CN112857097A - 一种用于碳黑生产设备的热交换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于碳黑生产设备的热交换装置，涉及碳黑生产领域。该基于碳黑生产设备的热交换装置，包括加热箱，所述加热箱顶部对称设置有第一交换箱和第二交换箱；所述第一交换箱内侧壁通过螺栓固定连接有第一滤网板，所述第一滤网板顶部固定连接有第一高温层，且第一高温层与第一交换箱内侧壁紧密贴合，所述第一交换箱顶部设置有第一顶箱。本发明其在加热箱顶部对称设置有两个交换箱，通过交换箱的设置，进入加热箱的天然气经过中温层进行预测，便于天热气在加热箱中快速点燃，提升装置工作效率；设置有交换管和控制阀，通过交换管将高温层的热能传递给相邻低温层，便于装置快速启动，以及预热，启动迅速快捷。

Description

一种用于碳黑生产设备的热交换装置
技术领域
本发明涉及碳黑生产技术领域，具体为一种用于碳黑生产设备的热交换装置。
背景技术
碳黑(carbon black)，又名炭黑，是一种无定形碳。是一种轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10～3000m2/g，是含碳物质(煤、天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。由天然气制成的称“气黑”，由油类制成的称“灯黑”，由乙炔制成的称“乙炔黑”。此外还有“槽黑”“炉黑”。按炭黑性能区分有“补强炭黑”“导电炭黑”“耐磨炭黑”等。可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也用于做橡胶的补强剂。炭黑一般是指碳单质微粒，一般是由于有机物燃烧不充分，其中的氢元素和氧元素转化为水，而碳元素燃烧不充分，就会脱离分子，形成炭黑。
申请人在申请本发明时，经过检索，发现中国专利公开了一种“用于碳黑生产设备的热交换装置”，其申请号为“201680061352.5”，该专利包括用于生产烟道气的至少一个反应器(102)，并且包括热交换系统(1)，所述热交换系统具有用于在烟道气和流体之间进行热交换的第一热交换部(3)和用于在烟道气和用于反应器的反应空气之间进行热交换的第二热交换部(4)，所述反应空气可以通过第二热交换部(4)预热。第一热交换部(3)配置成双管热交换器(5)，第一管(7)各自单向布置在各自的第一夹套管(9)中，并且第二热交换部(4)配置成管束热交换器(25)，第二管(27)的管束布置在第二夹套管(29)中并且各自单向布置在夹套管(29)中。烟道气可以流过第一和第二管(7，27)。双管热交换器(5)和管束热交换器(25)垂直布置。第一管(7)和第二管(27)各自的上端经由管道(23)连接在一起。烟道气向上流过每个交换器(5)的双管，向下流过管束热交换器(25)。
现有的天然气碳黑生产设备结构较为简单，致使大量的热能流失，且天然气碳黑生产设备启动时间长，在炎热的夏天，温差较低影响较小，但是在寒冷的冬天大量的热能流失致使大量资源的浪费，这也是天然气碳黑生产设备在冬天也要在密闭环境工作的原因，这种天然气碳黑生产设备对环境要求较高，致使安装成本较高，回本时间长，利润低，为此我们提出一种用于碳黑生产设备的热交换装置。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于碳黑生产设备的热交换装置，解决了现有的天然气碳黑生产设备能源利用率较低，造成较大的资源浪费的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种用于碳黑生产设备的热交换装置，包括加热箱，所述加热箱顶部对称设置有第一交换箱和第二交换箱；
所述第一交换箱内侧壁通过螺栓固定连接有第一滤网板，所述第一滤网板顶部固定连接有第一高温层，且第一高温层与第一交换箱内侧壁紧密贴合，所述第一交换箱顶部设置有第一顶箱，所述第一交换箱与第一顶箱外侧壁均设置有法兰，且两个法兰通过螺栓固定连接，所述第一顶箱与第一交换箱之间设置有第一密封圈，所述第一交换箱内侧壁靠近顶部位置通过螺栓固定连接有第二滤网板，所述第二滤网板底部固定连接有第一中温层，所述第二滤网板顶部固定连接有第一顶盘，所述第一顶盘顶部固定连接有第一输送管；
