RU171876U1 - DEVICE FOR COOLING A TECHNOGO-GAS-MIXTURE AND AIR HEATING - Google Patents

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к производству технического углерода и предназначена для охлаждения техуглеродогазовой смеси, поступающей на улавливание и нагрев воздуха низкого давления, используемого для горения.Предлагаемое устройство для охлаждения техуглеродогазовой смеси и нагрева воздуха низкого давления включает две параллельно установленные трубные ветви, каждая из которых состоит из трех коаксиально расположенных вертикальных труб - наружной, промежуточной и внутренней, и отличается тем, что установлены переходы между внутренней и наружной трубой в каждой трубной ветви, а также переход между наружными трубами и переход между промежуточными трубами, причем к внешним стенкам промежуточных труб, внутренним и внешним стенкам внутренних труб приварены на небольшом расстоянии друг от друга плоские пластины под углом к вертикальной оси, а на внешних стенках наружных труб установлена теплоизоляция.The proposed utility model relates to the production of carbon black and is intended for cooling a carbon black mixture supplied to capture and heat the low pressure air used for combustion. The proposed device for cooling a carbon black gas mixture and heating the low pressure air includes two parallel pipe branches, each of which consists of of three coaxial vertical pipes - external, intermediate and internal, and differs in that the transitions are installed between the inner and outer pipes in each pipe branch, as well as the transition between the outer pipes and the transition between the intermediate pipes, moreover, to the outer walls of the intermediate pipes, the inner and outer walls of the inner pipes, flat plates are welded at a small distance from each other, at an angle to the vertical axis, and thermal insulation is installed on the outer walls of the outer pipes.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к технике подогрева/охлаждения и может быть использована в производстве технического углерода.The proposed utility model relates to a heating / cooling technique and can be used in the production of carbon black.

Широко известны в производстве технического углерода системы рекуперативного подогрева воздуха, в которых тепло переходит непрерывным потоком от высокотемпературной среды (техуглеродогазовой смеси) к нагреваемой среде (воздуху) через металлические стенки труб рекуператора.Recuperative air heating systems are widely known in the production of carbon black in which heat is transferred in a continuous stream from a high-temperature medium (carbon black gas mixture) to a heated medium (air) through the metal walls of the heat exchanger pipes.

Так, известна система рекуперативного подогрева воздуха, включающая два последовательно расположенных по ходу движения аэрозоля трубчатых рекуператора (патент на полезную модель RU 32871). Первый по ходу трубчатый рекуператор состоит из прямоточной и противоточной секций. Холодный воздух подается противотоком во входной патрубок 2-го трубчатого рекуператора, из которого трубопроводом направляется на вход прямоточной секции первого рекуператора. С выхода прямоточной секции воздух по трубопроводу поступает на вход противоточной секции. Серьезным недостатком этого типа подогревателей является периодическое забивание труб техуглеродом.For example, a recuperative air heating system is known, including two tubular recuperators successively arranged along the aerosol (patent for utility model RU 32871). The first tubular recuperator along the way consists of a direct-flow and counter-current sections. Cold air is supplied countercurrently to the inlet pipe of the 2nd tubular heat exchanger, from which it is piped to the inlet of the direct-flow section of the first heat exchanger. From the outlet of the direct-flow section, air is piped to the inlet of the counter-current section. A serious drawback of this type of heaters is the periodic clogging of pipes with carbon black.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является система подогрева воздуха, включающая два последовательно расположенных по ходу движения высокотемпературного аэрозоля рекуператора, первый из которых выполнен в виде трубчатого рекуператора, а второй рекуператор типа «труба в трубе» состоит из трех коаксиально расположенных труб, образующих три полости. По наружной кольцевой полости движется воздух, предварительно подогреваемый перед подачей в трубчатый рекуператор 1-ой ступени, по средней полости - высокотемпературный сажегазовый аэрозоль, по внутренней - воздух для сжигания топлива в камере обогрева сушильного барабана (патент на полезную модель RU 52851, прототип).Closest to the proposed device is an air heating system, including two successively arranged high-temperature aerosol recuperator, the first of which is made in the form of a tubular recuperator, and the second recuperator of the pipe-in-pipe type consists of three coaxially arranged pipes forming three cavities. Air moves through the outer annular cavity, preheated before being fed to the first stage tubular recuperator, high-temperature soot-gas aerosol in the middle cavity, and air for burning fuel in the drying drum heating chamber along the inner cavity (utility model patent RU 52851, prototype).

