CN222297932U - 一种炭黑反应炉空气燃气分配器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种炭黑反应炉空气燃气分配器，它包括第一分配器和设置在第一分配器内部的第二分配器，第二分配器沿第一分配器的轴向设置，并至少设置有两排，每排至少设置有两个第二分配器，每排第二分配器环绕第一分配器的截面轴心设置；第二分配器形似漏斗，第一分配器则为直筒，第一分配器上设置有切线方向的进气口，并在末端留有缓冲空间。本实用新型采用多孔进气，多段混合的方式扩大空气和燃气的接触面积，使二者均匀混合，将燃烧热气流稳定在中心轴线处，维持炉膛壁温度低，中心点温度高的反应状态，减少过剩氧，使温度梯度分布更加均匀，原料油裂解更充分，促进炭黑晶核的生产，从而提高原料油收率与品质，降低油耗。

Description

一种炭黑反应炉空气燃气分配器

技术领域

本申请炭黑生产技术领域，具体涉及一种炭黑反应炉空气燃气分配器。

背景技术

炭黑生产过程中，为保证原料油充分燃烧，提高炭黑收率和质量，需在反应炉燃烧段前设置空气燃气分配器，使空气和燃气充分混合，完全燃烧，为炭黑提供充足的反应热量。现有的反应炉使用的空气燃气分配器通常为单孔集中式反应炉，空气或燃气一种沿轴向入口进入空气燃气分配器，一种沿径向方向通过空气燃气分配器外壁上的进气口进入空气燃气分配器。这种空气燃气分配器中空气和燃气的接触面积有限，混合不均匀，使得燃烧热气流偏离中心轴线，火焰燃烧温度的最高点偏离喉管喷入原料油的位置，从而导致炉膛壁温度高，中心点温度低，影响炭黑收率和品质。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种炭黑反应炉空气燃气分配器，采用多孔进气，多段混合的方式扩大空气和燃气的接触面积，使二者均匀混合，将燃烧热气流稳定在中心轴线处，维持炉膛壁温度低，中心点温度高的反应状态，减少过剩氧，提高炭黑反应的生成温度，使温度梯度分布更加均匀，原料油裂解更充分，促进炭黑晶核的生产，从而提高原料油收率与品质，降低油耗。

本实用新型采取的技术方案是：一种炭黑反应炉空气燃气分配器，包括第一分配器和设置在第一分配器内部的第二分配器，所述第二分配器沿第一分配器的轴向设置，并至少设置有两排，每排至少设置有两个第二分配器，每排第二分配器环绕第一分配器的截面轴心设置；所述第二分配器包括依次连接的第一直筒段、锥形段和第二直筒段，第一直筒段的直径大于第二直筒段的直径，第一直筒段不与锥形段连接的一端作为第一进气口；所述第一分配器包括第三直筒段，第一排第二分配器的第一直筒段靠近第三直筒段的一端设置，第三直筒段的另一端距离最后一排第二分配器的第二直筒段的距离为0.5~1个第二分配器的长度，第三直筒段的外壁对应每排第二分配器的第一直筒段的第一进气口处，沿切线方向设置有上下两个第二进气口，两个第二进气口关于第三直筒段的截面轴心中心对称。

进一步地，对于相邻两排第二分配器，沿气流前进方向，前一排第二分配器的第二直筒段连接后一排第二分配器的第一直筒段，除第一排第二分配器外，其余的第二分配器的第一直筒段上设置有连接环和十字型分布的连接架，连接架一端与第一直筒段的内壁连接，另一端与连接环连接。

进一步地，所述第二分配器的第一直筒段外壁上设置有至少一排气孔，每排气孔环绕第一直筒段的截面轴心设置。

进一步地，对于相邻两排第二进气口，沿气流前进方向，后一排第二进气口与前一排第二进气口交错设置，错开的角度为360/N度，N为第二分配器的排数。

本实用新型的有益效果在于：

（1）通过多排环绕第一分配器的截面轴心设置的第二分配器，将第一分配器内的气体与第二分配器内的气体进行分段混合，从而增大空气和燃气的接触面积，使二者均匀混合；第二分配器形似漏斗，锥形段可提高第二分配器内的气体流速，相邻两排第二分配器的连接处可形成文丘里效应，从而加快连接处第一分配器和第二分配器内气体的混合速度，促进二者均匀混合；