所述第二交换箱内侧壁通过螺栓固定连接有第三滤网板，所述第三滤网板顶部固定连接有第二高温层，且第二高温层与第二交换箱内侧壁紧密贴合，所述第二交换箱顶部设置有第二顶箱，所述第二交换箱与第二顶箱外侧壁均设置有法兰，且两个法兰通过螺栓固定连接，所述第二顶箱与第二交换箱之间设置有第二密封圈，所述第二交换箱内侧壁靠近顶部位置通过螺栓固定连接有第四滤网板，所述第四滤网板底部固定连接有第二中温层，所述第四滤网板顶部固定连接有第二顶盘，所述第二顶盘顶部固定连接有第二输送管；
所述第一输送管和第二输送管的端面固定连接有第一双向交换阀，所述第一双向交换阀分别固定连接有第一鼓风机和抽风机；
所述热交换装置配套设置有第二鼓风机，所述第二鼓风机连接有第二双向交换阀，所述第二双向交换阀分别连接有第一供料管和第二供料管，所述第一供料管和第二供料管端面分别与加热箱相连通；
所述第一交换箱侧壁贯穿连接有第一交换管，且第一交换管另一端面固定连接有第二顶箱，所述第一交换管端面与第一高温层相连通，所述第一交换管另一端面与第二中温层相连通，所述第二交换箱侧壁贯穿连接有第二交换管，且第二交换管另一端面固定连接有第一顶箱，所述第二交换管端面与第二高温层相连通，所述第二交换管另一端面与第一中温层相连通。
优选的，所述第一高温层和第二高温层为高保温材料。
优选的，所述第一中温层和第二中温层采用保温材料。
优选的，所述第一交换箱、第二交换箱、第一顶箱和第二顶箱均为隔热材料。
优选的，所述第二滤网板和第四滤网板呈绝热材料。
优选的，所述所述第一供料管和第二供料管分别与第一顶箱和第二顶箱相连通，且第一供料管和第二供料管分别贯穿第一中温层和第二中温层。
优选的，所述第一交换管和第二交换管均连接有控制阀。
工作原理：启动阶段，首先启动第二鼓风机5，将天然气注入第二双向交换阀51中，并沿着第一供料管52进入加热箱1，同时启动第一鼓风机41将空气抽入第一输送管28，并进入加热箱1，最后通过点火装置进行点燃任务进行燃烧，完成燃烧后，通过启动第一双向交换阀4，再启动抽风机42，将燃烧后的气体沿着第一输送管28从抽风机42处排出，在排出的过程中，通过启动控制阀6，使得第一交换管62将热能传递给第二中温层36；
工作阶段，启动第二鼓风机5，将天然气注入第二双向交换阀51中，并沿着第二供料管53进入加热箱1，同时启动第一鼓风机41将空气抽入第二输送管38，并进入加热箱1，最后通过点火装置进行点燃任务进行燃烧，完成燃烧后，通过启动第一双向交换阀4，再启动抽风机42，将燃烧后的气体沿着第二输送管38从抽风机42处排出，在排出的过程中，通过启动控制阀62，使得第二交换管61将热能传递给第一中温层26，同时第一双向交换阀4在启动的时候，也是通过第一输送管28相加热箱1注入空气的，从而完成交换式工作，工作效率高。
(三)有益效果
本发明提供了一种用于碳黑生产设备的热交换装置。具备以下有益效果：
1、本发明提出一种用于碳黑生产设备的热交换装置，其在加热箱顶部对称设置有两个交换箱，通过交换箱的设置，进入加热箱的天然气经过中温层进行预测，便于天热气在加热箱中快速点燃，提升装置工作效率。
2、本发明提出一种用于碳黑生产设备的热交换装置，其严格的保温措施，防止装置温度流失，提升装置工作的稳定性，降低装置安装的成本以及维护的成本；同时顶箱和交换箱的设置易于装置进行维护工作。
3、本发明提出一种用于碳黑生产设备的热交换装置，其交换管和控制阀，通过交换管将高温层的热能传递给相邻低温层，便于装置快速启动，以及预热，启动迅速快捷。
附图说明
图1为本发明提出一种用于碳黑生产设备的热交换装置的结构示意图；
图2为本发明提出一种用于碳黑生产设备的热交换装置加热箱的结构示意图；
图3为本发明提出一种用于碳黑生产设备的热交换装置为图2中A处放大图。
