側頂端部分)，驅動帶位于下側。

上述空氣預熱器固定式自補償密封片優(yōu)選應用于空氣預熱器熱端徑向密封。

本申請中上、下、頂端、底端等方位詞均指裝置正常使用狀態(tài)下的相對位置。

為了使密封片在第一驅動片作用下合理形變，優(yōu)選，上述第一驅動片與密封片的固連為點狀固連，所有固連點位于同一直線上，組成驅動帶，驅動帶與密封片寬度方向中心線平行。

上述點狀固連指連接處為點接觸。

當然，在密封片的長度方向上，第一驅動片與密封片的固連點也可以有兩行以上，密封片長度方向上，所有的固連點組成驅動帶。

優(yōu)選，本申請的安裝孔為腰型孔(使用時，腰型孔的長度方向與水平方向垂直)。

上述第一驅動片的熱膨脹系數(shù)大于密封片的熱膨脹系數(shù)，受熱后第一驅動片膨脹量大于密封片，通過驅動帶把驅動力傳遞給密封片，由于驅動帶設在密封片寬度方向中心線的遠離自由端的半側，因此密封片自由端在較大驅動力作用下受到壓應力。密封片安裝于空氣預熱器熱端徑向隔板上，受熱后有與轉子隔板變形呈相反的趨勢(由于轉子隔板上下受熱不均和受熱后剛性減弱，隔板有往下耷拉的趨勢，而密封片在第一驅動片的作用下有向上翹曲的趨勢)。

申請人經研究發(fā)現(xiàn)，上述第一驅動片與密封片的熱膨脹系數(shù)差以及驅動帶偏離密封片寬度方向中心線的距離，會顯著影響密封片受熱后向上的翹曲量，從而對本發(fā)明空氣預熱器固定式自補償密封片的使用效果產生顯著影響。

上述空氣預熱器固定式自補償密封片上設有安裝孔，為密封片上設有安裝孔，或密封片和第一驅動片上設有安裝孔。

上述安裝孔是方便安裝的，可開設在密封片上不設第一驅動片的部分(對應上述密封片上設有安裝孔)，也可開設在設在密封片和第一驅動片重疊的部分(對應上述密封片和第一驅動片上設有安裝孔)，優(yōu)選設在密封片和第一驅動片重疊的部分。

包含上述空氣預熱器固定式自補償密封片的密封系統(tǒng)，還包括空氣預熱器熱端徑向隔板，空氣預熱器固定式自補償密封片安裝在空氣預熱器熱端徑向隔板上，且沿空氣預熱器轉子旋轉方向依次為第一驅動片和密封片；第一驅動片的厚度大于密封片的厚度。這樣能保證密封片自由端偶爾碰磨時不會進一步導致第一驅動片明顯形變，從而保證密封片相對熱端徑向隔板仍能自由移動。

上述密封系統(tǒng)，密封片的自由端在上，也即自由端與扇形板相鄰。

為提高上述驅動力的大小，作為另一種優(yōu)選方案，上述空氣預熱器固定式自補償密封片還包括第二驅動片，第二驅動片與第一驅動片的材料、結構和尺寸一致，且相對密封片對稱布置。

空氣預熱器熱端徑向隔板、預熱器轉子中心筒等均為現(xiàn)有預熱器的常用部件；本申請徑向指轉子徑向。

為了實現(xiàn)密封片基本不跟隨轉子發(fā)生“蘑菇狀”變形的目的，密封片靠近空氣預熱器轉子中心筒的一端與熱端徑向隔板固定連接，而另一端通過限位裝置與熱端徑向隔板連接，限位裝置限定密封片相對熱端徑向隔板的允許滑移距離，熱端徑向隔板上，空氣預熱器固定式自補償密封片沿空氣預熱器轉子徑向呈懸臂梁結構。

本申請空氣預熱器固定式自補償密封片沿空氣預熱器轉子徑向呈懸臂梁結構，懸臂梁結構的固定點即靠近轉子中心筒的一端的與隔板固定連接的點，本申請懸臂梁自由端滑移距離是受到限位裝置的限制的，也即空氣預熱器固定式自補償密封片相對熱端徑向隔板僅允許在一定距離范圍內滑移，具體取決于轉子蘑菇狀變形大小。