（2）第三直筒段的外壁设置有切向方向的第二进气口，促进内部气体形成旋流，增加气流湍流程度，既能够促进空气和燃气混合，又能够促进燃烧，提高原料油的反应温度，同时还能够降低空气过剩系数，降低燃烧产生都烟气中的过剩氧含量；相邻两排第二进气口交错设置，能够令空气和燃气混合更加均匀，形成更均匀稳定的旋流；

（3）最后一排第二分配器距离反应炉燃烧段距离第三直筒段的端部留有一定距离，形成缓冲空间，使得最后一排的各个第二分配器排出的气体能够充分混合，形成均匀的气流，从而使得燃烧段的燃烧热气流稳定在中心轴线，火焰燃烧温度的最高点位于喉管喷入原料油的位置，维持炉膛壁温度低，中心点温度高的反应状态，减少过剩氧，使温度梯度分布更加均匀，原料油裂解更充分，降低原料油消耗量，提升炭黑品质和收率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的侧面示意图；

图3为本实用新型实施例中第二分配器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中相邻两排第二分配器连接处的截面示意图。

附图标记解释：1-第一分配器，2-第二分配器，3-第一直筒段，4-锥形段，5-第二直筒段，6-第一进气口，7-第三直筒段，8-第二进气口，9-气孔，10-点火器，11-挡板，12-预留孔，13-安装孔，14-连接架，15-连接环。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型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实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型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4所示，一种炭黑反应炉空气燃气分配器，包括第一分配器1和设置在第一分配器1内部的第二分配器2，第一分配器1和第二分配器2分别通入空气和燃气，在本实用新型实施例中，燃气通入第一分配器1，空气通入第二分配器2，实际使用时也可互换，即空气通入第一分配器1，燃气通入第二分配器2。

所述第二分配器2沿第一分配器1的轴向设置，并至少设置有两排，每排至少设置有两个第二分配器2，每排第二分配器2环绕第一分配器1的截面轴心设置，从而将第一分配器1内部分割成不同的混合段，分段对第一分配器1燃气进行混合。所述第二分配器2包括依次连接的第一直筒段3、锥形段4和第二直筒段5，形似漏斗，通过锥形段4可减小空气流经截面，提高空气流经速度；第一直筒段3的直径大于第二直筒段5的直径，第一直筒段3不与锥形段4连接的一端作为第一进气口6，第一排第二分配器2的第一进气口6用于通入空气，其他排的第二分配器2的第一进气口6则用于流通空气和燃气。

所述第一分配器1包括第三直筒段7，第一排第二分配器2的第一直筒段3靠近第三直筒段7的一端设置，第三直筒段7的另一端距离最后一排第二分配器2的第二直筒段5的距离为0.5~1个第二分配器2的长度，形成缓冲空间，使得最后一排的各个第二分配器2排出的气体能够充分混合，形成均匀的气流。第三直筒段7的外壁对应每排第二分配器2的第一直筒段3的第一进气口6处，沿切线方向设置有上下两个第二进气口8，第二进气口8用于通入燃气，两个第二进气口8关于第三直筒段7的截面轴心中心对称。第二进气口8能够促进内部气体形成旋流，增加气流湍流程度，既能够促进空气和燃气混合，又能够促进燃烧，提高原料油的反应温度，同时还能够降低空气过剩系数，降低燃烧产生都烟气中的过剩氧含量。

在本实用新型实施例中，对于相邻两排第二分配器2，沿气流前进方向，前一排第二分配器2的第二直筒段5连接后一排第二分配器2的第一直筒段3，除第一排第二分配器2外，其余的第二分配器2的第一直筒段3上设置有连接环15和十字型分布的连接架14，连接架14一端与第一直筒段3的内壁连接，另一端与连接环15连接。将连接环15套设在前一排第二分配器2的第二直筒段5上并固定，可实现相邻两排第二分配器2的连接。在两排第二分配器2连接处，由于空气流经前一排第二分配器2的第二直筒段5时，因截面变小而提高了流速，因此在两排第二分配器2连接处形成了文丘里效应，加速了空气和燃气的混合。

对于相邻两排第二进气口8，沿气流前进方向，后一排第二进气口8与前一排第二进气口8交错设置，错开的角度为360/N度，N为第二分配器的排数。通过交错设置的第二进气口8能够令空气和燃气混合更加均匀，形成更均匀稳定的旋流。在本实用新型实施例中，N的取值为3，相邻两排第二进气口8的错开角度为60度。