其中，1、加热箱；2、第一交换箱；21、第一滤网板；22、第一高温层；23、第一顶箱；24、第一密封圈；25、第二滤网板；26、第一中温层；27、第一顶盘；28、第一输送管；3、第二交换箱；31、第三滤网板；32、第二高温层；33、第二顶箱；34、第二密封圈；35、第四滤网板；36、第二中温层；37、第二顶盘；38、第二输送管；4、第一双向交换阀；41、第一鼓风机；42、抽风机；5、第二鼓风机；51、第二双向交换阀；52、第一供料管；53、第二供料管；6、第一交换管；61、第二交换管；62、控制阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如图1-3所示，本发明实施例提供一种用于碳黑生产设备的热交换装置，包括加热箱1，加热箱1顶部对称设置有第一交换箱2和第二交换箱3，加热箱1底部设置有现有的碳黑清理装置(图中并未画出)；
第一交换箱2内侧壁通过螺栓固定连接有第一滤网板21，第一滤网板21顶部固定连接有第一高温层22，且第一高温层22与第一交换箱2内侧壁紧密贴合，第一交换箱2顶部设置有第一顶箱23，第一交换箱2与第一顶箱23外侧壁均设置有法兰，且两个法兰通过螺栓固定连接，第一顶箱23与第一交换箱2之间设置有第一密封圈24，第一交换箱2内侧壁靠近顶部位置通过螺栓固定连接有第二滤网板25，第二滤网板25底部固定连接有第一中温层26，第二滤网板25顶部固定连接有第一顶盘27，第一顶盘27顶部固定连接有第一输送管28，在加热箱顶部对称设置有两个交换箱，通过交换箱的设置，进入加热箱的天然气经过中温层进行预测，便于天热气在加热箱中快速点燃，提升装置工作效率；
第二交换箱3内侧壁通过螺栓固定连接有第三滤网板31，第三滤网板31顶部固定连接有第二高温层32，且第二高温层32与第二交换箱3内侧壁紧密贴合，第二交换箱3顶部设置有第二顶箱33，第二交换箱3与第二顶箱33外侧壁均设置有法兰，且两个法兰通过螺栓固定连接，第二顶箱33与第二交换箱3之间设置有第二密封圈34，第二交换箱3内侧壁靠近顶部位置通过螺栓固定连接有第四滤网板35，第四滤网板35底部固定连接有第二中温层36，第四滤网板35顶部固定连接有第二顶盘37，第二顶盘37顶部固定连接有第二输送管38；
第一输送管28和第二输送管38的端面固定连接有第一双向交换阀4，第一双向交换阀4分别固定连接有第一鼓风机41和抽风机42；
热交换装置配套设置有第二鼓风机5，第二鼓风机5连接有第二双向交换阀51，第二双向交换阀51分别连接有第一供料管52和第二供料管53，第一供料管52和第二供料管53端面分别与加热箱1相连通；
第一交换箱2侧壁贯穿连接有第一交换管6，且第一交换管6另一端面固定连接有第二顶箱33，第一交换管6端面与第一高温层22相连通，第一交换管6另一端面与第二中温层36相连通，第二交换箱3侧壁贯穿连接有第二交换管61，且第二交换管61另一端面固定连接有第一顶箱23，第二交换管61端面与第二高温层32相连通，第二交换管61另一端面与第一中温层26相连通；交换管和控制阀62，通过交换管将高温层的热能传递给相邻低温层，便于装置快速启动，以及预热，启动迅速快捷。
第一高温层22和第二高温层32为高保温材料。第一中温层26和第二中温层36采用保温材料。第一交换箱2、第二交换箱3、第一顶箱23和第二顶箱33均为隔热材料。第二滤网板25和第四滤网板35呈绝热材料；严格的保温措施，防止装置温度流失，提升装置工作的稳定性，降低装置安装的成本以及维护的成本；同时顶箱和交换箱的设置易于装置进行维护工作。
第一供料管52和第二供料管53分别与第一顶箱23和第二顶箱33相连通，且第一供料管52和第二供料管53分别贯穿第一中温层26和第二中温层36。第一交换管6和第二交换管61均连接有控制阀62。
启动阶段，首先启动第二鼓风机5，将天然气注入第二双向交换阀51中，并沿着第一供料管52进入加热箱1，同时启动第一鼓风机41将空气抽入第一输送管28，并进入加热箱1，最后通过点火装置进行点燃任务进行燃烧，完成燃烧后，通过启动第一双向交换阀4，再启动抽风机42，将燃烧后的气体沿着第一输送管28从抽风机42处排出，在排出的过程中，通过启动控制阀62，使得第一交换管6将热能传递给第二中温层36；