申請人經研究發(fā)現(xiàn)，僅懸臂結構，受熱后由于強度下降，加上隔板變形所帶來的靜摩擦力作用，密封片還會顯著往下耷拉，造成密封間隙擴大；而有第一驅動片或/和第二驅動片時，密封片在驅動力作用下有向上翹曲的趨勢，能夠消除上述強度下降和靜摩擦力的影響，并進一步向上翹曲，直至被上述限位裝置約束，此時達到較佳的密封狀態(tài)。

設置上述限位裝置，一方面防止密封片受熱后向上翹曲量可能過大，造成與扇形板惡性碰磨；另一方面防止密封片因某種不可控因素向下顯著耷拉，造成密封間隙過大，如從空氣預熱器上方掉落支撐桿砸中密封片等。

上述限位裝置可以是外掛式限位機構(其一端連接密封片、另一端連接熱端徑向隔板的活動部件)，也可以是限位螺栓組件(其穿過熱端徑向隔板的螺栓孔，起到導向和限位的雙重作用)，具體結構形式不作限定。

優(yōu)選，上述限位裝置為限位螺栓組件，至少包括限位墊片，限位墊片與密封片固連(直接固連或通過第一驅動片間接固連，優(yōu)選采用焊接方式固連)，限位片套接在螺栓上，且相對螺栓可在一定范圍內活動，而螺栓相對熱端徑向隔板的位置基本固定，因此可限定密封片與熱端徑向隔板的允許滑移距離。

為了避免設計和安裝過程中誤差導致密封片受熱后與扇形板碰磨，進一步提高密封間隙控制的穩(wěn)定性，在密封片遠離空氣預熱器轉子中心筒的一端設置滾輪組件，滾輪組件至少包括滾輪，滾輪外表面距離扇形板最近的點凸出密封片自由端0.2-10mm。

優(yōu)選，上述滾輪組件包括滾輪、滾珠、芯軸和支架，芯軸穿過滾輪，且滾珠設在芯軸和滾輪之間，支架與芯軸固連；進一步優(yōu)選，上述滾珠為自潤滑陶瓷滾珠，以適應高溫、粉塵環(huán)境。進一步優(yōu)選，支架為連接在芯軸軸向兩端的擋板，且支架的高度低于滾輪的高度，也即支架的徑向高度低于滾輪的徑向高度(半徑)，滾輪是超出支架的，支架起到穩(wěn)定支撐的作用，且不會對滾輪的滾動造成影響。

優(yōu)選，滾輪組件與密封片焊接固連。

申請人經研究發(fā)現(xiàn)，由于滾輪外表面距離扇形板最近的點凸出密封片自由端，當某些不可控因素造成密封片異常變形、進而導致密封片有碰磨趨勢時，滾輪最先與扇形板接觸，從而避免密封片直接與扇形板接觸；滾輪與扇形板之間為滑動接觸，有效避免磨損問題，且避免了碰磨可能導致的空氣預熱器轉子卡澀。因此，上述技術措施提高了密封系統(tǒng)工作的可靠性。

為了進一步簡化結構、降低成本，同時保證密封性能，空氣預熱器固定式自補償密封片中間的部分通過導向螺栓組件裝夾于空氣預熱器熱端徑向隔板上；導向螺栓組件包括螺栓、第一彈性元件、第一堵漏墊片、第一螺母和第二螺母，螺栓依次穿過第一彈性元件、第一堵漏墊片、空氣預熱器固定式自補償密封片上的安裝孔和熱端徑向隔板，并通過第一螺母固定，第二螺母與第一螺母并緊，第一彈性元件處于非完全壓縮狀態(tài)。

上述空氣預熱器固定式自補償密封片中間的部分指前述空氣預熱器固定式自補償密封片一端與另一端之間的部分。

為了提高穩(wěn)定性，上述密封系統(tǒng)，還包括第二堵漏墊片和第二彈性元件，螺栓依次穿過第一彈性元件、第一堵漏墊片、空氣預熱器固定式自補償密封片、隔板、第二堵漏墊片和第二彈性元件，并通過第一螺母固定，第二螺母與第一螺母并緊，第一彈性元件和第二彈性元件均處于非完全壓縮狀態(tài)。

第一彈性元件和第二彈性元件優(yōu)選為中間設有安裝孔的喇叭口狀，即蝶形墊片。

為了保證上述密封片靠近空氣預熱器轉子中心筒的一端與熱端徑向隔板完全固定連接，密封片靠近空氣預熱器轉子中心筒的一端與熱端徑向隔板采用固定螺栓組件加焊接的方式固定連接。

