CN112876883B - 空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了富氧空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑的设备，包括相连通的燃烧器与外架，燃烧器开设有斜口的中端内螺栓连接有棚架，且燃烧器中端外固定套设有与外架相连通的收集槽。本发明通过在燃烧器上分别设置具有分隔作用的棚架与回收作用的收集槽；利用收集槽对燃烧器下端内的大体积尾气颗粒进行收集，并排送至外架中利用高效旋转运动的辅搅拌轴进行除尘净化，以实现更进一步的粗放式加热；利用螺母带动纵向刮板与横向刮板在燃烧器上端中进行往复运动，对粘附在内壁上小体积尾气颗粒进行清理；再利用旋转运动的净化筒与主搅拌轴对小体积尾气颗粒进行除尘净化与筛选，再通过回收与燃烧器二次加热，从而实现不同程度炭黑的生成。

Description

空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑的设备
技术领域
本发明涉及炭黑色生产加工技术领域，尤其涉及空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑的设备。
背景技术
炭黑，是一种无定形碳。具体而言是指一种轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，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。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，在中国墨、油墨、油漆与橡胶等产品的制作工艺中广泛使用。目前，我们熟知的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，从而形成的炭黑。由于生产工艺的不同，一般可得到各种性质不同的炭黑产品。
在现有技术条件下，对炭黑的制取多通过炭黑反应炉的燃烧段中送入燃料油和经预热的助燃空气发生燃烧反应，且多以天然气来实现制取，但实际情况通常是送入燃烧助燃空气中的氧气量远远大于天然气完全燃烧所需的氧气量，故在高温燃烧气中有大量的氧气存在，高温燃烧气属氧化性气份。大量的氧气被带入燃烧和加热反应段后，使反应段内发生激烈的、复杂的氧化还原反应，并伴生出大量的可燃气体混合于燃烧气中，但目前仍然不具备对这些燃烧未尽的尾气进行回收再利用的技术手段，尤其是在不同的反应过程中所产生的尾气也是不同的，从尾气的浓度与颗粒大小即可表现出来，如果不能对这些尾气进行再加工的话，不仅会对空气质量造成影响，更会造成相关能源资源的严重浪费。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中难以对燃料尾气进行高效利用以制备炭黑的问题，而提出的空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑的设备。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑的设备，包括相连通的燃烧器与外架，所述燃烧器开设有斜口的中端内螺栓连接有棚架，且燃烧器中端外固定套设有与外架相连通的收集槽；
所述燃烧器上端开口位置固定连接有顶盖，且顶盖中分别安装有相连接的一级电机与一级转轴，所述顶盖与收集槽之间转动安装有滚珠丝杠，且一级转轴与滚珠丝杠上分别固定套设有啮合连接的一级齿轮与二级齿轮，所述滚珠丝杠上活动安装有螺母，所述燃烧器中分别开设有纵向导向长孔与横向导向长槽，且纵向导向长孔中滑动套设有与螺母固定连接的纵向刮板，所述横向导向长槽中滑动套设有横向刮板，且纵向刮板与横向刮板之间销轴连接有牵引杆；
所述外架上端开口中滑动套设有与燃烧器相连通并下端开孔的净化筒，且外架外侧分别设置有相连接的二级电机与二级转轴，所述二级转轴与净化筒上分别固定套设有啮合连接的三级齿轮与四级齿轮，且净化筒中转动套设有与一级转轴相连接的主搅拌轴，所述外架中转动设置有辅搅拌轴，且二级转轴与辅搅拌轴上分别固定套设有啮合连接的五级齿轮与六级齿轮。
