CN113798182B - 一种炭黑分隔除杂方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炭黑分隔除杂方法及其装置，所述方法应用于含有导流板的炭黑导流除杂装置中，其特征在于，所述方法包括：将气流通过所述导流板进行整流，以减少所述气流中的湍流；将整流后的气流向上流动，以使所述整流后的气流形成竖直向上的层流；基于所述气流中含有的炭黑和杂质的性质控制所述层流的流速。通过对沉降式除杂装置内的气流进行整流形成竖直向上的层流，加速气流中杂质的沉降，进一步的提高了除杂效率，提高了炭黑的质量。

Description

一种炭黑分隔除杂方法及其装置

技术领域

本发明涉及炭黑除杂领域，具体涉及一种炭黑分隔除杂方法及其装置。

背景技术

炭黑生产中当油雾化不好会产生硬碳，炭黑烟气中含有二氧化硫等腐蚀性气体，会腐蚀设备，产生磁性杂质，炭黑反应炉耐火材料的脱落，以及其他入炉原材料中的不纯物都会产生杂质。这些杂质密度比炭黑大许多，杂质颗粒直径也会较大，一般在毫米级；而炭黑微粒的密度较小，同时颗粒直径较细，炭黑是微米级。故杂质与炭黑在气流中沉降的速度不一样，甚至炭黑细小，在风送过程中不会沉降，而杂质较重，不会随气流而走，沉降下来。沉降式除渣装置便是利用这一原理进行除渣工作，炭黑在气体输送过程中，在管道上安装沉降式除渣器，使得密度不同的杂质分离，进而去除炭黑中的杂质。然而实际使用过程中依然会有一定量的杂质未能去除。研究发现，现有沉降式除渣器中，通入含有炭黑和杂质的气流后会产生复杂且不稳定的湍流，导致局部风速加大，致使不少杂质未能沉降。

因此，如何对流入沉降式除除杂装置的气流进行整流、消除气流中的湍流并提高除渣能力，是本领域技术员有待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种炭黑分隔除除杂方法及其装置，用于解决现有技术中，因为除渣设备中复杂且不稳定的湍流导致局部风速加大，以致部分杂质未能沉降的问题。

为达到上述目的，本发明公开一种炭黑分隔除杂方法，应用于含有导流板的炭黑导流除杂装置中，所述方法包括：将含有炭黑和杂质的气流通过所述导流板进行整流，以减少所述气流中的湍流；引导整流后的气流向上流动，以使所述整流后的气流形成竖直向上的层流；基于所述气流中含有的炭黑和杂质的重力控制所述层流的流速。

为进一步提高除杂效率，基于所述气流中含有的炭黑和杂质的重力控制所述层流的流速，具体为：基于所述炭黑的颗粒重力和所述杂质的颗粒重力确定所述层流向上流动产生的升力，所述升力不小于所述炭黑的颗粒重量且不大于所述杂质的颗粒重力；基于所述升力确定所述层流的流速。

为进一步提高除杂效率，在所述气流通过所述导流板进行整流之前，还包括：将所述气流引入所述炭黑导流除杂装置的筒体形成旋转气流，以带动杂质和炭黑旋转产生离心力，使得大颗粒的杂质将沿筒壁下落至杂质出口，所述旋转气流与所述磁棒接触，以使所述旋转气流中磁性杂质被所述磁棒吸附。

为进一步提高除杂效率，将含有炭黑和杂质的气流通过所述导流板进行整流，具体为：将所述旋转气流用所述导流板分隔成多股旋转气流，并由所述导流板隔断成多股小气流，气流中杂质和炭黑的旋转路径以增加所述导流板与杂质的碰撞几率，减少动能，便于杂质沉降；同时，气流经隔板后形成稳定的层流，从而减少对杂质的影响。

对应的，本发明还提出一种炭黑导流除杂装置，连接有用于输送携带炭黑的气流到所述炭黑导流除杂装置内的送风机，由所述送风机控制所述层流的流速；所述炭黑导流除杂装置包括：筒体，所述筒体上设置有进风口和出风口，且所述气流自所述进风口流入所述筒体内；磁棒，设置于锥上上方，含杂质的炭黑气体，经过磁棒时，磁性粉末吸附在磁棒上，从而除去炭黑中的磁性物质；导流板，设置于所述筒体内，用于将含有炭黑和杂质的气流通过所述导流板进行整流；层流除杂通道，形成于所述导流板上方，用于引导整流后的气流向上流动。