對于每一徑向隔板，上述空氣預熱器固定式自補償密封片均為一整體，沿轉子徑向不允許分段，但為了加工和搬運方便，允許分段結構現(xiàn)場焊接后重新成為一整體。

傳統(tǒng)的密封片固定是通過徑向上的多個螺栓組件夾緊實現(xiàn)的，當轉子發(fā)生蘑菇狀變形時，密封片也隨之變形，導致漏風間隙的產生，而本發(fā)明僅固定靠近中心筒的一端(傳統(tǒng)密封片為方便運輸和安裝，沿著徑向是分段的，一般1米多一段，而本發(fā)明必須沿著徑向是整體的，長度會達到4米以上)，中心筒一端是懸臂的固定點，轉子變形時另一端不隨之變形或存在與熱端徑向隔板變形相反的趨勢。

本申請密封片的結構形式不作具體限定，優(yōu)選，密封片為平直片、折彎片或波紋片。

本發(fā)明未特別限定的技術均為現(xiàn)有技術。

申請人經研究發(fā)現(xiàn)，空氣預熱器從冷態(tài)至熱態(tài)，轉子發(fā)生“蘑菇狀”變形，實質是轉子隔板發(fā)生了變形(熱端隔板的上邊沿與扇形板密封面的間距a變大)，而本申請的密封片按上述特征安裝就位后，幾乎不隨隔板變形(密封片自由端與扇形板密封面的間隙b幾乎不變)，因此可消除空氣預熱器傳統(tǒng)的三角漏風區(qū)域，顯著降低空氣預熱器漏風率，且相比其他的密封技術，本申請具有成本低、可靠性高、密封性能好的綜合優(yōu)勢。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1空氣預熱器固定式自補償密封片的安裝示意圖。

圖2為實施例1空氣預熱器固定式自補償密封片結構示意圖。

圖3為實施例1中導向螺栓組件的組成示意圖。

圖4為實施例1沿轉子旋轉方向的結構視圖(冷態(tài))。

圖5為實施例1沿轉子旋轉方向的結構視圖(熱態(tài))。

圖6為實施例1驅動帶的結構和位置示意圖。

圖7為實施例1中限位螺栓組件所包含的限位墊片冷態(tài)安裝示意圖。

圖8為本發(fā)明實施例2的示意圖。

圖9為本發(fā)明實施例3的示意圖。

圖10為本發(fā)明實施例4的示意圖。

圖11為本發(fā)明實施例5的示意圖。

圖12為本發(fā)明實施例5滾輪機構的位置示意圖。

圖13為本發(fā)明實施例5滾輪機構的結構示意圖。

圖中，1為密封片，2為第一驅動片，3為導向螺栓組件，4為轉子隔板，5為扇形板，6為固定螺栓組件，7為限位墊片，8為第二驅動片；10為限位裝置安裝位置，11為焊接固定位置，12為安裝孔，13為驅動帶；21為轉子旋轉方向，22為轉子旋轉軸線，23為密封片寬度方向中心線；31為螺栓，32為第一彈性元件，33為第一堵漏墊片，34為第一螺母，35為第二螺母；40為滾輪機構，41為滾輪，42為滾珠，43為芯軸，44為支架；a為熱端隔板的上邊沿與扇形板密封面的間距，b為密封片自由端與扇形板密封面的間隙，c為限定密封片相對熱端徑向隔板的允許滑移距離，d為驅動帶至密封片寬度方向中心線的距離，e為滾輪外表面距離扇形板最近的點凸出密封片自由端的距離。

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實施例進一步闡明本發(fā)明的內容，但本發(fā)明的內容不僅僅局限于下面的實施例。

實施例1

如圖1所示，空氣預熱器固定式自補償密封片，包括密封片和第一驅動片，密封片為長條狀平直片，長度為4600mm，第一驅動片沿密封片長度方向設置、且與密封片貼合固連，第一驅動片與密封片固連的區(qū)域稱為驅動帶；驅動帶位于密封片寬度方向上遠離自由端的半側；密封片和第一驅動片上設有安裝孔，也即安裝孔設在密封片和第一驅動片重疊的部分。密封片的熱膨脹系數(shù)比第一驅動片的熱膨脹系數(shù)小約40％；寬度方向上，密封片的一端的寬度超出第一驅動片的寬度，形成自由端，密封片的厚度為2mm，第一驅動片的厚度為4mm。

