回转式空气预热器换热转子结构设计

　　在燃煤电站锅炉、大型工业蒸汽发生器的尾部烟道布置中，回转式空气预热器是决定整炉热效率的核心辅机，而转子作为承载全部换热元件的回转核心部件，其结构合理性直接影响设备运行的漏风率、换热效率与长期运行稳定性。本次呈现的转子结构采用无中央轴承的框架式设计思路，区别于传统中心筒承重的转子结构，将承重载荷分散至外圈围带与径向隔板的组合框架上，适配Ljungstrom式空气预热器的无中心轴布置需求，省去了中心筒占用的通流空间，可在相同转子外径下提升约8%的换热元件装填面积。

　　从结构组成来看，转子沿周向均匀分隔为24个独立的扇形仓格，每个仓格由径向隔板、横向环向肋板与外圈围带焊接成型，仓格内部预留了分层装填瓦楞状换热板片的卡槽，换热板片采用模块化抽拉设计，可在不解体转子整体结构的前提下，单独更换磨损或积灰堵塞的换热单元，大幅降低后期运维的停炉检修时长。径向隔板沿转子半径方向设置多道折弯加强筋，在1.2r/min的低转速运行工况下，可抵消换热元件积灰带来的偏心载荷，避免长期运行出现隔板变形、仓格错位导致的漏风间隙增大问题。外圈围带采用分段式折弯钢板拼接结构，每段围带对应两个扇形仓格的弧长，拼接处设置定位止口与密封焊接坡口，既保证了转子整体的圆度公差控制在2mm以内，也降低了大尺寸环形部件的加工运输难度。

　　从安装边界来看，该转子的轴向密封面设置在径向隔板的上下两端，密封片采用可调式螺栓固定结构，安装时可根据转子的热态膨胀量调整密封间隙，将直接漏风率控制在6%以内；转子的驱动围带设置在围带外侧的中下部，与外围的驱动齿轮啮合传动，传动扭矩通过围带均匀传递至整个转子框架，避免了局部应力集中导致的围带开裂问题。在实际运行场景中，该转子随主轴低速回转，烟气流经转子下半侧仓格时将热量传递给换热板片，当仓格回转至空气侧时，换热板片将蓄积的热量传递给送入锅炉的一次风与二次风，将入炉空气温度提升至300℃以上，大幅降低锅炉的排烟热损失，同时提升炉膛内的燃烧温度，降低不完全燃烧带来的热损失。

　　设计过程中针对转子的热变形做了专项补偿，径向隔板与中心轮毂的连接位置预留了15mm的热膨胀间隙，避免锅炉启停过程中温升速率过快导致的焊缝拉裂问题；仓格内部的换热元件支撑栅板采用镂空结构，在保证承重能力的前提下降低烟风流通阻力，将转子整体的烟气压降控制在1200Pa以内，减少引风机与送风机的运行电耗。区别于传统管壳式换热器的固定换热面结构，这种回转式转子的换热元件采用紧密排列的瓦楞板结构，烟气与空气在板片间的波纹通道内形成强烈湍流，即使在较低的烟气流速下也能获得较高的换热系数，相同换热量下的设备体积仅为管壳式换热器的1/3，非常适合大型电站锅炉尾部烟道的紧凑布置需求。在结构强度校核层面，整个转子框架采用等强度设计思路，不同半径位置的隔板厚度根据载荷大小做差异化设计，靠近外圈的隔板承受更大的离心力与积灰载荷，采用6mm厚的耐候钢板，靠近中心位置的隔板载荷较小，采用4mm厚钢板，在保证整体结构强度满足10年以上运行寿命的前提下，将转子整体重量降低了12%，减少了驱动电机的功率配置与支撑轴承的载荷。