优选的，所述炭黑导流除杂装置还包括：旋转除杂通道，形成于所述筒体内的下端，用于使引入所述炭黑导流除渣装置的筒体的气流形成旋转气流；磁棒，设置于所述导流板的下方和所述所述旋转除杂通道的上方，用于吸附所述含有炭黑和杂质的气体中的磁性杂质；磁吸除杂通道，形成于所述磁棒处，用于引导所述旋转气流与所述磁棒接触。

优选的，所述炭黑导流除杂装置还包括：碰撞除杂通道，形成于所述筒体内的导流板处，且由所述导流板将所述旋转气流分隔成多股向上的气流。

优选的，所述导流板设置为多个，且多个所述导流板竖直固定在所述筒体的内壁。

优选的，所述层流除杂通道为圆柱体，所述旋转除杂通道的纵截面为锥形。

优选的，还包括：杂质出口，设置于所述壳体的底部；检修入口，设置于所述壳体的顶部；

综上所述，本发明的有益效果在于：通过对沉降式除杂装置内的气流进行整流形成竖直向上的层流，加速气流中杂质的沉降；进一步的，通过气流与分隔板之间的碰撞降低杂质的向上速度，进一步加快杂质的沉降；更进一步的在气流进入沉降式除杂装置时，使气流旋转对杂质产生离心力，从而使得杂质碰撞沉降式除杂装置的内壁进而加速下降。对应的，本发明提出的一种炭黑导流除杂装置，该设备在筒体内设有导流板，通过导流板的导流作用向上形成层流除杂通道，导流板自身形成碰撞除杂通道，导流板下方通过筒体的结构形成旋转除杂通道，在多个除杂通道的作用下，进一步的提高了除杂效率，提高了炭黑的质量。

附图说明

图1是本发明中一种炭黑分隔除杂方法的流程示意图；

图2是本发明中一种炭黑分隔除杂装置的结构示意图；

图3是本发明中一种炭黑分隔除杂装置的内部气流流动示意图之一；

图4是本发明中一种炭黑分隔除杂装置的导流板截面示意图。

附图标记说明：

100、筒体；110、进风口；120、出风口；200、导流板；310、层流除杂通道；320、旋转除杂通道；330、碰撞除杂通道；400、杂质出口；500、检修入口；600、磁棒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请的一些实施方式中，如图1-4所示，提出一种炭黑分隔除杂方法，包括：

步骤一，将含有炭黑和杂质的气流通过导流板200进行整流，以减少气流中的湍流；

步骤二，引导整流后的气流向上流动，以使整流后的气流形成竖直向上的层流；

步骤三，基于气流中含有的炭黑和杂质的重力控制所述层流的流速。

需要说明的是，由于进入除杂装置的气流产生复杂且不稳定的湍流，导致局部风速加大，致使部分杂质未能沉降。为了减少湍流，加速杂质的沉降，需要对进入除渣装置的气流进行整流，消除湍流，使得除杂装置内形成稳定的气流。在稳定的气流的作用下形成稳定的升力，在升力的作用下，炭黑的重量比杂质的重量轻许多，会随着气流进入下一个炭黑处理设备。而比炭黑重许多的杂质在重力作用下降落至除杂装置的底部。

本实施例中，将进入除杂装置的气流整流后形成向上的气流，气流在向上流动的过程中，受到温度和流速的影响，会逐渐形成多个分层，每个分层之间相互平行，也就是层流。层流的方向与管道或筒体 100的轴向方向相同，由于除杂装置的管道是竖直设置的，因此层流的方向为竖直向上。竖直向上的层流为气流中的炭黑和杂质提供竖直向上的升力，由于炭黑的重量很小且升力大于重力，炭黑会随着层流流入下一设备。而杂质的重量较大且升力小于重力，形成的合力向下，杂质会下落到除渣装置的底部。为了避免层流的升力过大或过小，需要根据炭黑的重量和杂质的重量调整层流的升力，使得升力小于杂质的重量且大于炭黑的重量。

为进一步提高除杂效率，基于气流中含有的炭黑和杂质的重力控制层流的流速，具体为：基于炭黑的颗粒重力和杂质的颗粒重力确定层流向上流动产生的升力，升力不小于炭黑的颗粒重量且不大于杂质的颗粒重力；基于升力确定层流的流速。

本实施例中，为了进一步的提高除杂效果，对层流的流速进行控制。层流的流速控制目的是为了将炭黑吹入下一设备并将杂质留在除杂装置内。因此，层流产生的升力必须介于炭黑所受的重力和杂质所受的重力之间。此处所述的升力是炭黑或杂质在层流中受到的除重力意外的其他力的统称，是一种使得炭黑或杂质向上升起的效果力，实际受力情况可能是浮力、阻力、压力等各种力的合力。由于升力的大小决定因素较为复杂，受到炭黑或杂质的颗粒大小、体积、外形以及通道的位置、通道的形状等各种因素的影响，难以用确定的公式或数值约束。但是在固定的除渣设备，固定的炭黑制成工艺，以及确定的杂质产生的原因的情况下，影响升力的因素就只有层流的速度，通过有限的实验便可以确定层流的最佳流速。

