CN114015258A - 一种可提质增效的炭黑反应炉 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种可提质增效的炭黑反应炉，它包括燃烧室和喉管段，所述喉管段上沿管壁方向间隔均匀地设置有第一油枪、第二油枪和第三油枪；所述第一油枪、第二油枪和第三油枪的数量均为偶数，并且数量依次递减；油枪的排列方式为圆周阵列，并且交错设置；油枪包括枪体、进油管、冷却层和扇形齿轮；所述喉管段外部间隔均匀地设置有与扇形齿轮啮合的环形齿轮；所述环形齿轮的底部设置有落地支架，侧面设置有拉杆。本发明通过设置多排原料油喷枪错位排列和调节油枪的喷射角度，使原料油反应温度分布更加均匀，提高原料油雾化效果以及炭黑质量和产量。同时，可调节生产不同形态和结构的炭黑品种，使单台炭黑反应炉的生产更加高效多产，增加效益。

Description

一种可提质增效的炭黑反应炉

技术领域

本申请涉及炭黑生产技术领域，具体涉及一种可提质增效的炭黑反应炉。

背景技术

炭黑是一种无定形碳，常规状态为轻、松而极细的黑色粉末，比表面积非常大，是碳氢化合物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。炭黑为工业中不可或缺的化工原料，其染色、补强的特性，为多数塑、橡胶制品的改质添加剂，其中炭黑在轮胎中的用量已经达到八成，目前生产炭黑国内使用的大都是油炉法制备，该法制备过程中，反应炉是最重要的反应设备。影响炭黑质量主要集中在燃烧室和喉管段，燃烧室内燃料燃烧不充分，燃烧气流温度不高、流速低，喉管段内的原料油雾化程度不佳，反应温度和压力不均，以及喉管原料油喷入位置布局不佳，均会影响炭黑产品品质、品种的生产，导致效益不佳。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可提质增效的炭黑反应炉，充分利用燃料油燃烧气流温度，通过设置多排原料油喷枪并错位排列和调节油枪的喷射角度，使喉管处原料油反应温度分布更加均匀，从而提高原料油雾化效果，提高炭黑质量和产量。同时，可调节生产不同形态和结构的炭黑品种，使单台炭黑反应炉的生产更加高效多产，增加效益。

本发明采取的技术方案是：一种可提质增效的炭黑反应炉，包括燃烧室和喉管段，所述燃烧室和喉管段内壁均设置有耐火材料，所述喉管段上沿管壁方向间隔均匀地设置有第一油枪、第二油枪和第三油枪；所述第一油枪、第二油枪和第三油枪的数量均为偶数，并且数量依次递减；所述第一油枪、第二油枪或第三油枪的排列方式为圆周阵列，并且第一油枪、第二油枪和第三油枪交错设置；所述喉管段上设置有供油枪插入的锥形通孔，所述锥形通孔的顶部直径大于底部直径；所述第一油枪、第二油枪和第三油枪的结构相同，包括枪体、进油管、冷却层和扇形齿轮，所述扇形齿轮设置在所述枪体顶部，所述枪体侧面设置有进油管，所述枪体和进油管外部设置有冷却层，所述冷却层内设置有冷却液；所述喉管段外部沿管壁方向间隔均匀地设置有第一环形齿轮、第二环形齿轮和第三环形齿轮，所述第一环形齿轮与第一油枪上的扇形齿轮啮合，所述第二环形齿轮与第二油枪上的扇形齿轮啮合，所述第三环形齿轮与第三油枪上的扇形齿轮啮合；所述第一环形齿轮、第二环形齿轮和第三环形齿轮的底部设置有落地支架，侧面设置有拉杆。

进一步地，所述第一油枪的数量的数量为8个，所述第二油枪的数量为6个，所述第三油枪的数量为4个。

进一步地，所述喉管段外壁设置有定位桩和限位板，相邻两个锥形通孔之间设置有两个定位桩，所述限位板贯穿两个定位桩，两端分别与相邻的两个油枪紧密接触；所述限位板为弧形板，弧度与所述喉管段的弧度一致。

进一步地，所述落地支架包括弧形顶板、支架和底座，所述支架一端连接所述弧形顶板，另一端连接所述底座；所述弧形顶板的弧度与环形齿轮的弧度相同，所述弧形顶板上设置有限位滑轨；所述环形齿轮上设置有限位块，所述限位块伸入所述限位滑轨中，并在所述限位滑轨中自由滑动。

进一步地，所述扇形齿轮和所述枪体为可拆卸连接；所述落地支架底部设置有滑轮。

本发明的有益效果在于：

（1）由于沿气流方向，燃烧气流的温度会逐渐下降，因此将第一油枪、第二油枪和第三油枪间隔均匀设置，数量依次递减，并且相互交错设置，可生产不同形态和结构的炭黑品种，可充分利用燃烧气流的温度，减少原料油的消耗，提高炭黑的产量和质量；

（2）通过拉杆推动环形齿轮转动，进而带动扇形齿轮转动，可使油枪在锥形通孔中沿顺时针或逆时针方向转动，从而改变油枪的喷射角度，进而在现有反应炉只能调整燃烧气流温度、燃烧气流流速、原料油流速和空气流速的基础上，增加了燃料油喷射角度这一调节变量，使得本发明在炭黑生产过程中，更易控制炭黑质量和炭黑品类；

（3）通过环形齿轮和扇形齿轮配合，使得位于同一环形截面上的油枪的喷射角度改变量相同，实现对油枪喷射角度的同一控制；定位桩和限位板可对油枪位置进行固定，并维持相邻油枪的间距保持稳定，避免在调节过程中油枪位置发生变化，从而实现对油枪位置的精确控制；

（4）落地支架起到支撑环形齿轮的作用，通过限位块和限位滑轨配合，可实现环形齿轮的稳定转动，扇形齿轮与枪体为可拆卸连接，滑轮使得环形齿轮位置的调整更加便利，有利于环形齿轮和油枪的维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的横截面剖视示意图；

图3为图2中A部分的局部放大图。

附图标记解释：1-燃烧室，2-喉管段，3-耐火材料，4-第一油枪，5-第二油枪，6-第三油枪，7-锥形通孔，8-枪体，9-进油管，10-冷却层，11-扇形齿轮，12-第一环形齿轮，13-第二环形齿轮，14-第三环形齿轮，15-环形齿轮，16-拉杆，17-定位桩，18-限位板，19-弧形顶板，20-支架，21-底座，22-限位滑轨，23-限位块，24-滑轮。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所述领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样， “一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。 “连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。 “上”、 “下”、 “左”、 “右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

如图1~图3所示，一种可提产增效的炭黑反应炉，包括燃烧室1和喉管段2，所述燃烧室1和喉管段2内壁均设置有耐火材料3，所述喉管段2上沿管壁方向间隔均匀地设置有第一油枪4、第二油枪5和第三油枪6，用于向喉管段2内喷入原料油；所述第一油枪4、第二油枪5和第三油枪6的数量均为偶数，并且数量依次递减；在本发明实施例中所述第一油枪4的数量的数量为8个，所述第二油枪5的数量为6个，所述第三油枪6的数量为4个。所述第一油枪4、第二油枪5或第三油枪6的排列方式为圆周阵列，并且第一油枪4、第二油枪5和第三油枪6交错设置。在喉管段2中，当第一油枪4的原料油喷入高温燃气流中时，同一截面上的两相邻油枪喷出的原料油会形成一个空缺，高温燃气流在未与原料油接触的情况下，直接从空缺中穿过，导致热能浪费，燃气高温热能利用不充分，影响炭黑能耗，增设第二油枪5和第三油枪6并交错设置，可以最大限度地填补这个空缺，充分利用燃气热能。故本发明实施例将第一油枪4、第二油枪5和第三油枪6交错设置，扩大原料油与高温燃气的接触面积，充分利用燃气流的温度，裂解生成炭黑，提高热能利用率，减少生产能源的浪费，降低了炭黑生产能耗；同时第一油枪4、第二油枪5和第三油枪6的数量依次递减，可以弥补由于燃气流的温度变化，对炭黑生产反应温度的影响，维持炭黑生产质量的稳定。

所述喉管段2上设置有供油枪插入的锥形通孔7，所述锥形通孔7的顶部直径大于底部直径；所述第一油枪4、第二油枪5和第三油枪6的结构相同，包括枪体8、进油管9、冷却层10和扇形齿轮11，所述扇形齿轮11设置在所述枪体8顶部，所述枪体8侧面设置有进油管9，所述枪体8和进油管9外部设置有冷却层10，所述冷却层10内设置有冷却液；所述喉管段2外部沿管壁方向间隔均匀地设置有第一环形齿轮12、第二环形齿轮13和第三环形齿轮14，所述第一环形齿轮12与第一油枪4上的扇形齿轮11啮合，所述第二环形齿轮13与第二油枪5上的扇形齿轮11啮合，所述第三环形齿轮14与第三油枪6上的扇形齿轮11啮合；所述第一环形齿轮12、第二环形齿轮13和第三环形齿轮14的底部设置有落地支架，侧面设置有拉杆16。生产人员可以通过拉杆16控制环形齿轮15进行顺时针或逆时针旋转，使得与环形齿轮15啮合的扇形齿轮11转动，进而带动油枪枪体8转动，调整原料油的喷射角度。由于位于同一截面上的油枪均由一个环形齿轮15驱动转动，故同一截面上的油枪的角度变化都是一致的，实现了对原料油喷射角度的统一控制，避免对单个油枪进行角度控制时存在误差，从而影响炭黑产品的质量。同时，相对于现有技术只能调整燃烧气流温度、燃烧气流流速、原料油流速和空气流速来控制炭黑生产，本发明实施例还能通过调整原料油的喷射角度来对炭黑生产过程进行控制，因此本发明实施例在炭黑生产过程中，更易控制炭黑质量和炭黑品类。当油枪停止喷油时，冷却层10中的冷却液可对油枪进行降温，防止反应炉内的高温对枪体8造成损伤。

在本发明实施例中所述喉管段2外壁设置有定位桩17和限位板18，相邻两个锥形通孔7之间设置有两个定位桩17，所述限位板18贯穿两个定位桩17，两端分别与相邻的两个油枪紧密接触，所述限位板18为弧形板，弧度与所述喉管段2的弧度一致。通过限位板18可对油枪进行夹持，并且限位板18为刚性材质，可维持相邻油枪的间距保持稳定，避免在调节过程中油枪位置发生变化，从而实现对油枪位置的精确控制。所述扇形齿轮11和所述枪体8为可拆卸连接，所述落地支架底部设置有滑轮24，通过滑轮24可灵活调整环形齿轮15的位置，扇形齿轮11的可拆卸设计也便于对油枪进行维护。所述落地支架包括弧形顶板19、支架20和底座21，所述支架20一端连接所述弧形顶板19，另一端连接所述底座21；所述弧形顶板19的弧度与环形齿轮15的弧度相同，所述弧形顶板19上设置有限位滑轨22；所述环形齿轮15上设置有限位块23，所述限位块23伸入所述限位滑轨22中，并在所述限位滑轨22中自由滑动。当生产人员操作拉杆16时，限位块23在限位滑轨22中滑动，限位滑轨22的长度用于限制环形齿轮15的转动角度，从而实现对原料油喷射角度的控制。

本发明实施例可依据实际生产需求开启相应的油枪，既可以单独使用第一油枪4、第二油枪5或第三油枪6，也可以同时开启第一油枪4、第二油枪5和第三油枪6中的两种或三种。通过增设第一油枪4、第二油枪5和第三油枪6，使第一油枪4、第二油枪5和第三油枪6交错设置，并且改变原料油的喷射角度，可以提高原料油雾化效果，提高炭黑产品质量和炭黑生产热能利用率，有效减少炭黑原料油消耗，旽炭黑油耗平均可下降2-5%。增设原料油喷枪数量，可提高单炉炭黑产量10-30%，增设多排原料油枪布局，可调节生产不同形态和结构的炭黑品种，实现单台炭黑反应炉的生产更加高效多产，增加效益。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可提质增效的炭黑反应炉，包括燃烧室和喉管段，所述燃烧室和喉管段内壁均设置有耐火材料，其特征在于，所述喉管段上沿管壁方向间隔均匀地设置有第一油枪、第二油枪和第三油枪；所述第一油枪、第二油枪和第三油枪的数量均为偶数，并且数量依次递减；所述第一油枪、第二油枪或第三油枪的排列方式为圆周阵列，并且第一油枪、第二油枪和第三油枪交错设置；所述喉管段上设置有供油枪插入的锥形通孔，所述锥形通孔的顶部直径大于底部直径；所述第一油枪、第二油枪和第三油枪的结构相同，包括枪体、进油管、冷却层和扇形齿轮，所述扇形齿轮设置在所述枪体顶部，所述枪体侧面设置有进油管，所述枪体和进油管外部设置有冷却层，所述冷却层内设置有冷却液；所述喉管段外部沿管壁方向间隔均匀地设置有第一环形齿轮、第二环形齿轮和第三环形齿轮，所述第一环形齿轮与第一油枪上的扇形齿轮啮合，所述第二环形齿轮与第二油枪上的扇形齿轮啮合，所述第三环形齿轮与第三油枪上的扇形齿轮啮合；所述第一环形齿轮、第二环形齿轮和第三环形齿轮的底部设置有落地支架，侧面设置有拉杆。

2.根据权利要求1所述的一种可提质增效的炭黑反应炉，其特征在于，所述第一油枪的数量的数量为8个，所述第二油枪的数量为6个，所述第三油枪的数量为4个。

3.根据权利要求1所述的一种可提质增效的炭黑反应炉，其特征在于，所述喉管段外壁设置有定位桩和限位板，相邻两个锥形通孔之间设置有两个定位桩，所述限位板贯穿两个定位桩，两端分别与相邻的两个油枪紧密接触；所述限位板为弧形板，弧度与所述喉管段的弧度一致。

4.根据权利要求1所述的一种可提质增效的炭黑反应炉，其特征在于，所述落地支架包括弧形顶板、支架和底座，所述支架一端连接所述弧形顶板，另一端连接所述底座；所述弧形顶板的弧度与环形齿轮的弧度相同，所述弧形顶板上设置有限位滑轨；所述环形齿轮上设置有限位块，所述限位块伸入所述限位滑轨中，并在所述限位滑轨中自由滑动。

5.根据权利要求1所述的一种可提质增效的炭黑反应炉，其特征在于，所述扇形齿轮和所述枪体为可拆卸连接；所述落地支架底部设置有滑轮。

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