上述第一驅動片與密封片的固連為點狀固連，所有固連點位于同一直線上，組成驅動帶，驅動帶與密封片寬度方向中心線平行，且間距為18mm左右。

包含上述空氣預熱器固定式自補償密封片的密封系統(tǒng)，還包括空氣預熱器熱端徑向隔板，空氣預熱器固定式自補償密封片安裝在空氣預熱器熱端徑向隔板上，且沿空氣預熱器轉子旋轉方向依次為第一驅動片和密封片；密封片靠近空氣預熱器轉子中心筒的一端與熱端徑向隔板固定連接(采用固定螺栓組件加焊接的方式固定連接)，而另一端通過限位裝置與熱端徑向隔板連接，限位裝置限定密封片相對熱端徑向隔板的允許滑移距離，熱端徑向隔板上，密封片沿空氣預熱器轉子徑向呈懸臂梁結構；限位裝置為外掛式連接件，限位裝置的一端連接密封片、另一端連接熱端徑向隔板；空氣預熱器固定式自補償密封片中間的部分通過導向螺栓組件裝夾于空氣預熱器熱端徑向隔板上；導向螺栓組件包括螺栓、第一彈性元件、第一堵漏墊片、第一螺母、第二螺母、第二堵漏墊片和第二彈性元件，螺栓依次穿過第一彈性元件、第一堵漏墊片第一驅動片、密封片、隔板、第二堵漏墊片和第二彈性元件，并通過第一螺母和第一螺母固定，第二螺母與第一螺母并緊，第一彈性元件和第二彈性元件均處于非完全壓縮狀態(tài)。

對于每一條密封片，最靠近空氣預熱器轉子中心筒的兩個安裝孔安裝固定螺栓組件，而最遠離空氣預熱器轉子中心筒的一個安裝孔安裝限位螺栓組件，其他安裝孔安裝導向螺栓組件。

實施例2

與實施例1基本相同，所不同的是：如圖8所示，密封片為折彎片。

實施例3

與實施例1基本相同，所不同的是：如圖9所示，密封片為波紋片。

實施例4

與實施例1基本相同，所不同的是：如圖10所示，限位裝置為限位螺栓組件，空氣預熱器固定式自補償密封片上對應的安裝孔的孔徑大于限位螺栓組件中螺栓螺桿的外徑，螺栓同時穿過熱端徑向隔板和空氣預熱器固定式自補償密封片上對應的安裝孔，螺栓相對熱端徑向隔板的位置固定，密封片可相對隔板在螺桿與安裝孔之間滑移。與實施例1的另一不同之處為空氣預熱器固定式自補償密封片還包括第二驅動片，第二驅動片與第一驅動片的材料、結構和尺寸一致，第二驅動片與第一驅動片相對密封片對稱布置。

實施例5

與實施例1基本相同，所不同的是：如圖11-13所示，在密封片遠離空氣預熱器轉子中心筒的一端設置滾輪組件，滾輪組件兩端與密封片焊接固連，滾輪組件包括滾輪、滾珠、芯軸和支架，滾輪外表面距離扇形板最近的點凸出密封片自由端1mm，滾珠為自潤滑陶瓷滾珠，滾珠設在芯軸和滾輪之間，支架與芯軸固連。

實施例6

如圖7所示，與實施例4基本相同，所不同的是：限位裝置還包括限位墊片，限位墊片中間開設有限位孔，限位墊片固連在空氣預熱器固定式自補償密封片對應的安裝孔上，限位孔的長度小于安裝孔的長度，限位孔的內徑大于螺栓螺桿的外徑，螺栓同時穿過熱端徑向隔板、空氣預熱器固定式自補償密封片上對應的安裝孔和限位孔，螺栓相對熱端徑向隔板的位置固定，這樣密封片可相對隔板在螺桿與限位孔之間滑移。

以HOWDEN公司生產的31VNT1950型空氣預熱器為例，量化說明上述各例密封系統(tǒng)所具有的補償特性以及對漏風率降低的貢獻：上述空預器標配傳統(tǒng)剛性密封片，熱端扇形板固定不可調，一般投運初期漏風率可達設計值6％，其中由熱端徑向三角漏風區(qū)域造成的影響超3％(絕對值)，空氣側向煙氣側的漏風面積約0.15m²(相當于一個內徑為437mm管道截面積)，平均漏風間隙超12mm；以上述實施例1-5中的空氣預熱器固定式自補償密封片代替?zhèn)鹘y(tǒng)剛性密封片及螺栓組件，可使平均漏風間隙小于2mm，空氣預熱器漏風率長期保持在3％-4％，達到世界領先水平，且成本低、可靠性高。