工作阶段，启动第二鼓风机5，将天然气注入第二双向交换阀51中，并沿着第二供料管53进入加热箱1，同时启动第一鼓风机41将空气抽入第二输送管38，并进入加热箱1，最后通过点火装置进行点燃任务进行燃烧，完成燃烧后，通过启动第一双向交换阀4，再启动抽风机42，将燃烧后的气体沿着第二输送管38从抽风机42处排出，在排出的过程中，通过启动控制阀62，使得第二交换管61将热能传递给第一中温层26，同时第一双向交换阀4在启动的时候，也是通过第一输送管28相加热箱1注入空气的，从而完成交换式工作，工作效率高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于碳黑生产设备的热交换装置，包括加热箱(1)，其特征在于：所述加热箱(1)顶部对称设置有第一交换箱(2)和第二交换箱(3)；
所述第一交换箱(2)内侧壁通过螺栓固定连接有第一滤网板(21)，所述第一滤网板(21)顶部固定连接有第一高温层(22)，且第一高温层(22)与第一交换箱(2)内侧壁紧密贴合，所述第一交换箱(2)顶部设置有第一顶箱(23)，所述第一交换箱(2)与第一顶箱(23)外侧壁均设置有法兰，且两个法兰通过螺栓固定连接，所述第一顶箱(23)与第一交换箱(2)之间设置有第一密封圈(24)，所述第一交换箱(2)内侧壁靠近顶部位置通过螺栓固定连接有第二滤网板(25)，所述第二滤网板(25)底部固定连接有第一中温层(26)，所述第二滤网板(25)顶部固定连接有第一顶盘(27)，所述第一顶盘(27)顶部固定连接有第一输送管(28)；
所述第二交换箱(3)内侧壁通过螺栓固定连接有第三滤网板(31)，所述第三滤网板(31)顶部固定连接有第二高温层(32)，且第二高温层(32)与第二交换箱(3)内侧壁紧密贴合，所述第二交换箱(3)顶部设置有第二顶箱(33)，所述第二交换箱(3)与第二顶箱(33)外侧壁均设置有法兰，且两个法兰通过螺栓固定连接，所述第二顶箱(33)与第二交换箱(3)之间设置有第二密封圈(34)，所述第二交换箱(3)内侧壁靠近顶部位置通过螺栓固定连接有第四滤网板(35)，所述第四滤网板(35)底部固定连接有第二中温层(36)，所述第四滤网板(35)顶部固定连接有第二顶盘(37)，所述第二顶盘(37)顶部固定连接有第二输送管(38)；
所述第一输送管(28)和第二输送管(38)的端面固定连接有第一双向交换阀(4)，所述第一双向交换阀(4)分别固定连接有第一鼓风机(41)和抽风机(42)；
所述热交换装置配套设置有第二鼓风机(5)，所述第二鼓风机(5)连接有第二双向交换阀(51)，所述第二双向交换阀(51)分别连接有第一供料管(52)和第二供料管(53)，所述第一供料管(52)和第二供料管(53)端面分别与加热箱(1)相连通；
所述第一交换箱(2)侧壁贯穿连接有第一交换管(6)，且第一交换管(6)另一端面固定连接有第二顶箱(33)，所述第一交换管(6)端面与第一高温层(22)相连通，所述第一交换管(6)另一端面与第二中温层(36)相连通，所述第二交换箱(3)侧壁贯穿连接有第二交换管(61)，且第二交换管(61)另一端面固定连接有第一顶箱(23)，所述第二交换管(61)端面与第二高温层(32)相连通，所述第二交换管(61)另一端面与第一中温层(26)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种用于碳黑生产设备的热交换装置，其特征在于：所述第一高温层(22)和第二高温层(32)为高保温材料。
3.根据权利要求1所述的一种用于碳黑生产设备的热交换装置，其特征在于：所述第一中温层(26)和第二中温层(36)采用保温材料。
4.根据权利要求1所述的一种用于碳黑生产设备的热交换装置，其特征在于：所述第一交换箱(2)、第二交换箱(3)、第一顶箱(23)和第二顶箱(33)均为隔热材料。
5.根据权利要求1所述的一种用于碳黑生产设备的热交换装置，其特征在于：所述第二滤网板(25)和第四滤网板(35)呈绝热材料。
6.根据权利要求1所述的一种用于碳黑生产设备的热交换装置，其特征在于：所述所述第一供料管(52)和第二供料管(53)分别与第一顶箱(23)和第二顶箱(33)相连通，且第一供料管(52)和第二供料管(53)分别贯穿第一中温层(26)和第二中温层(36)。
7.根据权利要求1所述的一种用于碳黑生产设备的热交换装置，其特征在于：所述第一交换管(6)和第二交换管(61)均连接有控制阀(62)。
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