优选地，所述斜口周向等距开设于燃烧器两侧中端，且收集槽对应斜口设置，所述棚架通过斜口延伸至收集槽中。
优选地，所述一级电机固定设置于顶盖中，且与一级电机输出端相连接的一级转轴转动设置，所述滚珠丝杠数量为两根，且两根滚珠丝杠对称垂直设置于燃烧器上端外位置。
优选地，所述纵向导向长孔垂直开设于燃烧器上端侧壁，且横向导向长槽水平开设于燃烧器顶端。
优选地，所述二级电机固定设置于外架外壁上，且与二级电机输出端相连接的二级转轴垂直转动设置于外架外侧。
优选地，所述主搅拌轴垂直设置，且一级转轴与主搅拌轴之间连接有传动履带，所述辅搅拌轴水平设置于外架内，且辅搅拌轴位于净化筒下方。
优选地，所述收集槽与外架之间固定连通有一级排管，且外架与燃烧器下端之间固定连接有一级回管，所述一级回管上固定安装有控氧开关。
优选地，所述顶盖上分别固定连接有与净化筒上端转动连接的二级排管与二级回管。
与现有技术相比，本发明具备以下优点：
1、本发明在中端开口的燃烧器上分别设置具有分隔作用的棚架与回收作用的收集槽，以便于在燃烧器中对用以制作炭黑的天然气进行分层燃烧，并对燃烧器上下端不同空间中的尾气进行分类回收。
2、本发明通过收集槽对燃烧器下端内的大体积尾气颗粒进行收集，并排送至外架中利用高效旋转运动的辅搅拌轴进行除尘净化，再通过一级回管回收至燃烧器下端内进行循环加热，以实现更进一步的粗放式加热，从而生成一部分粗放类炭黑。
3、本发明利用顶盖设置由一级电机驱动旋转的滚珠丝杠，利用滚珠丝杠上的螺母带动纵向刮板与横向刮板在燃烧器上端中进行往复运动，从而对粘附在内壁上小体积尾气颗粒进行清理；再利用旋转运动的净化筒与主搅拌轴对小体积尾气颗粒进行除尘净化与筛选，再通过回收与燃烧器二次加热，以便于生成另一部分精细类炭黑。
综上所述，本发明通过在燃烧器上分别设置具有分隔作用的棚架与回收作用的收集槽，以便于在燃烧器中对用以制作炭黑的天然气进行分层燃烧；利用收集槽对燃烧器下端内的大体积尾气颗粒进行收集，并排送至外架中利用高效旋转运动的辅搅拌轴进行除尘净化，再通过燃烧器下端进行循环加热，以实现更进一步的粗放式加热；利用滚珠丝杠上的螺母带动纵向刮板与横向刮板在燃烧器上端中进行往复运动，从而对粘附在内壁上小体积尾气颗粒进行清理；再利用旋转运动的净化筒与主搅拌轴对小体积尾气颗粒进行除尘净化与筛选，再通过回收与燃烧器二次加热，从而实现不同程度炭黑的生成。
附图说明
图1为本发明提出的空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑的设备的结构示意图；
图2为本发明提出的空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑的设备的A部分结构放大示意图；
图3为本发明提出的空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑的设备的B部分结构放大示意图；
图4为本发明提出的空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑的设备的棚架结构示意图；
图5为本发明提出的空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑的设备的净化筒与四级齿轮连接结构示意图。
图中：1燃烧器、2外架、3棚架、4收集槽、5顶盖、6一级电机、7一级转轴、8滚珠丝杠、9一级齿轮、10二级齿轮、11螺母、12纵向导向长孔、13横向导向长槽、14纵向刮板、15横向刮板、16牵引杆、17净化筒、18二级电机、19二级转轴、20三级齿轮、21四级齿轮、22主搅拌轴、23传动履带、24辅搅拌轴、25五级齿轮、26六级齿轮、27一级排管、28一级回管、29控氧开关、30二级排管、31二级回管。
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。
