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一種線外預(yù)熱工藝空氣的炭黑節(jié)能生產(chǎn)方法及裝置與流程

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一種線外預(yù)熱工藝空氣的炭黑節(jié)能生產(chǎn)方法及裝置與流程

本發(fā)明屬于炭黑工業(yè)的技術(shù)領(lǐng)域,具體地說(shuō),涉及一種線外預(yù)熱工藝空氣的炭黑節(jié)能生產(chǎn)方法及裝置。



背景技術(shù):

炭黑工業(yè)屬于高耗能工業(yè)領(lǐng)域,其中炭黑產(chǎn)品熱量的占比不足反應(yīng)輸入總熱量的50%。因此,炭黑節(jié)能系統(tǒng)的配置在生產(chǎn)過(guò)程中尤為重要,也是控制炭黑產(chǎn)品綜合能耗的關(guān)鍵所在。

目前,炭黑生產(chǎn)的節(jié)能方法主要是針對(duì)高溫炭黑煙氣物理熱和副產(chǎn)尾氣化學(xué)熱的回收利用。

高溫炭黑煙氣物理熱的回收是在流程中依次設(shè)置了高溫空氣預(yù)熱器、余熱鍋爐、原料油預(yù)熱器,利用炭黑反應(yīng)生成的含炭黑高溫?zé)煔獾奈锢頍犷A(yù)熱工藝空氣、產(chǎn)生蒸汽、預(yù)熱反應(yīng)所需原料油,充分回收系統(tǒng)的熱量。在炭黑生產(chǎn)過(guò)程中,為了終止炭黑生成反應(yīng),需要將炭黑煙氣降低到1250℃左右。又因?yàn)樵诰€空氣預(yù)熱器煙氣入口溫度最高不能超過(guò)950℃,因此常用在反應(yīng)爐急冷段噴入急冷水的方法,將煙氣降低到950℃。如此一來(lái),在950℃~1250℃煙氣中的物理熱就白白浪費(fèi)了,而且還在炭黑急冷過(guò)程中噴入大量急冷水。這樣不僅浪費(fèi)了大量的水資源,能耗大,而且使得炭黑煙氣中水蒸氣含量增加,給后部收集系統(tǒng)增加了負(fù)荷,同時(shí)也增加了相應(yīng)設(shè)備、土建等的造價(jià)。

又因?yàn)榉磻?yīng)爐出口煙氣煙氣中含有大量炭黑粉塵,在線空氣預(yù)熱器換熱時(shí)煙氣選擇走管程,極易黏附在管束中,容易造成傳熱效果下降,所以通常選用高流速,大管徑,加之溫差的加劇導(dǎo)致空氣預(yù)熱器的熱應(yīng)力增大,所以要求使用特殊的材料及結(jié)構(gòu),設(shè)備成本造價(jià)很高,使用壽命亦不長(zhǎng)。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中上述的不足,本發(fā)明提供一種線外預(yù)熱工藝空氣的炭黑節(jié)能生產(chǎn)方法及裝置,本方法及裝置實(shí)現(xiàn)了更高的空氣預(yù)熱溫度,降低燃料消耗量,還可以提高炭黑的收率以及尾氣的熱值,從而使得產(chǎn)品綜合能耗大幅度下降。

為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用的解決方案是:

一種線外預(yù)熱工藝空氣的炭黑節(jié)能生產(chǎn)方法,本方法包括以下步驟,

a、炭黑反應(yīng)爐反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)爐煙氣依次通入高梯度急冷換熱器、余熱鍋爐、原料油預(yù)熱器后送至主袋濾器;反應(yīng)爐煙氣經(jīng)主袋濾器分離出炭黑與尾氣;

b、炭黑引入炭黑后處理裝置;

c、尾氣分為a、b、c三股;a股尾氣引入炭黑處理裝置,b股尾氣引入尾氣燃燒器,與定量空氣燃燒產(chǎn)生燃余氣,將燃余氣引入高溫空氣預(yù)熱器來(lái)進(jìn)行線外預(yù)熱工藝空氣,再將空氣引入炭黑反應(yīng)爐的燃燒段,c股尾氣引入尾氣發(fā)電裝置用于發(fā)電。

