CN101625128B - 一种空气预热器及适用该空气预热器的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空气预热器，包括空气预热器主体，所述空气预热器主体内部容置有换热管，所述空气预热器主体侧壁上相应于换热管的下方设置有进水口，进水口连接脉冲式冲水装置。采用所述空气预热器的炭黑生产工艺，包括预热器的清洁步骤，所述清洁步骤为采用脉冲式进水装置向所述预热器的进水口脉冲式进水，本发明在炭黑烟气进入空气预热器的下方进行脉冲式注水，水进入空气预热器后在瞬间被雾化，体积迅速增大，使得换热管内炭黑烟气突然变化，有一个脉冲抖动的效果，能将残留在换热管内壁上的炭黑粉末震动下来，随炭黑烟气进入下一个环节。从而使炭黑烟气里的炭黑粉末不能在换热管内壁产生附着层，保持换热管良好的换热效果。

Description

一种空气预热器及适用该空气预热器的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种炭黑制备设备及工艺，具体来说，本发明涉及一种空气预热器及适用该空气预热器的生产工艺。
背景技术
炭黑是一种主要成分为无定形碳的轻、松而极细的黑色粉末，比表面积非常大，范围从10-3000m2/g，是有机物(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(具有较大的粘附性)。炭黑的应用领域非常广泛，可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也用于做橡胶的补强剂，在工业领域有着重要的作用。
传统上，在炭黑生产工艺流程中，反应炉是核心设备。生产不同品种的炭黑主要采用不同结构尺寸的反应炉并控制不同的反应时间。空气和燃料在反应炉中燃烧，原料经雾化后喷入燃烧的火焰中，经高温热解生成炭黑。炭黑悬浮于燃气中形成烟气。烟气经急冷后送空气预热器、油预热器进一步降温，经空气预热器降温后的烟气可再经后序换热器降温后送入袋滤器，分离出的炭黑送到造粒机中造粒，然后在干燥机中干燥；再经精处理后进入成品包装***。由此可见，在炭黑生产的反应炉***中，预热器有着重要的作用。空气预热器不仅使炭黑烟气降温，同时，在实际生产中，将要进入反应炉的空气预先通过空气预热器的外管壁，通过预热器对通过的空气进行预热，以提高反应炉的热效率，进而增加能源的利用率，实现节约能源的目的。出于炭黑烟气降温并使空气得到充分加热的双重目的，现有的空气预热器多采用列管式结构。
列管式空气预热器目前已经有了很大的发展，如一中国实用新型，授权公告号“CN2789609Y”名称为“空气预热器”就公开了一种空气预热器，包括高温段管板、带有空气通气口的高温段管箱、带有空气通气口的低温段管箱、低温段管板、连接高、低温管箱的膨胀节和数根换热管，所述的高温段管板为双管板结构，两层管板通过设置有数个对流孔的筒体短节固定连接。
另外，中国实用新型，授权公告号“CN2906526Y”名称为“列管式空气预热器换热管端部的密封装置”也公开了一种空气预热器，包括换热管、安装在换热管一端的管板、置于该管板外侧的每根换热管外的填料密封装置，所述该管板包括套装在换热管上的上、下管板，上、下管板通过置于所有换热管***的环形短节固连，在短节上还设有一根或一根以上的进气管。
但是，由于炭黑的粉末易粘附性及较低的导热系数的特性和前述的预热器管的结构特点，炭黑容易在预热器的换热管内壁发生附着，使用一段时间后，换热管将会因炭黑附着层，使管径变小，烟气流通不畅，同时引起换热管的污垢热阻上升，引起传热速率严重下降，进而影响预热器的使用效果，上述结构的空气预热器均未能解决这一问题。
发明内容