参照图1-5，空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑的设备，包括相连通的燃烧器1与外架2，燃烧器1开设有斜口的中端内螺栓连接有棚架3，具体参照说明书附图1与说明书附图4可知，通过棚架3可对燃烧器1内的尾气颗粒进行集中回收，且燃烧器1中端外固定套设有与外架2相连通的收集槽4，利用收集槽4可对尾气颗粒机型统一收集，并实现向外架2中的排送；
燃烧器1上端开口位置固定连接有顶盖5，且顶盖5中分别安装有相连接的一级电机6与一级转轴7，一级电机6采用产品型号为HC-SFS121B的伺服电机，顶盖5与收集槽4之间转动安装有滚珠丝杠8，且一级转轴7与滚珠丝杠8上分别固定套设有啮合连接的一级齿轮9与二级齿轮10，滚珠丝杠8上活动安装有螺母11，燃烧器1中分别开设有纵向导向长孔12与横向导向长槽13，且纵向导向长孔12中滑动套设有与螺母11固定连接的纵向刮板14，通过双向旋转滚珠丝杠8，可使得螺母11牵引纵向刮板14进行往复式的上下移动，横向导向长槽13中滑动套设有横向刮板15，且纵向刮板14与横向刮板15之间销轴连接有牵引杆16，同时可使得横向刮板15进行往复式的左右移动，以保证对燃烧器1内的尾气颗粒进行全面清洁；
外架2上端开口中滑动套设有与燃烧器1相连通并下端开孔的净化筒17，且外架2外侧分别设置有相连接的二级电机18与二级转轴19，二级电机18采用产品型号为MR-J2S-500B的减速电机，二级转轴19与净化筒17上分别固定套设有啮合连接的三级齿轮20与四级齿轮21，且净化筒17中转动套设有与一级转轴7相连接的主搅拌轴22，需要说明的是，净化筒17与主搅拌轴22进行方向相反的旋转运动，以保证对小体积尾气颗粒进行全面的搅拌除杂，外架2中转动设置有辅搅拌轴24，且二级转轴19与辅搅拌轴24上分别固定套设有啮合连接的五级齿轮25与六级齿轮26，在辅搅拌轴24的作用下，可对大体积尾气颗粒进行全面的搅拌除杂。
具体参照说明书附图1可知，斜口周向等距开设于燃烧器1两侧中端，且收集槽4对应斜口设置，棚架3通过斜口延伸至收集槽4中，以便于下落的大体积尾气颗粒自动进入收集槽4中。
一级电机6固定设置于顶盖5中，且与一级电机6输出端相连接的一级转轴7转动设置，滚珠丝杠8数量为两根，且两根滚珠丝杠8对称垂直设置于燃烧器1上端外位置，在一级电机6的驱动作用下可使得两根滚珠丝杠8进行同步的旋转运动，以带动纵向刮板14与横向刮板15同步运动。
具体参照说明书附图2可知，纵向导向长孔12垂直开设于燃烧器1上端侧壁，且横向导向长槽13水平开设于燃烧器1顶端。
二级电机18固定设置于外架2外壁上，且与二级电机18输出端相连接的二级转轴19垂直转动设置于外架2外侧。
主搅拌轴22垂直设置，且一级转轴7与主搅拌轴22之间连接有传动履带23，在其带动作用下，可使得主搅拌轴22进行与净化筒17方向相反的旋转运动，辅搅拌轴24水平设置于外架2内，且辅搅拌轴24位于净化筒17下方。
具体参照说明书附图1可知，收集槽4与外架2之间固定连通有一级排管27，且外架2与燃烧器1下端之间固定连接有一级回管28，一级回管28上固定安装有控氧开关29，以便于对大体积尾气颗粒进行回收除尘，并实现二次加热，同时对燃烧器1进行供养控制，满足富氧或欠氧条件。
顶盖5上分别固定连接有与净化筒17上端转动连接的二级排管30与二级回管31，以便于对小体积尾气颗粒进行回收除尘，在实现二次加热。
本发明可通过以下操作方式阐述其功能原理：
向燃烧器1中导入适量的天然气，并对其进行持续加热；
燃烧器1下端内的大体积尾气颗粒经一级排管27运动至外架2中；
控制二级电机18开启，二级电机输出端带动二级转轴19进行旋转，二级转轴19通过啮合连接的五级齿轮25与六级齿轮26带动辅搅拌轴24进行旋转，以对外架2内的大体积尾气颗粒进行搅拌除杂；
除杂后的大体积尾气颗粒经一级回管28回到燃烧器1下端内进行二次加热；
燃烧器1内进一步燃烧的天然气尾气进行棚架3运动至上端与顶盖5中，并在燃烧器1上端内形成粘附，控制一级电机6开启，一级电机6输出端带动一级转轴7旋转，一级转轴7通过啮合连接的一级齿轮9与二级齿轮10带动滚珠丝杠8进行旋转，使得螺母11随着旋转的滚珠丝杠8上下移动；
