再生式换热器和发电设备制造技术

本发明专利技术涉及再生式换热器和发电设备，再生式换热器(1)包括转子(2)、定子(22)和轴向密封件(3)，该转子被设计为具有多个径向壁(7)的中间存储部，该定子将转子(2)包围在该定子的外圆周中，使得在转子(2)与定子(22)之间产生有圆周密封间隙(23)，该轴向密封件具有至少一个密封单元(5)。密封单元(5)被布置成：沿转子(2)的方向从定子(22)延伸并且部分地突出到密封间隙(23)中，转子具有平滑的、圆周状的、基本封闭的密封表面(25)。本发明专利技术还涉及一种包括这种再生式换热器(1)的发电设备。

【技术实现步骤摘要】
再生式换热器和发电设备
本专利技术涉及一种再生式换热器和具有这种换热器的发电设备。
技术介绍
诸如再生式空气预热器之类的再生式换热器使用在各个类型的蒸汽发电设备中，例如，为了利用离开锅炉的烟气的余留的热能而加热被供应到锅炉的燃烧空气，并且因此以提高发电设备的效率。就这一点而言，优选地，燃烧空气流或也可为主燃烧空气流和次级燃烧空气流，以及烟气流根据容克原理被沿相反的方向引导通过旋转的中间存储容积(mass)。对这些也被称为旋转换热器的装置的进一步的典型应用在于作为气体预热器使用。另外，具有水平的或竖直的旋转轴线的设计方案都是公知的。当设计和运行这些再生式换热器时，面临的挑战涉及发生在换热器的热发散侧与热吸收侧之间的泄漏，该泄漏例如可能导致效率大幅降低。该泄漏的非常大的一部分可归因于燃烧空气和/或烟气，该燃烧空气从空气部段经由转子与固定外壳之间的圆周空间流动到烟气部段中，该烟气以非所期的方式流动到所述空气部段中。以这种方式，降低了换热器性能，并且空气流与烟气之间不再存在清晰的分隔，这例如还可能在空气侧和在诸如涡轮的下游单元中造成污染。公知的是，设置所谓的轴向密封件以避免这些泄漏影响。具体是密封隔离物(sealingbarrier)的整个轴向密封件被获得，该密封隔离物沿轴向方向或沿所述转子的旋转轴线的轴线方向延伸，尤其是在转子的外周和定子的内周的区域中延伸。因此，轴向密封件的主要功能涉及减少来自空气区域与烟气区域的流体的传递/混合，或者总体来说，涉及减少热吸收部分与热发散部分的传递/混合。在这种情况下，密封件尤其是在转子的外周沿转子的旋转方向发挥其作用，并且该密封件沿轴向方向延伸。此外，提供具有所谓的径向密封件的通用型换热器也是已知的，该径向密封件主要涉及在流过转子的流体的入口侧或出口侧上的密封件。本专利技术尤其涉及轴向密封。现有技术已知的换热器1的典型设计具有图1和图2所示的这种轴向密封。换热器的被设计为中间存储部的转子2围绕中心轴线沿箭头U的方向在外壳内旋转，该外壳也被称为定子22，其将转子20包围在其外周中。径向壁7在转子内分别沿径向方向从转子22的中心向外延伸。布置在该径向壁之间的是中间存储元件31，该中间存储元件的功能是例如从位于热侧H的烟气流交替地吸热并将热传递到燃烧空气流或传递到流过位于换热器1的冷侧C的转子2的流体。例如，为了此目的使用由诸如铁的具有良好的导热性能的材料构成的薄板。密封间隙沿径向方向位于转子与定子之间。设置有用于沿转子的旋转方向封闭该密封间隙的轴向密封件。在每一种情况下，轴向密封件3由相对于定子22固定安装的密封板24构成，该密封板连同具体被紧固在径向壁7的端部处的条带片8对空气部段和烟气部段形成密封。此外，密封壁D1和D2存在于转子2的上方和下方(未示出)，该密封壁将热侧H与冷侧C分隔开，并且该密封壁被固定而不相对于定子22旋转。因此，转子2沿着所述密封壁或密封板D1和D2沿方向U旋转。密封壁包括未详细示出的径向密封件。例如DE69700699T2具体地公开了这种具有轴向密封件的再生式换热器，其中，将板作为固定的密封元件使用。