一種線外預(yù)熱工藝空氣的炭黑節(jié)能生產(chǎn)裝置,包括依次連接的炭黑反應(yīng)爐、高梯度急冷換熱器、余熱鍋爐、原料油預(yù)熱器和主袋濾器,炭黑反應(yīng)爐包括依次連接的燃燒段、喉管段和急冷段,主袋濾器下端連接有炭黑后處理裝置,主袋濾器上端設(shè)有尾氣加壓風(fēng)機(jī),尾氣加壓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)端與主袋濾器上端連通,尾氣加壓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)端連接有尾氣分支管;尾氣分支管包括a股尾氣管、b股尾氣管和c股尾氣管,a股尾氣管與炭黑后處理裝置連通,b股尾氣管的出風(fēng)端連接有尾氣燃燒器,尾氣燃燒器的出風(fēng)端連接有高溫空氣預(yù)熱器,高溫空氣預(yù)熱器與燃燒段連通。

進(jìn)一步地,高溫空氣預(yù)熱器上連接有主供風(fēng)機(jī)。

進(jìn)一步地,高溫空氣預(yù)熱器上方連接有燃燒空氣預(yù)熱器,燃燒空氣預(yù)熱器上方固定連接有排氣煙筒。

進(jìn)一步地,燃燒空氣預(yù)熱器與尾氣燃燒器的進(jìn)氣口之間連接有預(yù)熱管。

進(jìn)一步地,燃燒空氣預(yù)熱器外設(shè)有燃燒空氣供風(fēng)機(jī),燃燒空氣供風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口與高溫空氣預(yù)熱器、燃燒空氣預(yù)熱器連通。

進(jìn)一步地,高溫空氣預(yù)熱器包括通空氣的殼體以及通燃余氣的倒u型管式結(jié)構(gòu),倒u型管式結(jié)構(gòu)設(shè)置在殼體內(nèi),殼體底部?jī)蓚?cè)設(shè)有空氣入口和空氣出口,倒u型管式結(jié)構(gòu)兩端設(shè)有煙氣入口和煙氣出口,空氣入口與煙氣出口同側(cè),空氣出口與煙氣入口同側(cè)。

本發(fā)明的有益效果如下:本方法取消了現(xiàn)有的在線高溫空氣預(yù)熱器,采用旁路前置尾氣燃燒器加新型的高溫空氣預(yù)熱器配套使用,將入爐工藝空氣預(yù)熱溫度從800℃提升至1000℃左右,從而減少燃料油的消耗量,直接降低炭黑生產(chǎn)能耗,并提高炭黑的收率,從而使得產(chǎn)品成本大幅度下降。首先,本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了更高的工藝空氣預(yù)熱溫度,降低了燃料消耗量,還提高了炭黑的收率以及尾氣的熱值,從而使得產(chǎn)品綜合能耗大幅度下降。其次,高溫空氣預(yù)熱器具有經(jīng)濟(jì)性和長(zhǎng)期運(yùn)行的高效穩(wěn)定性。第三,高梯度急冷換熱器的應(yīng)用減少了急冷水用量、降低后部收集系統(tǒng)造價(jià),同時(shí)生產(chǎn)的蒸汽再投入炭黑生產(chǎn),循環(huán)利用能源,綜合節(jié)能效果顯著。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的線外預(yù)熱工藝空氣的工藝流程圖。

圖2為本發(fā)明的高溫空氣預(yù)熱器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中:

