CN106675113A - 一种炭黑生产u型炭黑反应炉装置 - Google Patents

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王强
周敏建
陈忠斌
杨绍俊
魏国华
王小涛
袁俊飞
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Abstract

一种炭黑生产U型炭黑反应炉装置，在炭黑反应炉的急冷段与雾化段之间连接一个U型弯头，使炭黑反应炉后部装置调转了180℃，大大地缩短了高温空气入炉热风管线，最大限度地减少了预热高温空气的入炉温降损失，提高炭黑反应炉入炉燃烧所需空气的温度，从而提高煤气燃烧速度和效率，从而缩短燃烧室长度，使燃烧火焰缩短，火焰温度梯度变小，可使燃烧火焰最高温度处于原料油裂解反应最佳区域，有利于减少过剩空气到原料油裂解反应区域，减少了炭黑反应炉燃烧过程中的煤气使用量，从而降低了生产成本；最大限度地发挥了950℃高温空气预热器的技术效果，达到了节能降耗、降低成本、提高产品质量，提高企业经济效益的目的。

Description

一种炭黑生产U型炭黑反应炉装置
技术领域
本发明涉及炭黑生产领域，具体是一种炭黑生产U型炭黑反应炉装置。
背景技术
目前国内年产1.5--6万吨炭黑反应炉，炉前核心部分均由空气整流室1-1、空气煤气混合室1-2、燃烧室A段1-3、燃烧室B段1-4、喉口1-5、反应室1-6、急冷段1-7、汽化段1-8、高温空气预热器1-9和高温空气入炉管1-10等十部分组成，其中前九部分的各部分依顺序依次连接，并呈同轴一字型直线排列，参见图1。同时高温空气预热器装置技术从650℃提高850℃再提高至950℃，空气入炉温度从600℃提高到850℃，以求最大限度地回收余热，节能降耗，提高炭黑产品质量，提高炭黑产品的市场竞争力。
现有技术中反应炉装置流程图存有缺陷：
1、由于炉前九大核心部件是呈同轴一字型直线排列，高温空热器出口高温空气管至炉头管线长达30余米，由于管线长散热作用，高温空热器出口空气温度到入炉空气温度，温降达60-100℃，空气预热温度越高，热损失越大，造成热能的巨大浪费，同时，还要增大燃气使用量，增加生产成本；
2、空气入炉温度偏低，煤气燃烧速度就偏慢，炭黑反应炉燃烧室就偏长，煤气在燃烧室内的燃烧火焰就偏长，燃烧火焰温度梯度比较大，提供给原料油裂解的反应温度难以处于最佳区域，不利于炭黑品质的提升和节能降耗；且由于原料油裂解的能量不佳，部分原料油与过剩空气燃烧来提供裂解时的能量，会降低了炭黑的产率和品质，油耗上升，增加了生产成本；
3、现有每节急冷段7上有五排水枪，每排设有四支水枪；而每排四支水枪不能充分、有效地作用于同一截面的所有高温炭黑烟气而终止炭黑的反应，易造成后续炭黑副反应的发生，从而增加了炭黑的表面粗糙度，降低了炭黑的表面活性，也降低了炭黑的产品质量和收率，提高了油耗。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种炭黑生产U型炭黑反应炉装置，在炭黑反应炉的急冷段与汽化段之间增加一个U型弯头，使炭黑反应炉的后部装置调转180℃，从而大大缩短了高温空热器出口空气入炉热风管长度近30米，最大限度地减少了预热高温空气的入炉温降损失，提高炭黑反应炉入炉燃烧所需空气的温度，从而提高煤气燃烧速度和效率，从而缩短燃烧室长度，最大限度地发挥了950℃高温空气预热器的技术效果，达到了节能降耗、降低成本、提高产品质量，提高企业经济效益的目的。