另外，条带片被安装在处于隔离片的外端部上的转子上，该条带片显著地从所述转子的圆周表面沿径向方向突出超过密封间隙，并且该条带片连同固定的定子侧的板能够在圆周空间中对烟气侧和空气侧进行密封，或者对相对于冷侧C而言的热侧H进行密封。CN101614403也描述了一种轴向的密封件，该轴向的密封件用于具有安装在转子上的径向突出的条带片的再生式换热器，该密封件对密封刷(sealingbrush)进行密封，该密封刷相应地被固定安装在板上。WO0190646A1涉及一种用于使再生式换热器的径向密封件和轴向密封件现代化的方法。在这种情况下，安装到转子的径向突出的旋转条带片也被用在轴向密封件的区域中，该密封件对固定的板进行密封。US2002112842A1涉及轴向密封板的设计，与所有之前提及的文件类似地，该轴向密封板被用作为抵靠旋转的转子的固定密封单元。最后，US5727617A涉及一种用于使密封板(即，径向的扇形板以及轴向的板)稳固的方法。这里再次地，所描述的轴向密封件是基于固定的密封板的。然而，这种传统的轴向密封件设计包括若干缺点。一方面，应当提到的是密封板的极大的重量，这需要在定子上进行复杂的和耗时的装配以及维护工作。另外，密封件不能被适当地控制，然而为了在所有的负载条件下最优的密封效果，对密封板位置进行的后续调节是必要的，以使密封板与条带片之间跨过整个长度的由于转子和外壳在运行期间变形产生的间隙最小化。然而，对于目前的轴向密封件设计这是不可能的，或者只有进行了相当大的努力才有可能。另外，另一个缺点是在轴向密封件的区域中的槽道(sluice)泄漏。发生槽道泄漏是由于下述事实：在转子旋转的期间，燃烧空气流或烟气流的一部分被牵引到两个相邻的条带片之间的无效空间(deadspace)中，例如使得烟气被以非所期的方式“划搅(paddle)”到冷侧C。除了轴向泄漏之外还发生该槽道泄漏，该槽道泄漏是由于空气侧与烟气侧之间的压力差而发生的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目标是提供一种具有最优的轴向密封系统的通用型再生式换热器，该轴向密封系统要轻得多并且因此更为具有成本效益、更高效、以及更易于维护，并且在该轴向密封系统中，尤其避免了前述的缺点或者至少减少了前述的缺点。通过独立权利要求的主题实现了目标。在从属权利要求中详细说明了优选实施例。具体地，通过一种再生式换热器来实现该目标，在该再生式换热器中，转子包括圆周状的、均匀的且封闭的密封表面。因此，包围转子的转子圆周的至少一部分被构造为不具有沿径向方向的突出部，并且形成了沿旋转方向不具有中断部和/或突出部和/或凹部的连续的圆周外壳表面，该圆周外壳表面尤其构成了用于密封单元的密封元件的接触和密封表面，该密封单元起始于定子并且沿径向方向延伸超过密封间隙。同时，密封单元沿轴向方向延伸过转子的轴向高度的至少80％，尤其延伸过该轴向高度的至少85％，并且更尤其延伸过该轴向高度的至少90％。这确保了轴向密封件沿轴向方向延伸过足够大的区域，以实现有效的轴向密封。本专利技术还包括：至少一个密封元件不直接与转子的密封表面邻接，而是至少尽可能靠近该密封表面(特别地，间距几厘米，更特别地，间距几毫米)。这能够减小磨穿密封表面和/或密封元件的迹象(sign)。然而，根据该替代方案，尤其具有至少一个密封元件的密封装置朝向具有上述的平滑密封表面的转子突出到密封间隙中。因此，换言之，对于转子的厚度或该转子沿轴向方向的高度，该转子至少在部分上(尤其是在整个圆周上)被均匀的、封闭的转子壳所界定。厚度或沿轴向方向的高度是指：转子沿其旋转轴线的轴向方向在该转子的相互面对的侧之间的距离，即，转子具有竖直的旋转轴线的情况，因此该转子沿轴向方向的高度在该转子的顶侧与下侧之间，其中排除掉中心轴连接件的区域。因此，至少在密封表面的区域中，转子的形状被设置为圆筒形，或者具有圆筒的外圆周表面。完全包围转子的该均匀的区域现在被用于密封的目的。