本发明针对现有空气预热器中，换热管容易附着炭黑粉末造成烟气在其内流通不畅、污垢热阻上升，进而影响热交换效率和炭黑生产的缺陷，提供了一种空气预热器及采用该空气预热器的炭黑生产工艺，该空气预热器和其所对应的炭黑生产工艺在实现炭黑烟气降温和对进入反应炉的空气的预热功能的同时，能够很好的解决现有的设备和工艺中，空气预热器内部的换热管内容易附着炭黑粉末的缺陷，且本发明结构设计合理可靠，热交换效果好；其所对应的工艺简单，不易使预热器的换热管附着炭黑层。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种空气预热器，包括空气预热器主体，空气预热器主体的侧壁上设置有烟道，所述烟道连接炭黑反应炉，所述空气预热器主体内部容置有换热管，所述空气预热器主体侧壁上相应于换热管的下方设置有进水口，进水口连接脉冲式冲水装置。
进一步的，所述脉冲式冲水装置由脉冲水泵和冲水管组合构成，所述脉冲水泵通过所述冲水管连接于所述进水口上。
进一步的，所述脉冲式冲水装置由水泵、脉冲电磁阀和冲水管组合构成，所述脉冲电磁阀连通水泵和冲水管，所述冲水管的另一端与所述进水口相连接。
进一步的，所述冲水管的外表面环绕有冷却装置。
更进一步的，所述冷却装置为在所述冲水管的外表面环绕有冷却水进水管，冷却水进水管的一端设置有冷却水进水口，所述冷却水进水管另一端连接冷却水出水管，所述冷却水出水管端部设置有冷却水出水口。
更进一步的，所述脉冲式冲水装置的冲水频率为：每间隔5～30分钟喷水一次，每次喷水时间为1～5秒。
采用所述空气预热器的炭黑生产工艺，包括以下步骤：
1)空气和燃料在反应炉中燃烧，原料经雾化后喷入燃烧的火焰中，经高温热解生成炭黑；
2)将含有炭黑的烟气经急冷后送入空气预热器，由预热器进一步降温；
3)经空气预热器降温后的烟气可再经后序换热器降温后送入袋滤器，分离出的炭黑送到造粒机中造粒，然后在干燥机中干燥；再经精处理后进入成品包装***；
所述生产工艺还包括预热器的清洁步骤，所述清洁步骤为采用脉冲式进水装置向所述预热器的进水口脉冲式进水。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1)本发明在换热管的下方进行脉冲式注水，水进入换热管后在瞬间被雾化，体积迅速增大，有一个脉冲抖动的效果，能将残留在换热管内壁上的炭黑震动下来，随炭黑烟气进入下一个环节，该空气预热器和其所对应的炭黑生产工艺在实现炭黑烟气的降温和对进入反应炉的空气的预热功能的同时，能够很好的解决现有的设备和工艺中，空气预热器内部的换热管内容易附着炭黑粉末的缺陷。
2)本发明结构设计合理可靠，热交换效果好；其所对应的工艺简单，不易使预热器的换热管附着炭黑层。。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
图2为图1中I处放大图
图3为图2中A-A向剖视图
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
见图1～图3，一种空气预热器，包括空气预热器主体1，空气预热器主体1的侧壁上设置有烟道11，所述烟道11连接炭黑反应炉(图中未示出)，所述空气预热器主体1内部容置有换热管3，所述空气预热器主体1侧壁上相应于换热管3的下方设置有进水口10，进水口10连接脉冲式冲水装置。所述脉冲式冲水装置的冲水频率为：每间隔5～30分钟喷水一次，每次喷水时间为1～5秒，当然冲水频率可以根据换热效果作出适当的调整。
优选的，所述脉冲式冲水装置由脉冲水泵和冲水管5组合构成，所述脉冲水泵通过所述冲水管连接于所述进水口10上(脉冲水泵图中未示出)。
优选的，所述脉冲式冲水装置由水泵、脉冲电磁阀9和冲水管5组合构成，所述脉冲电磁阀9连通水泵和冲水管5，所述冲水管5的另一端与所述进水口10相连接。