本发明是这样实现的，一种炭黑生产U型炭黑反应炉装置，包括依次连接的空气整流器、空气煤气混合室、燃烧室、喉口、反应段、急冷段、U型弯头、汽化段、空气预热器、高温空气入炉管；其中所述的空气整流器、空气煤气混合室、燃烧室、喉口、反应段和急冷段依次同轴水平连接形成一列，汽化段与空气预热器底座同轴水平连接形成另一列，其特征在于：急冷段与汽化段通过一个U型弯头连接，将反应炉后部装置调转了180℃，急冷段一列与汽化段一列并排平行排列，使空气预热器靠近空气整流器的侧壁，使空气预热器连接空气整流器的高温空气入炉管线最短。
进一步的改进，煤气进气管数量为六只，且在空气煤气混合器呈环状均匀分布。
进一步的改进，U型弯头使反应炉后部装置调转180℃，大大地缩短了高温空热器出口空气入炉热风管线。
进一步的改进，每节急冷段有五排水枪，每排设有八支水枪。
进一步的改进，燃烧室去掉燃烧室A段。
本发明有益效果：
1、本发明大大地缩短了高温空热器出口空气入炉热风管的长度，最大限度地减少了入炉高温空气的热损失，提高入炉空气温度，从而提高了煤气的燃烧速度和燃烧效率，从而缩短了燃烧室长度，永久性地减少了生产设备投入和运行维修费用，最大限度地发挥了950℃高温空气预热器的技术效果，达到了节能降耗、降低成本，提高企业经济效益的目的；
2、本发明由于提高了入炉高温空气的温度，减少了炭黑反应炉燃烧过程中的煤气使用量，从而降低了生产成本；
3、本发明由于提高了煤气的燃烧速度，去掉原背景技术的燃烧室A段，缩短了燃烧室长度，使燃烧火焰缩短，火焰温度梯度变小，可使燃烧火焰最高温度处于原料油裂解反应最佳区域，同时有利于减少过剩空气到原料油裂解反应区域，有利于节能降耗，提升炭黑产品品质，提高效率；
4、改进后的急冷段每排八支水枪的急冷水能充分和迅速地作用于同一截面的所有高温炭黑烟气，及时、充分、有效地终止炭黑反应，防止炭黑副反应的发生，提高炭黑的表面光滑度和增强炭黑的表面活性，从而提高炭黑的产品质量，同时也提高了炭黑的收率，降低了油耗。
附图说明
图1为现有技术中炭黑反应装置结构示意图。
图2为本发明一种炭黑生产U型炭黑反应炉装置结构示意图。
图3为本发明一种炭黑生产U型炭黑反应炉装置的空气煤气混合器截面图。
图4为本发明一种炭黑生产U型炭黑反应炉装置的急冷段的剖视图。
图5为本发明一种炭黑生产U型炭黑反应炉装置的急冷段的截面图。
附图说明
在图中：
1-1空气整流器，1-2、空气煤气混合室，1-3、燃烧室A段，1-4、燃烧室B段，1-5喉口，1-6、反应段，1-7、急冷段，1-8雾化段，1-9、空气预热器，1-10、高温空气入炉管；
1、空气整流器，2、空气煤气混合室，3、U型弯头， 4、燃烧室，5、喉口，
6、反应段，7、急冷段，8、雾化段，9、空气预热器，10、高温空气入炉管。
具体实施方式
下面结合说明书附图2、3、4、5对本发明作进一步的描述。
本发明涉及一种炭黑生产U型炭黑反应炉装置，其中所述空气整流器1、空气煤气混合室2、燃烧室4、喉口5、反应段6、急冷段7、U型弯头3、汽化段8、空气预热器9、高温空气入炉管10依次连接；其中所述的空气整流器、空气煤气混合室、燃烧室、喉口、反应段和急冷段依次同轴水平连接形成一列，汽化段与空气预热器的底座同轴水平连接形成另一列，其特征在于：急冷段7与汽化段8通过一个U型弯头3连接，将反应炉后部装置调转了180℃，使急冷段一列与汽化段一列并排平行排列，使空气预热器1靠近空气整流器9的侧壁，所述空气预热器9通过高温空气入炉管10连接空气整流器1。