1、炭黑反應(yīng)爐;101、燃燒段;102、喉管段;103、急冷段;2、高梯度急冷換熱器;3、余熱鍋爐;4、原料油預(yù)熱器;5、主袋濾器;6、炭黑后處理裝置;7、尾氣加壓風(fēng)機(jī);801、a股尾氣管;802、b股尾氣管;803、c股尾氣管;9、尾氣燃燒器;10、高溫空氣預(yù)熱器;1001、殼體;1002、倒u型管式結(jié)構(gòu);1003、空氣入口;1004、空氣出口;1005、煙氣入口;1006、煙氣出口;11、主供風(fēng)機(jī);12、燃燒空氣預(yù)熱器;13、排氣煙筒;14、預(yù)熱管;15、燃燒空氣供風(fēng)機(jī)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:

參照附圖1和附圖2,本發(fā)明提供一種線外預(yù)熱工藝空氣的炭黑節(jié)能生產(chǎn)方法及裝置,本發(fā)明的線外預(yù)熱工藝空氣的炭黑節(jié)能生產(chǎn)方法包括以下步驟,

a、炭黑反應(yīng)爐1反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)爐煙氣依次通入高梯度急冷換熱器2、余熱鍋爐3、原料油預(yù)熱器4后送至主袋濾器5;反應(yīng)爐煙氣經(jīng)主袋濾器5分離出炭黑與尾氣;

b、炭黑引入炭黑后處理裝置6;

c、尾氣分為a、b、c三股;a股尾氣引入炭黑處理裝置6,b股尾氣引入尾氣燃燒器9,與定量空氣燃燒產(chǎn)生燃余氣,將燃余氣引入高溫空氣預(yù)熱器10來(lái)進(jìn)行線外預(yù)熱工藝空氣,再將空氣引入炭黑反應(yīng)爐1的燃燒段101,c股尾氣引入尾氣發(fā)電裝置用于發(fā)電。

首先,本炭黑節(jié)能生產(chǎn)方法及裝置實(shí)現(xiàn)了更高的工藝空氣預(yù)熱溫度,降低了燃料消耗量,還提高了炭黑的收率以及尾氣的熱值,從而使得產(chǎn)品綜合能耗大幅度下降。其次,高溫空氣預(yù)熱器10具有經(jīng)濟(jì)性和長(zhǎng)期運(yùn)行的高效穩(wěn)定性。第三,高梯度急冷換熱器2的應(yīng)用減少了急冷水用量、降低后部收集系統(tǒng)造價(jià),同時(shí)生產(chǎn)的蒸汽再投入炭黑生產(chǎn),循環(huán)利用能源,綜合節(jié)能效果顯著。

本發(fā)明的線外預(yù)熱工藝空氣的炭黑節(jié)能生產(chǎn)裝置包括依次連接的炭黑反應(yīng)爐1、高梯度急冷換熱器2、余熱鍋爐3、原料油預(yù)熱器4和主袋濾器5,高梯度急冷換熱器2利用炭黑煙氣1250℃-650℃的高梯度物理熱。一方面急冷換熱器的煙氣進(jìn)口溫度控制在1250℃,遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)空氣預(yù)熱器的煙氣進(jìn)口溫度950℃,節(jié)約了急冷水的用量;另一方面高梯度急冷換熱器2利用了炭黑煙氣的高梯度物理熱,優(yōu)于傳統(tǒng)空氣預(yù)熱器利用炭黑煙氣950℃-650℃,而且采用水作介質(zhì),優(yōu)于傳統(tǒng)空氣預(yù)熱器采用空氣作介質(zhì),傳熱效果好,效率更高,蒸汽產(chǎn)量提高一倍,而且高梯度急冷換熱器2成本增加并不多。同時(shí)高梯度急冷換熱器2產(chǎn)生的蒸汽除滿足炭黑生產(chǎn)線所需,富余的蒸汽可并入尾氣發(fā)電裝置發(fā)電,而又因其利用物理熱,無(wú)需進(jìn)入尾氣鍋爐燃燒產(chǎn)生蒸汽,更節(jié)能還減少污染物排放。

