热煤气加压风机气流密封装置 技术领域
本发明涉及一种热煤气加压风机气流密封装置，属于流体机械技术领域。
背景技术
目前，国内、外所用的煤气输送方法，依煤气发生炉的型式基本上可分为两大类。其一是从单段式煤气发生炉产生热煤气，经过双竖管水冷降温、电捕焦油器、填料洗涤塔、脱水器、污水处理到常温煤气，采用罗茨鼓风机或离心式风机加压输送；其二是由两段式煤气发生炉产生热煤气，顶部煤气经过电捕焦油器，底部煤气经过除尘、风冷器后与顶部煤气汇合进入油洗器，再经过两级电捕器捕掉轻油，处理焦油、酚和轻油至常温煤气，同样采用罗茨鼓风机或离心式风机加压输送。这都将导致：一是一次性投资大，特别是热煤气冷却后煤焦油冷凝，必须采取电捕焦、设置污水处理或酚油焚烧设施，系统结构复杂、占地面积大，设备维护管理环节多，费用高昂；二是常温煤气密度大，输送动力消耗高，再加上前级处理的能源消耗，致使机组日常运行费用昂贵；三是目前直接输送热煤气的加压风机可选品种太少，运行可靠性差，以致似此浪费投资和能源的现象长期存在。现虽有少量这种技术，已有技术有专利申请号为：ZL00208078.8的输送煤气的增压离心鼓风机和专利申请号为ZL00208079.6的输送热煤气的增压离心鼓风机，无论是热煤气加压风机，还是冷煤气加压风机，均采用辅助叶片和导管式气流密封装置。已有技术认为，焊接在叶轮后盘上的辅助叶片，能在叶轮后盘与机壳之间靠近轴盘处造成负压区，这实际上是不可能的。因为叶轮叶片对气体的做功能力N＝ρQTω(r2C2u-r1C1u)，而辅助叶片因主轴与机壳处设有密封组，则其进、出口处没有气流流过，即C1u＝C2u＝0，那么辅助叶片对气体的做功能力就为零，也就是说辅助叶片在旋转过程中对气体不做功，导致了其进、出口之间没有压力差，也就是说辅助叶片进、出口处的压力是相等的。已有技术中叶轮叶片与辅助叶片出口的半径是相等的，则其出口处的压力也必然相等，一般为6000～23000Pa的正压。由以上分析可知，辅助叶片进口处即靠近轴盘处的压力也是6000～23000Pa的正压。所以说，辅助叶片在叶轮后盘与机壳之间靠近轴盘处造成负压区是不可能地。即使在主轴与机壳处不设置密封组或密封不严密，存在微量的间隙漏风，即C1u、C2u不等于零，此时叶轮叶片和辅助叶片对气体的做功能力分别为：
Nl＝ρQTlω(r2C2u-r1C1u)————————(1)
Nf＝ρQTfω(r2C2u-r1C1u)————————(2)
式中漏风量QTf即辅助叶片的通过风量，要比叶轮叶片的通过风量QTl小几十倍或几佰倍，由(1)、(2)两式比较可知，其对气体的做功能力要远远小于叶轮叶片的做功能力，在其进、出口处造成的压力差微乎其微，由此可见，辅助叶片在叶轮后盘与机壳之间靠近轴盘处造成负压区也是不可能的。导管式气流密封装置结构复杂、密封套件加工精度高，一是增加风机的制造成本，二是在生产中实现难度大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种结构简单紧凑、密封效果好、安全可靠的热煤气加压风机气流密封装置，不增加风机制造成本，既能有效地防止风机内的气体从主轴孔处外泄，达到防毒、防爆、防污染的效果，又能有效地阻止外界空气沿主轴向里泄漏与煤气掺混。
本发明的目的是以如下方式实现的：
所述的热煤气加压风机气流密封装置，包括机壳、机壳内的离心式叶轮、固定在离心式叶轮后盘中心并与主轴相配合的轴盘以及机壳上主轴孔外侧的密封组，其特征在于所说的离心式叶轮的后盘与轴盘的结合面部位或轴盘毂与轴头压盖的结合面部位开设通孔。
通孔使叶轮后盘与机壳后侧板之间靠近主轴的空间与风机进风口处的负压区相贯通，当叶轮旋转时，由于通孔的泄压作用，使叶轮后盘与机壳后侧板之间在主轴附近的区域也形成负压区，确保煤气不能从主轴孔处外泄。
