CN102286221B - 硬质炭黑反应炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硬质炭黑反应炉，其包括配风室、燃烧室、喉管段、急冷段以及停留段，其关键技术在于：所述喉管段设有前排原料油枪以及后排原料油枪，每排原料油枪均布设置6～8个，前排原料油枪和后排原料油枪交错设置；在所述配风室处径向设有进气口，在所述配风室轴向、且位于其左端设有燃料入口，在配风室内固定有空气导流装置，所述空气导流装置为一圆柱形的空气导流筒，所述空气导流筒的中心线与配风室的中心线重合，在所述圆柱形的空气导流筒上均布有进气孔。本发明由于设置了空气导流装置，并且设置了双排原料油枪，解决了较高负荷下气流分布不均匀和原料油雾化效果差的难题，使装置大型化，提高产能和产品质量成为现实。
Description
技术领域
本发明涉及一种硬质炭黑反应炉，属于非夹套五段式反应炉。
背景技术
随着我国经济的迅速发展，尤其是轮胎、橡胶工业需求的增长，炭黑行业出现空前的良好发展状态，要求炭黑的产能大幅增加。现在国内硬质炭黑反应炉，普遍使用的是产能为2万吨/年的，举例来说，假如一个年产20吨的炭黑厂，需要建10条2万吨/年的生产线，并需要大量的操作工人，成本较高；这种炭黑反应炉为单排原料油枪，产能比较低，并且由于这种结构所限，增大装置尺寸时会比较困难；并且当载荷较高时，现有的配风室结构不能保证后续的燃烧截面各点温度和压力均等，进而易使炭黑粒子粒径分布不均匀，炭黑的质量无法保证。并且由于经预热的空气进入配风室时的空气导流装置装置不能保证配风室各横截面风压均等，从而无法保证后续的燃烧截面各点温度和压力均等，进而使炭黑粒子粒径分布不均匀，炭黑的质量无法保证。另外，在我国国家经贸委提出的《淘汰落后生产能力工艺和产品目录》中，据统计炭黑年产能小于1万吨的生产装置，大概有120多条要被淘汰，旧的生产装置被淘汰，需要用新工艺炭黑生产装置所生产的炭黑来补充。因此迫切需要一种产能比较大且炭黑生产质量高的硬质炭黑反应炉。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可提高炭黑质量和产能的硬质炭黑反应炉。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种硬质炭黑反应炉，其包括配风室、燃烧室、喉管段、急冷段以及停留段，其关键技术在于：所述喉管段设有前排原料油枪以及后排原料油枪，每排原料油枪均布设置6～8个，前排原料油枪和后排原料油枪交错设置；在所述配风室处径向设有进气口，在所述配风室轴向、且位于其左端设有燃料入口，在配风室内固定有空气导流装置，所述空气导流装置为一圆柱形的空气导流筒，所述空气导流筒的中心线与配风室的中心线重合，在所述圆柱形的空气导流筒上均布有进气孔。经预热的空气通过进气孔均匀进入反应炉内。
优选的，上述前排原料油枪和后排原料油枪各设置8个。
上述硬质炭黑反应炉的外壳经由碳钢板卷制而成，其内部从内到外依次设有耐火层、绝热层以及保温层。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明由于设置了空气导流装置，并且设置了双排原料油枪，解决了较高负荷下气流分布不均匀和原料油雾化效果差的问题，使硬质炭黑反应炉装置的大型化成为可能，这样炭黑每年生产能力可达4万吨，较之以往的（1.5～2）万吨/年炭黑生产装置，本发明具有产能高、质量稳、消耗低、便于操作管理和节约操作工人等优点。
2、在喉管段设置双排12～16个原料油枪，能够保证原料油有足够的穿透力和覆盖面，使雾化原料油充满整个喉管，进一步提高炭黑质量，降低原料消耗。
3、在配风室处安装装有空气导流装置，保证配风室横截面各点风压均等，从而保证了后续的燃烧截面各点温度和压力均等，使炭黑粒子粒径分布更加均匀。
附图说明
图1是本发明的示意图；
图2是图1中配风室的A-A剖视图；
图3是图2的B-B剖视图；
图4是本发明的空气导流筒的示意图；