炭黑反應(yīng)爐1包括依次連接的燃燒段101、喉管段102和急冷段103,主袋濾器5下端連接有炭黑后處理裝置6,主袋濾器5上端設(shè)有尾氣加壓風(fēng)機(jī)7,尾氣加壓風(fēng)機(jī)7的進(jìn)風(fēng)端與主袋濾器5上端連通,尾氣加壓風(fēng)機(jī)7的出風(fēng)端連接有尾氣分支管;尾氣分支管包括a股尾氣管801、b股尾氣管802和c股尾氣管803,a股尾氣管801與炭黑后處理裝置6連通,b股尾氣管802的出風(fēng)端連接有尾氣燃燒器9,尾氣燃燒器9的出風(fēng)端連接有高溫空氣預(yù)熱器10,高溫空氣預(yù)熱器10與燃燒段101連通;c股尾氣進(jìn)入尾氣發(fā)電裝置用于發(fā)電。

b股炭黑副產(chǎn)尾氣的化學(xué)熱預(yù)熱工藝空氣,而不再是利用炭黑反應(yīng)爐1高溫?zé)煔獾奈锢頍幔唇?jīng)主袋濾器5分離出來(lái)的b股尾氣與一定量的空氣在尾氣燃燒器9中燃燒,產(chǎn)生的燃余氣送入燃燒空氣預(yù)熱器12,與來(lái)自主供風(fēng)機(jī)11的冷空氣在該設(shè)備中完成熱交換,使工藝空氣預(yù)熱至1000℃左右,較在線空氣預(yù)熱器預(yù)熱的800℃的工藝空氣高200℃。

本實(shí)施例中,高溫空氣預(yù)熱器10上連接有主供風(fēng)機(jī)11。

本實(shí)施例中,高溫空氣預(yù)熱器10上方連接有燃燒空氣預(yù)熱器12,燃燒空氣預(yù)熱器12上方固定連接有排氣煙筒13。一方面節(jié)約設(shè)備的平面布置,另一方面預(yù)熱進(jìn)入尾氣燃燒器9的助燃空氣,回收排放的燃余氣熱量,降低新型高溫空器預(yù)熱器的尾氣消耗量,從而降低整體炭黑生產(chǎn)的綜合能耗。

本實(shí)施例中,燃燒空氣預(yù)熱器12與尾氣燃燒器9的進(jìn)氣口之間連接有預(yù)熱管14。

本實(shí)施例中,燃燒空氣預(yù)熱器12外設(shè)有燃燒空氣供風(fēng)機(jī)15,燃燒空氣供風(fēng)機(jī)15的出風(fēng)口與高溫空氣預(yù)熱器10、燃燒空氣預(yù)熱器12連通。

高溫空氣預(yù)熱器10包括通空氣的殼體1001以及通燃余氣的倒u型管式結(jié)構(gòu)1002,倒u型管式結(jié)構(gòu)1002設(shè)置在殼體1001內(nèi),倒u型管式結(jié)構(gòu)1002能夠解決管束本身的膨脹不均的問(wèn)題;殼體1001底部?jī)蓚?cè)設(shè)有空氣入口1003和空氣出口1004,倒u型管式結(jié)構(gòu)1002兩端設(shè)有煙氣入口1005和煙氣出口1006;為了保證管板的受力環(huán)境,空氣入口1003與煙氣出口1006同側(cè),空氣出口1004與煙氣入口1005同側(cè),這樣管束的熱場(chǎng)分布較為均勻。

由于倒u型管式結(jié)構(gòu)1002內(nèi)走的是較潔凈的燃余氣,使得換熱器傳熱系數(shù)更高,相應(yīng)的換熱面積更??;同時(shí)換熱管可以采用較小的管徑,這樣結(jié)構(gòu)緊湊,使得空氣預(yù)熱器的造價(jià)更低。另外,換熱管內(nèi)外設(shè)有翅片或擾流裝置,進(jìn)一步提高換熱效率,降低換熱面積,節(jié)約成本。由于新型高溫空器預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)和使用介質(zhì)環(huán)境的優(yōu)勢(shì),使得本高溫空氣預(yù)熱器10具備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的條件和基礎(chǔ)。

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