因此，在本领域技术人员通过有限实验得到的最佳层流流速或最佳流速范围并不影响本权利要求的保护范围。

为进一步提高除杂效率，在气流通过所述导流板200进行整流之前，还包括：将气流引入炭黑导流除杂装置的筒体100形成旋转气流，以带动杂质和炭黑旋转产生离心力，大颗粒的杂质将沿筒壁下落至杂质出口400；所述旋转气流与所述磁棒接触，以使所述旋转气流中磁性杂质被所述磁棒吸附。

本实施例中，由于刚进入设备的气流的流速较大，此时对气流进行整流会有很大的困难，对整流装置的要求也比较高。为了充分利用此时的较大流速的气流，通过对气流进入除渣装置的角度控制和除杂装置内壁形状的设置，将气流流入除渣装置后形成旋转的气流。旋转气流在旋转的过程中，气流内部的炭黑和杂质受到向心力和离心力的作用会随着旋转气流转动。在转动的过程中，质量较大的杂质会逐渐向旋转气流外围运动，最终碰撞筒体100的内壁，并随着内壁降落至底部。通过这种方法可以初步的去除重量较大的杂质。

为进一步提高除杂效率，将含有炭黑和杂质的气流通过导流板200 进行整流，具体为：将旋转气流用导流板200分隔成多股旋转气流，并由导流板200隔断气流中杂质和炭黑的旋转路径以增加导流板200与杂质的碰撞几率。

本实施例中，旋转气流在向上升起的过程中，被隔板分隔形成多股旋转气流，旋转气流与隔板发生摩擦，旋转气流内部的杂质与隔板发生碰撞，进而加速杂质的下落。

为了进一步阐述本发明的技术思想，本发明还提出了一种炭黑导流除杂装置，该装置包括：筒体100，筒体100上设置有进风口110和出风口120，且气流自所述进风口110流入筒体100内；导流板200，设置于筒体100内，用于将含有炭黑和杂质的气流通过导流板200进行整流；层流除杂通道310，形成于导流板200上方，用于引导整流后的气流向上流动。

本实施例中，炭黑导流除杂装置连接有用于输送携带炭黑的气流到所述炭黑导流除杂装置内的送风机，送风机为气流提供流通动力，并起到控制气流速度的作用。筒体100设有进风口110和出风口120，进风口110位于筒体100的下端，出风口120位于筒体100的上端。本发明中，进风口110和出风口120分布于筒体100的两侧，便于气体的流动和设备的布局。导流板200设置于筒体100内部，用于分隔含有炭黑和杂质的气流。通过导流板200对气流的分隔减小了气流中的湍流，使得气流向上流动形成层流。

优选的，所述炭黑导流除杂装置还包括：旋转除杂通道320，形成于筒体100内的下端，用于使引入炭黑导流除杂装置的筒体100的气流形成旋转气流；

磁棒，设置于所述导流板的下方和所述所述旋转除杂通道的上方，用于吸附所述含有炭黑和杂质的气体中的磁性杂质；

磁吸除杂通道，形成于所述磁棒处，用于引导所述旋转气流与所述磁棒接触。

本实施例中，炭黑导流除杂装置的筒体100内还形成有旋转除杂通道320，旋转除杂通道320位于筒体100的下端，且靠近筒体100的进风口110处。进风口110通入的气流沿着筒体100的内壁流动，由于筒体100 的内壁是封闭的圆形，从而形成旋转风，旋转风的转动产生离心力，迫使气流中的杂质碰撞筒体100，进而降落下来。在旋转除杂通道的上方设有磁吸除杂通道，磁吸除杂通道内设有磁棒，磁棒用于吸附旋转气流中的含有磁性的杂质。当旋转的气流向上流动时，与磁棒接触，磁棒吸附气流中的磁性杂质，进一步提高炭黑的质量。

优选的，所述炭黑导流除杂装置还包括：碰撞除杂通道330，形成于筒体100内的导流板200处，且由导流板200将旋转气流分隔成多股向上的气流。

本实施例中，碰撞除杂通道330形成于筒体100内的导流板200处，通过导流板200的将旋转的气流分隔形成多股旋转气流，旋转气流被导流板200分隔形成多股旋转气流，旋转气流与隔板发生摩擦，旋转气流内部的杂质与隔板发生碰撞，进而加速杂质的下落。在摩擦的过程中，旋转气流的旋转速度下降，最终形成竖直向上的气流。