进一步的改进，煤气进气管数量为六只，且在空气煤气混合器2呈环状均匀分布。
进一步的改进，U型弯头3使反应炉调转180℃，大大缩短了高温空热器出口空气入炉热风管线。
进一步的改进，每节急冷段7有五排水枪，每排设有八支水枪。
进一步的改进，燃烧室去掉燃烧室A段。
实施例1
结合说明书附图1可知现有的技术中反应装置存有以下缺陷：
1、由于炉前九大核心部件是呈同轴一字型直线排列，高温空热器出口高温空气管至炉头管线长达30余米，由于管线长散热作用，高温空热器出口空气温度到入炉空气温度，温降达60-100℃，空气预热温度越高，热损失越大，造成热能的巨大浪费，同时，还要增大燃气使用量，增加生产成本；
2、空气入炉温度偏低，煤气燃烧速度就偏慢，炭黑反应炉燃烧室就偏长，煤气在燃烧室内的燃烧火焰就偏长，燃烧火焰温度梯度比较大，提供给原料油裂解的反应温度难以处于最佳区域，不利于炭黑品质的提升和节能降耗；且由于原料油裂解的能量不佳，部分原料油与过剩空气燃烧来提供裂解时的能量，会降低了炭黑的产率和品质，油耗上升，增加了生产成本；
3、现有每节急冷段7上有五排水枪，每排设有四支水枪；而每排四支水枪不能充分、有效地作用于同一截面的所有高温炭黑烟气终止反应，易造成后续炭黑副反应的发生，从而增加了炭黑的表面粗糙度，降低了炭黑的表面活性，也降低了炭黑的产品质量和收率，提高了油耗；
结合说明书附图2、图3、图4和图5可知本发明有益效果在于以下几点：
1、本发明大大地缩短了高温空热器出口空气入炉热风管的长度，最大限度地减少了入炉高温空气的热损失，提高入炉空气温度，从而提高了煤气的燃烧速度和燃烧效率，从而缩短了燃烧室长度，永久性地减少了生产设备投入和运行维修费用，最大限度地发挥了950℃高温空气预热器的技术效果，达到了节能降耗、降低成本，提高企业经济效益的目的；
2、本发明由于提高了入炉高温空气的温度，减少了炭黑反应炉燃烧过程中的煤气使用量，从而降低了生产成本；
3、本发明由于提高了煤气的燃烧速度，去掉原背景技术的燃烧室A段，缩短了燃烧室长度，使燃烧火焰缩短，火焰温度梯度变小，可使燃烧火焰最高温度处于原料油裂解反应最佳区域，同时有利于减少过剩空气到原料油裂解反应区域，有利于节能降耗，提升炭黑产品品质，提高效率；
4、改进后的急冷段每排八支水枪的急冷水能充分和迅速地作用于同一截面的所有高温炭黑烟气，及时、充分、有效地终止炭黑反应，防止炭黑副反应的发生，提高炭黑的表面光滑度和增强炭黑的表面活性，从而提高炭黑的产品质量，同时也提高了炭黑的收率，降低了油耗。

Claims (3)

1.一种炭黑生产U型炭黑反应炉装置，包括依次连接的空气整流器、空气煤气混合室、燃烧室、喉口、反应段、急冷段、U型弯头、汽化段、空气预热器、高温空气入炉管；其中所述的急冷段、反应段、喉口、燃烧室、空气煤气混合室和空气整流器依次同轴水平连接形成一列，汽化段与空气预热器底座同轴水平连接形成另一列，其特征在于：急冷段与汽化段通过一个U型弯头连接，将反应炉后部装置调转了180℃，急冷段一列与汽化段一列并排平行排列，使空气预热器靠近空气整流器的侧壁，所述空气预热器通过高温空气入炉管连接空气整流器。
2.根据权利要求1所述的一种炭黑生产U型炭黑反应炉装置，其特征在于：所述空气煤气混合器上环状均匀分布六只煤气进气管。
3.根据权利要求1所述的一种炭黑生产U型炭黑反应炉装置，其特征在于：其中所述的每节急冷段有五排水枪，每排设有八支水枪。
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