图5是图1中喉管段的C-C剖视图；
其中，1、配风室；2、燃烧室；3、喉管段；4、急冷段；5、停留段；6、燃料入口；7、空气导流筒；8、进气孔；9、后排原料油枪；10、前排原料油枪；11、进气口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见附图1～附图5，本发明在现有硬质炭黑反应炉的结构基础上进行了改进，其采用非夹套式五段反应炉结构，其包括配风室1、燃烧室2、喉管段3、急冷段4以及停留段5，其关键技术改进在于：所述喉管段3设有前排原料油枪10、后排原料油枪9，每排原料油枪均匀布设置8个（也可为6个或10个），前排原料油枪10和后排原料油枪9在空间上一前一后彼此交错均匀设置；所述配风室1处径向设有进气口11，在配风室1的轴向、且位于其左端面上设有燃料入口6，经过高温空气预热器预热的空气从进气口11进入配风室1，经过摸索，当空气预热温度为850℃时效果最好，可大大提高空气入炉温度，相应燃料和原料的消耗会降低，可节约成本；配风室1内固定有空气导流装置，所述空气导流装置为一圆柱形的空气导流筒7，空气导流筒7与配风室1同心，即两者轴线重合，在所述圆柱形的空气导流筒7上均布有进气孔8，配风室1内的高温空气经由所述的进气孔8进入燃烧室2，和经由燃料入口6喷入的天然气或燃料油混合燃烧，形成高温高速的燃余气体；空气导流筒7可以使配风室1横截面各点风压均等，从而保证了后续的燃烧截面各点温度和压力均等，使炭黑粒子粒径更均匀，进而起到提高炭黑着色力，改善炭黑质量的目的；经预热的空气从这里进入燃烧室2，燃烧所用的燃料为天然气或原料油，燃烧室2燃烧温度在2000℃以上，工艺条件比较高。
以上所述炭黑反应炉的外壳经由碳钢板卷制焊接而成，其内部从内到外依次设有耐火层、绝热层以及保温层。
工作时，经配风室1处空气导流筒7均匀混合的空气和燃料入口6喷入的天然气或燃料油，在燃烧室2内充分燃烧，生成高温高速的燃余气体。原料油在垂直于燃余气体流向的喉管段3截面上，从均匀分布的16个油枪垂直喷入到喉管段3内高温高速燃余气体中。垂直于燃余气体流向喷入的原料油，在高温高速强大剪切力的作用下破碎成细小的油滴，然后油滴经过气化，一小部分原料油燃烧，大部分裂解生成炭黑。在急冷段4内，喷入急冷水降低温度以终止反应，保证炭黑质量。
采用本发明年产可以达到4万吨/年，假如一个年产20吨的炭黑厂，原来需要建10条2万吨/年的生产线，并且需要大量的操作工人，若使用本发明只需5条生产线和一半操作工人即可；从产品质量来说，本发明设置了双排原料油枪（每排8个油枪孔），从而更有利于原料油雾化，进而提高炭黑的质量。
另外，本发明可采用微机控制，使装置处于最佳工艺条件下运行，质量稳定，收率高，成本低，方便控制。本发明体积大、工艺条件高，采用高温高速强化反应，燃烧室温度可达到2000℃以上，空气预热温度可达到850℃以上，这样使炭黑产量质量和收率得到进一步的提高。
Claims (3)
1.一种硬质炭黑反应炉，其包括配风室（1）、燃烧室（2）、喉管段（3）、急冷段（4）以及停留段（5），其特征在于：所述喉管段（3）设有前排原料油枪（10）以及后排原料油枪（9），每排原料油枪均布设置6～8个，前排原料油枪（10）和后排原料油枪（9）交错设置；在所述配风室（1）处径向设有进气口（11），在所述配风室（1）轴向、且位于其左端设有燃料入口（6），在配风室（1）内固定有空气导流装置，所述空气导流装置为一圆柱形的空气导流筒（7），所述空气导流筒（7）的中心线与配风室（1）的中心线重合，在所述圆柱形的空气导流筒（7）上均布有进气孔（8）。
2.根据权利要求1所述的硬质炭黑反应炉，其特征在于：所述前排原料油枪（10）和后排原料油枪（9）各设置8个。
3.根据权利要求１或2所述的硬质炭黑反应炉，其特征在于：所述硬质炭黑反应炉的外壳经由碳钢板卷制而成，其内部从内到外依次设有耐火层、绝热层以及保温层。
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