优选的，导流板200设置为多个，且多个导流板200竖直固定在筒体100的内壁。

本实施例中，通过设置多个导流板200，将旋转气流分隔成多股旋转气流，并通过导流板200的摩擦降低气流的旋转速度，最终实现旋转气流竖直向上流动的目的。多个导流板200设置形成格子的数量和大小决定对旋转气流消除湍流的程度，格子的数量越多，每个格子的截面面积越小将会对湍流的消除能力越强。

优选的，层流除杂通道310为圆柱体，旋转除杂通道320的纵截面为锥形。

本实施例中，如图所示，筒体100的结构上部为圆柱形，下部为锥形，锥形的底面与圆柱的底面重合。筒体100的上部设置成圆柱形有助于气流竖直向上流动，下部设置成锥形有助于流入筒体100的气流形成旋转气流。在锥形的顶点处设置有收集杂质用的杂质出口400，便于杂质向杂质出口400处汇集。

优选的，还包括：杂质出口400，设置于壳体的底部；检修入口500，设置于壳体的顶部；磁棒600，设置于筒体100内。

本实施例中，筒体100上还设置有杂质出口400，便于将落入筒体 100底部的杂质取出。筒体100的顶部设置有检修入口500，便于维修人员进入筒体100内进行安装和维修。磁棒600，设置于筒体100内，优选的设置于筒体100的中部，用于吸附含有磁性的杂质或可以被磁铁吸附的杂质。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以作出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种炭黑分隔除杂方法，应用于含有导流板的炭黑导流除杂装置中，其特征在于，所述方法包括：

将含有炭黑和杂质的气流通过所述导流板进行整流，以减少所述气流中的湍流；

引导整流后的气流向上流动，以使所述整流后的气流形成竖直向上的层流；

基于所述气流中含有的炭黑和杂质的重力控制所述层流的流速；

其中，基于所述气流中含有的炭黑和杂质的重力控制所述层流的流速，具体为：基于所述炭黑的颗粒重力和所述杂质的颗粒重力确定所述层流向上流动产生的升力，所述升力不小于所述炭黑的颗粒重量且不大于所述杂质的颗粒重力；基于所述升力确定所述层流的流速；

其中，所述炭黑导流除杂装置中还含有磁棒，在所述气流通过所述导流板进行整流之前，具体为：将所述气流切向引入所述炭黑导流除杂装置的筒体形成旋转气流，以带动杂质和炭黑旋转产生离心力，使得大颗粒的杂质将沿筒壁下落至杂质出口；引导所述旋转气流与所述磁棒接触，以使所述旋转气流中磁性杂质被所述磁棒吸附；

其中，将含有炭黑和杂质的气流通过所述导流板进行整流，具体为：将所述旋转气流用所述导流板分隔成多股旋转气流，并由所述导流板隔断所述气流中杂质和炭黑的旋转路径以增加所述导流板与杂质的碰撞几率；

应用上述一种炭黑分隔除杂方法的装置，包括：连接有用于输送携带炭黑的气流到所述炭黑导流除杂装置内的送风机，由所述送风机控制所述层流的流速；所述炭黑导流除杂装置包括：

筒体，所述筒体上设置有进风口和出风口，且所述气流自所述进风口流入所述筒体内；

导流板，设置于所述筒体内，用于将含有炭黑和杂质的气流通过所述导流板进行整流，使气流形成稳定的层流；

层流除杂通道，形成于所述导流板上方，用于引导整流后的气流向上流动；

其中，所述炭黑导流除杂装置还包括：

旋转除杂通道，形成于所述筒体内的下端，用于使引入所述炭黑导流除杂装置的筒体的气流形成旋转气流；

磁棒，设置于所述导流板的下方和所述旋转除杂通道的上方，用于吸附所述含有炭黑和杂质的气体中的磁性杂质；

磁吸除杂通道，形成于所述磁棒处，用于引导所述旋转气流与所述磁棒接触；

其中，所述炭黑导流除杂装置还包括：碰撞除杂通道，形成于所述筒体内的导流板处，且由所述导流板将所述旋转气流分隔成多股向上的气流；

其中，所述导流板设置为多个，且多个所述导流板竖直固定在所述筒体的内壁；

其中，所述层流除杂通道为圆柱体，所述旋转除杂通道的纵截面为锥形；

其中，上述装置还包括：杂质出口，设置于壳体的底部；检修入口，设置于所述壳体的顶部。

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