所述冲水管5的外表面环绕有冷却装置7，所述冷却装置7为在所述冲水管5的外表面环绕有冷却水进水管72，冷却水进水管72的一端设置有冷却水进水口70，所述冷却水进水管72另一端连接冷却水出水管74，所述冷却水出水管74端部设置有冷却水出水口70，由于冲水管5的端部一直受700℃～1000℃，当没有冲水时，冲水管5本身温度很高，这样一来，冲水管5本身必须采用耐高温的材料，制造成本高，在冲水管5外表面环绕有冷却水进水管72，可以使冲水管5温度降低，从而可以使用价格较为低廉的材料来制造冲水管5，使冲水管5的制造成本降低。
采用所述空气预热器的炭黑生产工艺，包括以下步骤：
1)空气和燃料在反应炉中燃烧，原料经雾化后喷入燃烧的火焰中，经高温热解生成炭黑；
2)将含有炭黑的烟气经急冷后送入空气预热器，由预热器进一步降温；
3)经空气预热器降温后的烟气可再经后序换热器降温后送入袋滤器，分离出的炭黑送到造粒机中造粒，然后在干燥机中干燥；再经精处理后进入成品包装***；
所述生产工艺还包括预热器的清洁步骤，所述清洁步骤为采用脉冲式进水装置向所述预热器的进水口脉冲式进水。
在炭黑烟气进入空气预热器的下方进行脉冲式注水，由于进入换热器的炭黑烟气本身温度达到700℃～1000℃以上，水进入后，水进入空气预热器后在瞬间被雾化，体积迅速增大，使得换热管内炭黑烟气突然变化，有一个脉冲抖动的效果，能将残留在换热管内壁上的炭黑粉末震动下来，随炭黑烟气进入下一个环节。从而使炭黑烟气里的炭黑粉末不能在换热管内壁产生附着层，保持换热管良好的换热效果。

Claims (8)

1.一种空气预热器，包括空气预热器主体(1)，空气预热器主体(1)的侧壁上设置有烟道(11)，所述烟道(11)连接炭黑反应炉，所述空气预热器主体(1)内部容置有换热管(3)，其特征在于，所述空气预热器主体(1)侧壁上相应于换热管(3)的下方设置有进水口(10)，进水口(10)连接脉冲式冲水装置。
2.如权利要求1所述的空气预热器，其特征在于，所述脉冲式冲水装置由脉冲水泵和冲水管(5)组合构成，所述脉冲水泵通过所述冲水管(5)连接于所述进水口(10)上。
3.如权利要求1所述的空气预热器，其特征在于，所述脉冲式冲水装置由水泵、脉冲电磁阀(9)和冲水管(5)组合构成，所述脉冲电磁阀(9)连通水泵和冲水管(5)，所述冲水管(5)的另一端与所述进水口(10)相连接。
4.如权利要求2或3所述的空气预热器，其特征在于，所述冲水管(5)的外表面环绕有冷却装置(7)
5.如权利要求4所述的空气预热器，其特征在于，所述冷却装置(7)为在所述冲水管(5)的外表面环绕有冷却水进水管(72)，冷却水进水管(72)的一端设置有冷却水进水口(70)，所述冷却水进水管(72)另一端连接冷却水出水管(74)，所述冷却水出水管(74)端部设置有冷却水出水口(70’)。
6.如权利要求1或2或3所述的空气预热器，其特征在于，所述脉冲式冲水装置的冲水频率为：每间隔5～30分钟喷水一次，每次喷水时间为1～5秒。
7.采用所述空气预热器的炭黑生产工艺，包括以下步骤：
1)空气和燃料在反应炉中燃烧，原料经雾化后喷入燃烧的火焰中，经高温热解生成炭黑；
2)将含有炭黑的烟气经急冷后送入空气预热器，由预热器进一步降温； 
8.3)经空气预热器降温后的烟气可再经后序换热器降温后送入袋滤器，分离出的炭黑送到造粒机中造粒，然后在干燥机中干燥；再经精处理后进入成品包装***；
其特征在于：
所述生产工艺还包括空气预热器的清洁步骤，所述清洁步骤为采用所述脉冲式进水装置向所述空气预热器主体(1)侧壁上相应于换热管(3)的下方设置的进水口(10)脉冲式进水。
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