为进一步增加空气与燃气的接触面积，促进二者均匀混合，所述第二分配器2的第一直筒段3外壁上设置有至少一排气孔9，每排气孔9环绕第一直筒段3的截面轴心设置。第一分配器1内的燃气可通过气孔9进入第二分配器2的第一直筒段3，与空气进行混合，更加高效地利用第二分配器2进行空气燃气混合。

本实用新型的工作原理如下：

将第三直筒段7留有缓冲空间的一端与反应炉的燃烧段连接，第三直筒段7与第一排第二分配器2的第一直筒段3连接的一端安装上挡板11，挡板11上留有与第一排第二分配器2的第一直筒段3连通的预留孔12以及插入点火器10的安装孔13，点火器10贯穿第三直筒段7并伸入反应炉的燃烧段。

向第一进气口6内通入空气，第二进气口8内通入燃气。空气流经线路如图1中的实线箭头所示，燃气流经线路如图1中的虚线所示。由于第二燃气分配器形似漏斗，在锥形段4处因截面减小流速将变大，因此在两排第二分配器2连接处会出现文丘里效应，即前一排第二分配器2的第二直筒段5的流速大于后一排第二分配器2第一直筒段3的流速，由于气体流速越大，压强越小，因此在两排第二分配器2的连接处会产生负压，从而加快第三直筒段7内的燃气流速，将燃气“吸”入后一排第二分配器2，促进二者均匀混合。通过多排第二分配器2进行分段混合，增大空气和燃气的接触面积，形成更加均匀的混合气流。除通过文丘里效应促进空气和燃气混合外，燃气还可通过第一直筒段3上的气孔9进入第一直筒段3，与第一直筒段3内的空气混合，提高第二分配器2，尤其是第一排第二分配器2的利用率。

切向方向的第二进气口8能够促进内部气体形成旋流，增加气流湍流程度，既能够促进空气和燃气混合，又能够促进燃烧，提高原料油的反应温度，同时还能够降低空气过剩系数，降低燃烧产生都烟气中的过剩氧含量；相邻两排第二进气口8交错设置，能够令空气和燃气混合更加均匀，形成更均匀稳定的旋流。

最后一排第二分配器2排出的气体进入缓冲空间后，由于截面陡然增大，气流流速变缓，使得多股混合气体均匀充满缓冲室，形成匀质混合气流进入燃烧室，从而使得燃烧段的燃烧热气流稳定在中心轴线，火焰燃烧温度的最高点位于喉管喷入原料油的位置，维持炉膛壁温度低，中心点温度高的反应状态，减少过剩氧，使温度梯度分布更加均匀，原料油裂解更充分，降低原料油消耗量，提升炭黑品质和收率。

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

Claims (4)

1.一种炭黑反应炉空气燃气分配器，其特征在于，包括第一分配器和设置在第一分配器内部的第二分配器，所述第二分配器沿第一分配器的轴向设置，并至少设置有两排，每排至少设置有两个第二分配器，每排第二分配器环绕第一分配器的截面轴心设置；所述第二分配器包括依次连接的第一直筒段、锥形段和第二直筒段，第一直筒段的直径大于第二直筒段的直径，第一直筒段不与锥形段连接的一端作为第一进气口；所述第一分配器包括第三直筒段，第一排第二分配器的第一直筒段靠近第三直筒段的一端设置，第三直筒段的另一端距离最后一排第二分配器的第二直筒段的距离为0.5~1个第二分配器的长度，第三直筒段的外壁对应每排第二分配器的第一直筒段的第一进气口处，沿切线方向设置有上下两个第二进气口，两个第二进气口关于第三直筒段的截面轴心中心对称。

2.根据权利要求1所述的一种炭黑反应炉空气燃气分配器，其特征在于，对于相邻两排第二分配器，沿气流前进方向，前一排第二分配器的第二直筒段连接后一排第二分配器的第一直筒段，除第一排第二分配器外，其余的第二分配器的第一直筒段上设置有连接环和十字型分布的连接架，连接架一端与第一直筒段的内壁连接，另一端与连接环连接。

3.根据权利要求1所述的一种炭黑反应炉空气燃气分配器，其特征在于，所述第二分配器的第一直筒段外壁上设置有至少一排气孔，每排气孔环绕第一直筒段的截面轴心设置。

4.根据权利要求1所述的一种炭黑反应炉空气燃气分配器，其特征在于，对于相邻两排第二进气口，沿气流前进方向，后一排第二进气口与前一排第二进气口交错设置，错开的角度为360/N度，N为第二分配器的排数。