螺母11带动纵向刮板14在燃烧器1上端内上下移动，并通过牵引杆16带动横向刮板15进行左右移动，以对粘附在燃烧器1内壁上的小体积尾气颗粒进行剐蹭清理，使其经过二级排管30排至净化筒17中；
二级转轴19通过啮合连接的三级齿轮20与四级齿轮21带动净化筒17旋转，同时，一级转轴7通过传动履带23带动主搅拌轴22进行旋转，以对小体积微粒颗粒进行搅拌除杂，并使得较大体积的尾气颗粒经通孔运动至外架2中；
经除杂后的小体积尾气颗粒经二级回管31运动燃烧器1上端内，以进行二次加热；
需要说明的是，可根据实际需要通过控制控氧开关29对进入燃烧器1内的氧气量进行控制，以实现富氧与欠氧条件。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑的设备，包括相连通的燃烧器(1)与外架(2)，其特征在于，所述燃烧器(1)开设有斜口的中端内螺栓连接有棚架(3)，且燃烧器(1)中端外固定套设有与外架(2)相连通的收集槽(4)；
所述燃烧器(1)上端开口位置固定连接有顶盖(5)，且顶盖(5)中分别安装有相连接的一级电机(6)与一级转轴(7)，所述顶盖(5)与收集槽(4)之间转动安装有滚珠丝杠(8)，且一级转轴(7)与滚珠丝杠(8)上分别固定套设有啮合连接的一级齿轮(9)与二级齿轮(10)，所述滚珠丝杠(8)上活动安装有螺母(11)，所述燃烧器(1)中分别开设有纵向导向长孔(12)与横向导向长槽(13)，且纵向导向长孔(12)中滑动套设有与螺母(11)固定连接的纵向刮板(14)，所述横向导向长槽(13)中滑动套设有横向刮板(15)，且纵向刮板(14)与横向刮板(15)之间销轴连接有牵引杆(16)；
所述外架(2)上端开口中滑动套设有与燃烧器(1)相连通并下端开孔的净化筒(17)，且外架(2)外侧分别设置有相连接的二级电机(18)与二级转轴(19)，所述二级转轴(19)与净化筒(17)上分别固定套设有啮合连接的三级齿轮(20)与四级齿轮(21)，且净化筒(17)中转动套设有与一级转轴(7)相连接的主搅拌轴(22)，所述外架(2)中转动设置有辅搅拌轴(24)，且二级转轴(19)与辅搅拌轴(24)上分别固定套设有啮合连接的五级齿轮(25)与六级齿轮(26)；
所述二级电机(18)固定设置于外架(2)外壁上，且与二级电机(18)输出端相连接的二级转轴(19)垂直转动设置于外架(2)外侧，所述主搅拌轴(22)垂直设置，且一级转轴(7)与主搅拌轴(22)之间连接有传动履带(23)，所述辅搅拌轴(24)水平设置于外架(2)内，且辅搅拌轴(24)位于净化筒(17)下方，所述收集槽(4)与外架(2)之间固定连通有一级排管(27)，且外架(2)与燃烧器(1)下端之间固定连接有一级回管(28)，所述一级回管(28)上固定安装有控氧开关(29)，所述顶盖(5)上分别固定连接有与净化筒(17)上端转动连接的二级排管(30)与二级回管(31)。
2.根据权利要求1所述的空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑的设备，其特征在于，所述斜口周向等距开设于燃烧器(1)两侧中端，且收集槽(4)对应斜口设置，所述棚架(3)通过斜口延伸至收集槽(4)中。
3.根据权利要求2所述的空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑的设备，其特征在于，所述一级电机(6)固定设置于顶盖(5)中，且与一级电机(6)输出端相连接的一级转轴(7)转动设置，所述滚珠丝杠(8)数量为两根，且两根滚珠丝杠(8)对称垂直设置于燃烧器(1)上端外位置。
4.根据权利要求3所述的空气助燃炭黑尾气循环欠氧燃烧生产炭黑的设备，其特征在于，所述纵向导向长孔(12)垂直开设于燃烧器(1)上端侧壁，且横向导向长槽(13)水平开设于燃烧器(1)顶端。
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