机壳上主轴孔外侧设置的密封组，能有效地阻止外界空气从主轴孔处向里泄漏，避免空气与煤气掺混。
上述热煤气加压风机气流密封装置，所说的密封组由固定在主轴孔外侧机壳上的筒状外套，外套内的密封填料和与外套相配合将密封填料压缩在外套内壁和主轴之间的内套组成。
上述热煤气加压风机气流密封装置，所开设通孔的数量及大小，既要使叶轮后盘与机壳后侧板之间靠近主轴的区域在叶轮旋转时形成压力适当的负压区，又要保证离心式叶轮的运转强度和使用寿命以及叶轮的平衡。所设置的通孔有若干个，均布在离心式叶轮后盘与轴盘结合面或轴盘毂与轴头压盖结合面的园周上。
上述热煤气加压风机气流密封装置，所说的离心式叶轮最好采用耐热钢、不锈钢或工业陶瓷材料制造。
上述热煤气加压风机气流密封装置中所说的外套内的密封填料，最好采用柔性石墨密封圈，或浸石墨粉的盘根。
本发明与现有技术相比，一是提供了一种全新的原理和构思，结构简单紧凑，密封效果好，安全可靠，在不增加风机制造成本的前提下，既有效地解决了风机内的煤气从主轴孔处外泄的问题，达到防毒、防爆、防污染的效果，又能有效地阻止外界空气沿主轴孔向里泄漏与煤气掺混，避免发生爆炸危险；二是省却背景技术中的水冷却装置、电捕焦装置、洗涤装置、电捕油装置、污水处理设施或油酚处理设施，可使煤气站的投资压低至原来的20％左右；三是风机直接输送密度小的热煤气，可节约动力消耗52～60％；四是可避免前级处理系统的能源消耗，具有显著的节能和降耗效果。该技术除了适用于热煤气加压风机外，还可广泛适用于冷煤气加压风机和输送其它高温、常温或有毒气体的离心式风机。
附图说明
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明：
图1是煤气加压风机气流密封装置主视图。
图2是煤气加压风机气流密封装置俯视图。
图3是煤气加压风机气流密封装置密封部位局部结构图。
图4是煤气加压风机气流密封装置中的离心式叶轮结构图。
图中：1机壳、2叶轮、3前盖板、4密封组、5隔热外壳、6隔热填料、7排污管、8离心风冷轮、9前轴承座、10轴流风冷轮外壳、11轴流风冷轮、12主轴、13后轴承座、14联轴器、15联轴器罩、16防爆电机、17机座、18蒸气进口、19密封填料、20通孔、21轴头压盖、22后盘、23叶片、24前盘、25轴盘毂、26轴盘、N为本发明造成的负压区。
具体实施方式
如图所示，本发明所述的热煤气加压风机气流密封装置，包括机壳1、机壳1内的离心式叶轮2、固定在叶轮2的后盘22的中心并与主轴12相配合的轴盘25以及机壳1上主轴孔外侧的密封组4，在后盘22与轴盘26的结合面部位开设一个通孔或者若干个通孔20，这若干通孔20最好是均布在该部位的园周上，例如可以开设二至八个通孔，本实施例开设了四个通孔20。通孔20使叶轮后盘22与机壳后侧板之间靠近主轴12的空间与风机进风口3处的负压区相贯通，当叶轮2旋转时，由于通孔20的泄压作用，使叶轮2的后盘22与机壳后侧板之间在主轴12附近的区域也形成负压区，通孔20开设的大小和数量应当做到，既要使叶轮后盘22与机壳后侧板之间靠近主轴12的空间在叶轮2旋转时形成压力适当的负压区，又要保证叶轮2的运转强度、使用寿命以及平衡精度。所谓压力适当的负压是指该负压能足以防止煤气从主轴孔处外泄为度，为了保证叶轮2具有足够的耐高温性能和强度、刚度，制造叶轮可选用各种耐高温且强度足够的金属或非金属材料，例如可选用各种耐热钢、不锈钢或者工业陶瓷等材料。机壳1上主轴孔外侧的密封组由固定在壳体上的筒状外套，外套内的密封填料19和与外套相配合将密封填料压缩在外套内壁与主轴12之间的内套组成，所说的密封填料19采用柔性石墨密封圈或采用浸石墨粉的盘根，该密封填料与主轴12间的磨擦力很小，大大降低了风机的动力消耗。
上述实施例中通孔的位置还可以开设在轴盘毂25与轴头压盖21的结合面部位，这是本发明的又一个实施例。