根据本专利技术，转子的径向壁的端部不再凸出到转子与定子之间的密封间隙中。因此，几乎完全消除了通过径向壁端部之间的无效空间发生的槽道泄漏。因此，相比于现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种再生式换热器(1)，包括转子(2)、定子(22)和轴向密封件(3)，所述转子被设计为具有多个径向壁(7)的中间存储部，所述定子将所述转子(2)包围在所述定子的外圆周中，从而在所述转子(2)与所述定子(22)之间形成有圆周状的密封间隙(23)，所述轴向密封件具有至少一个用于对所述密封间隙(23)进行局部密封的密封单元(5)，其特征在于，所述密封单元(5)被布置成沿所述转子(2)的方向从所述定子(22)延伸，所述密封单元部分地突出到所述密封间隙(23)中，使得所述密封单元(5)延伸过所述转子(2)的轴向高度(h)的至少80％，以及使得所述转子包括平滑的、圆周状的、基本封闭的密封表面(25)。

【技术特征摘要】
2015.11.23 DE 102015015134.71.一种再生式换热器(1)，包括转子(2)、定子(22)和轴向密封件(3)，所述转子被设计为具有多个径向壁(7)的中间存储部，所述定子将所述转子(2)包围在所述定子的外圆周中，从而在所述转子(2)与所述定子(22)之间形成有圆周状的密封间隙(23)，所述轴向密封件具有至少一个用于对所述密封间隙(23)进行局部密封的密封单元(5)，其特征在于，所述密封单元(5)被布置成沿所述转子(2)的方向从所述定子(22)延伸，所述密封单元部分地突出到所述密封间隙(23)中，使得所述密封单元(5)延伸过所述转子(2)的轴向高度(h)的至少80％，以及使得所述转子包括平滑的、圆周状的、基本封闭的密封表面(25)。2.根据权利要求1所述的再生式换热器(1)，其特征在于，所述密封单元(5)以使所述密封单元与所述转子(2)的所述密封表面(25)邻接的程度从所述定子(22)凸出。3.根据前述权利要求中任一项所述的再生式换热器(1)，其特征在于，所述转子包括无效空间环圈，所述无效空间环圈在所述中间存储部与所述密封表面之间延伸。4.根据权利要求3所述的再生式换热器(1)，其特征在于，所述无效空间环圈(27)尤其被所述径向壁(7)分割。5.根据权利要求3或4中任一项所述的再生式换热器(1)，其特征在于，所述无效空间环圈(27)被沿轴向方向(A)界定。6.根据前述权利要求中任一项所述的再生式换热器(1)，其特征在于，所述封闭的密封表面(25)由匣格(6)构成，所述匣格(6)尤其被安装在所述径向壁(7)的沿径向方向(R)指向的端部之间。7.根据权利要求6所述的再生式换热器(1)，其特征在于，所述匣格尤其在其远离所述定子(22)的内侧上被横撑(13)加强。8.根据前述权利要求中任一项所述的再生式换热器(1)，其特征在于，另一平滑的、封闭的密封表面(25)圆周地包围所述转子(2)，两个所述平滑的、封闭的密封表面尤其沿轴向方向(A)相互间隔开。9.根据前述权利要求中任一项所述的再生式换热器(1)，其特征在于，所述密封单元(5)为可调节的密封单元(5)，所述密封单元通过调节装置(14)而压靠所述密封表面(25)，所述调节装置(14)尤其沿所述转子(2)的方向被弹簧加载。10.根据前述权利要求中任一项所述的再生式换热器(1)，其特征在于，所述轴向密封件(3)包括另一密封单元(5)。11.根据权利要求10所述的再生式换热器(1)，其特征在于，两个所述密封单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷蒙德·克伦泽尔，阿明·基尔舍，
申请(专利权)人：巴尔克有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE