CN213599366U - 一种气冷式高温合金炭黑反应炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气冷式高温合金炭黑反应炉，包括机匣、位于机匣上的空气进气组件、气体燃料进气组件，以及设置在机匣内的燃烧室，所述燃烧室具有喉管段，所述喉管段上设置原料油喷嘴，所述燃烧室包括火焰筒，所述火焰筒上设置若干冷却孔，所述冷却孔的轴线由外至内向下游方向倾斜。本实用新型提供一种气冷式高温合金炭黑反应炉，以解决现有技术中炭黑反应炉冷却方式不足、影响炭黑生成质量的问题，实现降低燃气冲刷影响、提高炭黑生成质量的目的。

Description

一种气冷式高温合金炭黑反应炉

技术领域

本实用新型涉及炭黑生产领域，具体涉及一种气冷式高温合金炭黑反应炉。

背景技术

炭黑是含碳物质（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，可作黑色染料，也用做橡胶的补强剂。炭黑反应炉是用于生产炭黑的高温装置，燃烧室是炭黑反应炉生产炭黑的核心设备，传统炭黑反应炉的燃烧室是钢制炉壳内堆砌耐火砖，从而达到耐2000℃以上高温燃气的效果。炭黑反应炉的燃烧室内需首先进行气体燃料与空气的混合燃烧，之后再进入喉管段与原料油进行混合反应。然而，现有技术中气体燃料与空气的混合方式粗糙简单，容易混合不充分、燃烧不均匀，不仅浪费气体燃料，还不利于为下游炭黑生成提供足够的反应温度，严重影响炭黑质量。此外，反应炉炉壁的耐火材料长期受高温燃气冲刷，耐火材料的微粒流向下游炭黑反应区，对炭黑质量有影响；而且喉管段耐火材料受气流冲刷，喉管直径增大，导致燃气流速度降低，影响燃料油雾化，进而影响炭黑生成质量。为了克服前述问题，现有技术中出现了对炭黑反应炉燃烧段、喉管段采用冷却水对其进行冷却降温以防止烧蚀发生的方案，但是带水冷的设备结构复杂，生产与维护成本均高昂。

实用新型内容

本实用新型提供一种气冷式高温合金炭黑反应炉，以解决现有技术中炭黑反应炉冷却方式不足、影响炭黑生成质量的问题，实现降低燃气冲刷影响、提高炭黑生成质量的目的。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种气冷式高温合金炭黑反应炉，包括机匣、位于机匣上的空气进气组件、气体燃料进气组件，以及设置在机匣内的燃烧室，所述燃烧室具有喉管段，所述喉管段上设置原料油喷嘴，所述燃烧室包括火焰筒，所述火焰筒上设置若干冷却孔，所述冷却孔的轴线由外至内向下游方向倾斜。

针对现有技术中炭黑反应炉冷却方式不足、影响炭黑生成质量的问题，本实用新型首先提出一种气冷式高温合金炭黑反应炉，机匣为反应炉燃烧室的外壳，其上的空气进气组件、气体燃料进气组件均为现有技术。燃烧室位于机匣内，其下游位置为喉管段，用于加速并与原料油喷嘴喷出的原料油进行混合，之后进入下游的反应段进行反应。本申请中燃烧室包括火焰筒，气体燃料的燃烧在火焰筒内进行，与现有技术中气体燃料与空气直接进入燃烧室进行燃烧的方式不同，本申请中在火焰筒侧壁还开设若干冷却孔，部分空气从冷却孔中持续进入火焰筒内，从而在火焰筒内壁持续形成一层气膜，该层气膜可以对火焰筒内壁形成有效保护，避免高温火焰与火焰筒内壁的直接接触、高温气流对火焰筒内壁的直接冲刷，从而显著降低对燃烧室的维护、更换频率，相较于传统砖砌燃烧室而言能够显著降低人力物力成本。此外，从各冷却孔进入火焰筒的空气还能够从各方位的孔壁均匀向火焰筒内渗透，从而使得空气更加均匀分布在火焰筒内各处、辅助气体燃料进行燃烧。本申请中，冷却孔的轴线并非与火焰筒轴线垂直，而是由外至内向下游方向倾斜，此处的下游方向是指燃烧室内气流流动方向，即朝向喉管段或更下游的反应段的方向。本申请发明人在实用新型创造过程中发现，冷却孔轴线若与火焰筒轴线垂直，那么通过各冷却孔进入火焰筒的空气均垂直入内，相邻两股空气气流之间各自独立容易形成气膜盲区影响隔热效果，并且每股空气气流均会快速被火焰筒内的混合气流所侵扰，即空气通过冷却孔进入火焰筒后只能短暂的起到隔离高温作用、会快速散逸在火焰筒内。而本申请中冷却孔的轴线由外至内向下游方向倾斜，使得从冷却孔中进入火焰筒的空气朝向下游斜向喷出，首先使得前后相邻的两股空气气流之间，后一股（上游方向）气流往前一股（下游方向）气流方向喷射，能够覆盖相邻两股气流之间的气膜盲区，使得气膜连续完整，提高隔热效果；其次后一股气流还能够推动前一股气流，加速其向前流动，从而提高本申请中气膜的整体流动性、以此提高隔热降温的效果。也就是说，本申请通过冷却孔的轴线由外至内向下游方向倾斜的设置，能够使得气膜完整、连续且具有流动性，以此显著提高了气冷效果。

进一步的，所述气体燃料进气组件连通至第一集气腔，所述空气进气组件连通至第二集气腔；气体燃料经第一集气腔进入火焰筒，空气经冷却孔和第二集气腔进入火焰筒。本方案中，气体燃料首先进入第一集气腔进行缓冲，之后再进入火焰筒进行燃烧。而空气自空气进气组件进入反应炉后，分为两部分，其中一部分空气经冷却孔进入火焰筒形成前述气膜，另一部分空气进入第二集气腔，再经由第二集气腔进入火焰筒正常参与燃烧。本申请使得气膜的生成不会影响气体燃料的正常燃烧，通过第二集气腔依然能够为气体燃料的燃烧提供充分空气作为保障，确保了对空气的充分利用，相较于使空气完全通过冷却孔进入火焰筒的方式而言，显著提高了气体燃料的燃烧效率和对空气的利用效率。

进一步的，所述火焰筒通过机匣法兰连接在机匣内部，空气能够经过机匣法兰进入所述第二集气腔；所述第二集气腔位于火焰筒与第一集气腔之间。机匣法兰作为机匣与火焰筒之间的连接部件，同时也提供空气通过的必要通道，使得从空气进气组件进入的空气能够顺利进入第二集气腔中。

进一步的，所述火焰筒的头部连接转接板，转接板背离火焰筒的一侧为第二集气腔；所述转接板上开设若干通孔，每个通孔均对应安装旋流器，每个旋流器内均插入气体燃料喷嘴；所述旋流器的入口端位于第二集气腔内，所述气体燃料喷嘴的入口端位于第一集气腔内。本方案中，旋流器的入口端位于第二集气腔内，确保空气稳定进入旋流器中；而每个旋流器内均对应插入一个气体燃料喷嘴，使得气体燃料喷嘴喷出的气体燃料在旋流器内部就开始与空气进行混合。气体燃料喷嘴从第一集气腔内伸入至第二集气腔内并插入在旋流器内部，第一集气腔与第二集气腔之间的其余部分必然隔开，气体燃料仅能够通过气体燃料喷嘴向外输出。现有技术中，存在炭黑反应炉内气体燃料与空气的混合方式简单、难以充分均匀进行燃烧的问题，本方案转接板安装在火焰筒头部，作为燃烧室前端结构，本申请在转接板上开设若干通孔，并且每个通孔上都安装有旋流器，因此空气实质上必须从旋流器内部通过。即本结构安装后，所有旋流器均位于背离火焰筒所在方向的一侧，每个旋流器内均设置气体燃料喷嘴，使得气体燃料从喷嘴内喷出，再与旋流器内的空气进行混合。本方案相较于现有技术而言，空气经过旋流器形成回流区以稳定火焰，回流区是空气流经旋流器后形成的旋转气流，该旋转气流是中间的低压区使得气流回流形成的区域，该区域流速低具有稳定火焰的功能，相较于现有技术而言能够显著提高气体燃料的燃烧稳定性；其次，每个旋流器形成一个回流区，本申请通过若干旋流器的布置，在火焰筒内部前端形成若干回流区；在每个回流区内空气和燃料边混合边燃烧，通过将气体燃料与空气进行分区燃烧的方式，可以获得足够良好的组织燃烧模式、提高湍流度。并且，本申请的组织燃烧模式是一种分区扩散燃烧模式，即将来流空气通过若干旋流器“分流”，形成多个回流区，气体燃料也通过多个气体燃料喷嘴与旋流器相匹配，每个回流区就是一个燃烧区域，如此燃气均匀性大大提高，有利于为下游提供良好的温度场、流场，以便在下游与原料油喷嘴来的原料油进行混合，更有利于原料油进行裂解等化学反应过程，有利于为炭黑生成提供必要的温度条件。

进一步的，所述转接板上沿径向分布N圈通孔组，每圈通孔组包括若干环形均布的通孔；任意两圈通孔组内的通孔孔径不同，其中N≥2。本方案中，通孔在转接板上呈环形阵列分布，具体的，转接板上每一圈通孔共同组成一个通孔组，各通孔组之间的径向位置不同，每圈通孔组包括若干环形均布的通孔。当然，通孔的圈数以及每圈通孔的个数根据具体应用的反应炉尺寸和气动性能需求计算获得，使得每个涡流器流出的空气和气体燃料混合物之间相对均匀，既不相互分离过远，也不相互干涉重合即可。通过本方案的设置，能够使得火焰筒内的温度场与气流场充分适配，显著提高对气体燃料的利用效率。

进一步的，所述原料油喷嘴包括壳体、位于壳体内的套筒、位于套筒内的旋流芯，壳体穿过机匣上的喷嘴安装座插入至火焰筒上的套筒组件内，原料油喷嘴的进油嘴位于机匣外侧。原料油喷嘴自机匣外侧穿过喷嘴安装座，插入至火焰筒上的套筒组件，通过喷嘴安装座与套筒组件实现定位安装。燃油经进油嘴流入原料油喷嘴内，至旋流芯处旋转流出形成锥状油雾进入火焰筒内的主流即可。

进一步的，所述套筒组件包括环形凸起，环形凸起上设置环形凹槽，所述环形凹槽内设置浮动环，所述浮动环的厚度小于环形凹槽的宽度，所述浮动环套设在壳体外；所述壳体外壁与套筒组件内壁之间具有间隙，所述套筒组件上还开设若干进气孔，所述进气孔与所述间隙连通，且进气孔位于环形凸起与火焰筒之间。环形凸起径向向外凸出，便于在其上开设环形凹槽，为浮动环提供安装工位。浮动环的厚度小于环形凹槽的宽度，使得浮动环能够沿原料油喷嘴的轴向方向进行适当范围内的浮动，起到缓冲原料油喷嘴的喷射反作用力、提高喷射过程稳定性的效果。此外，本方案中壳体外壁与套筒组件内壁之间具有间隙，并且套筒组件上还开设若干进气孔，自空气进气组件进入机匣与火焰筒之间的空气还能够经过上述进气孔进入套筒组件与燃料油喷嘴的壳体之间的间隙内，与旋转流出的锥状油雾进行混合，不仅提高了油雾的分散程度、使得油雾进入火焰筒后更加均匀，还增大了油雾喷射的动能，使得油雾向火焰筒内喷射更远，直接冲出本申请中气膜所形成的缓慢流动区域，确保油雾被高温气体携带向下游反应段前进。

进一步的，所述喉管段的下游为反应段，所述反应段与喉管段同轴、且反应段的内径大于喉管段的内径；反应段与喉管段之间具有耐火挡板，喉管段与耐火挡板之间通过弹性舌片配合接触。本方案中由于反应段的内径大于喉管段的内径，因此反应段与喉管段的交界处，必然在反应段的头部位置形成一环形的回旋区域，当本申请中气膜沿喉管段进入反应段时，在该回旋区域形成涡流，能够扰乱携带油雾的高温气体，进一步提高油雾分散的均匀性，有利于提高炭黑生成质量。喉管段与耐火挡板之间通过弹性舌片配合接触，起到径向定位和密封的作用。

基于前述气冷式高温合金炭黑反应炉的炭黑制备方法：

气体燃料自气体燃料进气组件进入第一集气腔，再经过气体燃料喷嘴向火焰筒内喷射，所述气体燃料喷嘴外套设旋流器；

空气自空气进气组件进入机匣与火焰筒之间的环空，之后部分空气自冷却孔进入火焰筒，在火焰筒内壁形成一层向下游流动的气膜，其余空气进入第二集气腔，再经过所述旋流器向火焰筒内喷射；

空气与气体燃料在旋流器内混合，在火焰筒头部形成回流区；

原料油在喉管段从原料油喷嘴喷出。

进一步的，若干旋流器在火焰筒头部阵列分布，形成阵列式的回流区。

本方案中，阵列式分布的旋流器则在其下游形成阵列式的回流区；在每个回流区空气和燃料边混合边燃烧，这样通过将气体燃料与空气进行分区燃烧可以获得足够良好的组织燃烧模式；该组织燃烧模式是一种分区扩散燃烧模式，即将来流空气通过阵列式的进行旋流器“分流”，形成多个回流区，气体燃料也通过多个气体燃料喷嘴与旋流器相匹配，每个回流区就是一个燃烧区（或火焰区），如此燃气均匀性大大提高，为下游喉管提供了良好的温度场、流场，以便在此与从原料油喷嘴来的原料油进行混合，使原料油进行裂解等化学反应过程，为在反应段的炭黑生成提供必要的温度。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型一种气冷式高温合金炭黑反应炉，使用火焰筒代替传统燃烧室的砖砌炉膛，解决了杂质被冲刷脱落干扰炭黑生成质量的问题，也避免了喉管段被冲刷导致直径增大进而使得燃气流速度降低，影响燃料油雾化的问题。

2、本实用新型一种气冷式高温合金炭黑反应炉，空气从冷却孔中持续进入火焰筒内，从而在火焰筒内壁持续形成一层气膜，该层气膜可以对火焰筒内壁形成有效保护，避免高温火焰与火焰筒内壁的直接接触、高温气流对火焰筒内壁的直接冲刷，从而显著降低对燃烧室的维护、更换频率，相较于传统砖砌燃烧室而言能够显著降低人力物力成本，也使得空气更加均匀分布在火焰筒内各处、辅助气体燃料进行燃烧。

3、本实用新型一种气冷式高温合金炭黑反应炉，通过冷却孔的轴线由外至内向下游方向倾斜的设置，能够使得气膜完整、连续且具有流动性，以此显著提高了气冷效果。

4、本实用新型一种气冷式高温合金炭黑反应炉，使用旋流器和气体燃料喷嘴相结合的技术，使得空气经过旋流器形成回流区以稳定火焰，相较于现有技术而言能够显著提高气体燃料的燃烧稳定性；并且每个旋流器形成一个回流区，通过若干旋流器的布置，在下游形成若干回流区；在每个回流区空气和燃料边混合边燃烧，通过将气体燃料与空气进行分区燃烧的方式，可以获得足够良好的组织燃烧模式、提高湍流度。

5、本实用新型一种气冷式高温合金炭黑反应炉，其中的组织燃烧模式是一种分区扩散燃烧模式，即将来流空气通过若干旋流器“分流”，形成多个回流区，气体燃料也通过多个气体燃料喷嘴与旋流器相匹配，每个回流区就是一个燃烧区域，如此燃气均匀性大大提高，有利于为下游提供良好的温度场、流场，以便在下游与原料油喷嘴来的原料油进行混合，更有利于原料油进行裂解等化学反应过程，有利于为炭黑生成提供必要的环境温度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型具体实施例的示意图；

图2为本实用新型具体实施例中火焰筒的局部示意图；

图3为本实用新型具体实施例中转接板的主视图；

图4为本实用新型具体实施例中旋流器的半剖结构示意图；

图5为本实用新型具体实施例中一个气体燃料喷嘴的装配示意图；

图6为本实用新型具体实施例中原料油喷嘴的装配示意图；

图7为本实用新型具体实施例中套筒组件的局部示意图；

图8为本实用新型具体实施例中组织燃烧模式示意图；

图9为本实用新型具体实施例的气流场示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-空气进气组件，2-气体燃料进气组件，3-回流区，4-通孔，5-气体燃料喷嘴，6-旋流器，601-平直段，602-缩径段，603-扩径段，604-旋流叶片，605-喷嘴安装孔，7-转接板，8-火焰，9-火焰筒，10-机匣，11-原料油喷嘴，12-喉管段，13-冷却孔，14-第一集气腔，15-第二集气腔，16-机匣法兰，17-套筒，18-旋流芯，19-套筒组件，20-进油嘴，21-环形凸起，22-环形凹槽，23-浮动环，24-进气孔，25-反应段，26-耐火挡板，27-弹性舌片，28-回旋区域，29-喷嘴安装座，30-壳体。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

如图1与图2所示的一种气冷式高温合金炭黑反应炉，包括机匣10、位于机匣10上的空气进气组件1、气体燃料进气组件2，以及设置在机匣10内的燃烧室，所述燃烧室具有喉管段12，所述喉管段12上设置原料油喷嘴11，所述燃烧室包括火焰筒9，所述火焰筒9上设置若干冷却孔13，所述冷却孔13的轴线由外至内向下游方向倾斜。其中，所述气体燃料进气组件2连通至第一集气腔14，所述空气进气组件1连通至第二集气腔15；气体燃料经第一集气腔14进入火焰筒9，空气经冷却孔13和第二集气腔15进入火焰筒9。本实施例中火焰筒9为高温合金材料。

优选的，冷却孔13孔径为0.5~1.5mm。

本实施例中，空气进气组件1主要包括进口法兰、进口筒体；气体燃料进气组件主要包括进口法兰、进口筒体。其中空气进气组件1的进口筒体与机匣垂直相接，位于机匣上方；各进口法兰和进口筒体既可以是圆形也可以是矩形或方形。

本实施例设备结构简化（无冷却水系统），采用高温合金燃烧室，降低了燃气冲刷对传统耐火材料的侵蚀，维护性好，寿命长，从而带来成本的降低。同时，燃烧室头部采用旋流器来稳定火焰，并加强空气和燃油的混合，提高湍流度，强化组织燃烧，进行均匀、充分的燃烧，提供均匀的温度场。

实施例2：

一种气冷式高温合金炭黑反应炉，在实施例1的基础上，如图1至图5所示，火焰筒9通过机匣法兰16连接在机匣10内部，空气能够经过机匣法兰16进入所述第二集气腔15；所述第二集气腔15位于火焰筒9与第一集气腔14之间。所述火焰筒9的头部连接转接板7，转接板7背离火焰筒9的一侧为第二集气腔15；所述转接板7上开设若干通孔，每个通孔均对应安装旋流器6，每个旋流器6内均插入气体燃料喷嘴5；所述旋流器6的入口端位于第二集气腔15内，所述气体燃料喷嘴5的入口端位于第一集气腔14内。所述转接板7上沿径向分布三圈通孔组，每圈通孔组包括若干环形均布的通孔。

优选的，气体燃料喷嘴5可通过焊接或螺纹连接固定在集气腔法兰板上，集气腔盖板与集气腔法兰板焊接在一起而形成第一集气腔。

优选的，火焰筒的筒体与转接板7螺栓连接形成火焰筒总成，又与机匣螺栓连接。

优选的，转接板7和旋流器6均采用高温合金材料制成。

更优选的实施方式是，任意两圈通孔组内的通孔孔径不同；且对应的旋流器数目根据旋流器尺寸和气动性能计算获得，使得从每个旋流器流出的空气和气体燃料混合物之间分布均匀，既不相互分离过远，也不相互干涉过重。本实施例工作时的气流场如图9所示，可以看出气流场与温度场匹配度极高，对燃烧效率有显著提升。

本实施例中旋流器6可以是单/多级叶片式轴/径向旋流器，亦可为斜切孔式旋流器、或其它能够产生稳定回流区的旋流器。

基于本实施例的炭黑制备方为：

气体燃料自气体燃料进气组件2进入第一集气腔14，再经过气体燃料喷嘴5向火焰筒9内喷射，所述气体燃料喷嘴5外套设旋流器6；

同时，空气自空气进气组件1进入机匣10与火焰筒9之间的环空，之后部分空气自冷却孔13进入火焰筒9，在火焰筒9内壁形成一层向下游流动的气膜，其余空气进入第二集气腔15，再经过所述旋流器6向火焰筒9内喷射；

空气与气体燃料在旋流器6内混合，在火焰筒9头部形成回流区；

并且，原料油在喉管段12从原料油喷嘴11喷出。

实施例3：

一种气冷式高温合金炭黑反应炉，在实施例2的基础上，本实施例中的旋流器如图4所示，包括依次相连的平直段601、缩径段602、扩径段603；平直段601内设置旋流叶片604，所述旋流叶片604上带有喷嘴安装孔605，所述气体燃料喷嘴5穿过所述喷嘴安装孔605。

其中气体燃料喷嘴5与所述喷嘴安装孔605间隙配合。所述气体燃料喷嘴5的入口端与气体燃料的输入端连通。如图5所示，气体燃料喷嘴5的出口端位于所述缩径段602内。

更优选的实施方式是，旋流器6焊接或螺栓连接在转接板7上且与通孔4一一对应；所述转接板7由高温合金材料或陶瓷材料制作而成。

本实施例中，空气经过旋流器形成回流区3以稳定火焰8，回流区3的产生原理为：空气流经旋流器6后形成的旋转气流由于中间区域压力较低、进而使得气流回流形成的区域，该区域流速低具有稳定火焰的功能。每个旋流器6形成一个回流区3，阵列式的旋流器6则在其下游形成阵列式的回流区3；在每个回流区3空气和燃料边混合边燃烧，这样通过将气体燃料与空气进行分区燃烧可以获得足够良好的组织燃烧模式；该组织燃烧模式是一种分区扩散燃烧模式如图8所示，即将来流空气通过阵列式的旋流器“分流”，形成多个回流区3，气体燃料也通过多个气体燃料喷嘴与旋流器相匹配，每个回流区3就是一个燃烧区或称之为火焰区，如此燃气均匀性大大提高，为下游喉管提供了良好的温度场、流场，以便与从原料油喷嘴来的原料油进行混合，使原料油进行裂解等化学反应过程，为在反应段的炭黑生成提供必要的温度。

实施例4：

一种气冷式高温合金炭黑反应炉，在上述任一实施例的基础上，原料油喷嘴11如图6所示，包括壳体30、位于壳体30内的套筒17、位于套筒17内的旋流芯18，壳体30穿过机匣10上的喷嘴安装座29插入至火焰筒9上的套筒组件19内，原料油喷嘴11的进油嘴20位于机匣10外侧。

套筒组件19如图7所示，包括环形凸起21，环形凸起21上设置环形凹槽22，所述环形凹槽22内设置浮动环23，所述浮动环23的厚度小于环形凹槽22的宽度，所述浮动环23套设在壳体30外；所述壳体30外壁与套筒组件19内壁之间具有间隙，所述套筒组件19上还开设若干进气孔24，所述进气孔24与所述间隙连通，且进气孔24位于环形凸起21与火焰筒9之间。

优选的，本实施例中浮动环23与壳体30动密封配合。

本实施例中，喉管段直径根据此处燃气速度要求设定，喉管段上开设若干个环形均布的喷嘴安装座29，若干原料油喷嘴11通过机匣上的喷嘴安装座插入，与喉管上的若干喷嘴安装座29配合。

实施例5：

一种气冷式高温合金炭黑反应炉，在上述任一实施例的基础上，所述喉管段12的下游为反应段25。如图6所示，反应段25与喉管段12同轴、且反应段25的内径大于喉管段12的内径；反应段25与喉管段12之间具有耐火挡板26，喉管段12与耐火挡板26之间通过弹性舌片27配合接触。其中反应段由于不受气流高速冲刷，不存在杂质脱落影响炭黑生成质量，因此反应段使用耐火砖作为炉壁即可。

本实施例中由于反应段的内径大于喉管段的内径，因此反应段与喉管段的交界处，必然在反应段的头部位置形成一环形的回旋区域28，当本申请中气膜沿喉管段进入反应段时，在该回旋区域28形成涡流，能够扰乱携带油雾的高温气体，进一步提高油雾分散的均匀性、有利于裂解反应稳定均匀进行，改善炭黑生成质量。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以是经由其他部件间接相连。

Claims (8)

1.一种气冷式高温合金炭黑反应炉，包括机匣(10)、位于机匣(10)上的空气进气组件(1)、气体燃料进气组件(2)，以及设置在机匣(10)内的燃烧室，所述燃烧室具有喉管段(12)，所述喉管段(12)上设置原料油喷嘴(11)，其特征在于，所述燃烧室包括火焰筒(9)，所述火焰筒(9)上设置若干冷却孔(13)，所述冷却孔(13)的轴线由外至内向下游方向倾斜。

2.根据权利要求1所述的一种气冷式高温合金炭黑反应炉，其特征在于，所述气体燃料进气组件(2)连通至第一集气腔(14)，所述空气进气组件(1)连通至第二集气腔(15)；气体燃料经第一集气腔(14)进入火焰筒(9)，空气经冷却孔(13)和第二集气腔(15)进入火焰筒(9)。

3.根据权利要求2所述的一种气冷式高温合金炭黑反应炉，其特征在于，所述火焰筒(9)通过机匣法兰(16)连接在机匣(10)内部，空气能够经过机匣法兰(16)进入所述第二集气腔(15)；所述第二集气腔(15)位于火焰筒(9)与第一集气腔(14)之间。

4.根据权利要求2所述的一种气冷式高温合金炭黑反应炉，其特征在于，所述火焰筒(9)的头部连接转接板(7)，转接板(7)背离火焰筒(9)的一侧为第二集气腔(15)；所述转接板(7)上开设若干通孔，每个通孔均对应安装旋流器(6)，每个旋流器(6)内均插入气体燃料喷嘴(5)；所述旋流器(6)的入口端位于第二集气腔(15)内，所述气体燃料喷嘴(5)的入口端位于第一集气腔(14)内。

5.根据权利要求4所述的一种气冷式高温合金炭黑反应炉，其特征在于，所述转接板(7)上沿径向分布N圈通孔组，每圈通孔组包括若干环形均布的通孔；任意两圈通孔组内的通孔孔径不同，其中N≥2。

6.根据权利要求1所述的一种气冷式高温合金炭黑反应炉，其特征在于，所述原料油喷嘴(11)包括壳体(30)、位于壳体(30)内的套筒(17)、位于套筒(17)内的旋流芯(18)，壳体(30)穿过机匣(10)上的喷嘴安装座(29)插入至火焰筒(9)上的套筒组件(19)内，原料油喷嘴(11)的进油嘴(20)位于机匣(10)外侧。

7.根据权利要求6所述的一种气冷式高温合金炭黑反应炉，其特征在于，所述套筒组件(19)包括环形凸起(21)，环形凸起(21)上设置环形凹槽(22)，所述环形凹槽(22)内设置浮动环(23)，所述浮动环(23)的厚度小于环形凹槽(22)的宽度，所述浮动环(23)套设在壳体(30)外；所述壳体(30)外壁与套筒组件(19)内壁之间具有间隙，所述套筒组件(19)上还开设若干进气孔(24)，所述进气孔(24)与所述间隙连通，且进气孔(24)位于环形凸起(21)与火焰筒(9)之间。

8.根据权利要求1所述的一种气冷式高温合金炭黑反应炉，其特征在于，所述喉管段(12)的下游为反应段(25)，所述反应段(25)与喉管段(12)同轴、且反应段(25)的内径大于喉管段(12)的内径；反应段(25)与喉管段(12)之间具有耐火挡板(26)，喉管段(12)与耐火挡板(26)之间通过弹性舌片(27)配合接触。

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