Недостатком известной системы является недостаточная эффективность и экономичность.A disadvantage of the known system is the lack of efficiency and profitability.

Целью технического решения является значительное снижение расхода воды в производстве технического углерода и повышение эффективности производства в целом.The purpose of the technical solution is to significantly reduce water consumption in the production of carbon black and increase production efficiency in general.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство для охлаждения техуглеродогазовой смеси и нагрева воздуха низкого давления включает две параллельно установленные трубные ветви, каждая из которых состоит из трех коаксиально расположенных вертикальных труб - наружной, промежуточной и внутренней, и отличается тем, что установлены переходы между внутренней и наружной трубами в каждой трубной ветви, а также переход между наружными трубами и переход между промежуточными трубами, причем к внешним стенкам промежуточных труб, внутренним и внешним стенкам внутренних труб приварены на небольшом расстоянии друг от друга плоские пластины под углом к вертикальной оси, а на внешних стенках наружных труб установлена теплоизоляция.This goal is achieved in that the proposed device for cooling a carbon black gas mixture and heating low-pressure air includes two parallel pipe branches, each of which consists of three coaxial vertical pipes - external, intermediate and internal, and is characterized in that the transitions between the internal and the outer pipes in each pipe branch, as well as the transition between the outer pipes and the transition between the intermediate pipes, and to the outer walls of the intermediate pipes, in flat plates are welded to the inner and outer walls of the inner tubes at a small distance from each other at an angle to the vertical axis, and thermal insulation is installed on the outer walls of the outer tubes.

Отличительными особенностями предлагаемого решения являются:Distinctive features of the proposed solution are:

- в каждой трубной ветви внутренняя и наружная трубы соединены переходом;- in each pipe branch, the inner and outer pipes are connected by a transition;

- установлен переход между наружными трубами;- set the transition between the outer pipes;

- установлен переход между промежуточными трубами;- the transition between the intermediate pipes is installed;

- приварены плоские пластины на небольшом расстоянии друг от друга под углом к вертикальной оси к внешним стенкам промежуточных труб, внутренним и внешним стенкам внутренних труб;- flat plates are welded at a small distance from each other at an angle to the vertical axis to the outer walls of the intermediate pipes, the inner and outer walls of the inner pipes;

- на внешних стенках наружных труб установлена теплоизоляция.- thermal insulation is installed on the outer walls of the outer pipes.

Предлагаемое устройство для охлаждения техуглеродогазовой смеси и нагрева воздуха низкого давления схематично представлено на фиг.The proposed device for cooling a carbon black gas mixture and heating low-pressure air is shown schematically in FIG.

Устройство содержит две трубные ветви, каждая из которых состоит из трех коаксиально расположенных вертикальных труб: наружных 1, промежуточных 2 и внутренних 3. Трубы соединены между собой переходами: 4 - переходы между внутренней и наружной трубами в каждой трубной ветви, 5 - переход между промежуточными трубами, 6 - переход между наружными трубами. Техуглеродогазовая смесь поступает в устройство через входной патрубок 7 и направляется в коллектор через выходной патрубок 8. Воздух поступает в устройство через входной патрубок 9 и направляется в реактор через выходной патрубок 10. Для увеличения поверхности нагрева воздуха к внешним стенкам труб 2 и внутренним стенкам труб 3 приварены на небольшом расстоянии друг от друга плоские пластины 11 под углом к вертикальной оси. Для увеличения поверхности снижения охлаждения техуглеродогазовой смеси на внешней поверхности труб 3 также приварены пластины 11 под углом к вертикальной оси. На внешних стенках наружных труб 1 установлена теплоизоляция 12.The device contains two pipe branches, each of which consists of three coaxially located vertical pipes: external 1, intermediate 2 and internal 3. The pipes are interconnected by transitions: 4 - transitions between the inner and outer pipes in each pipe branch, 5 - transition between the intermediate pipes, 6 - the transition between the outer pipes. The carbon black gas mixture enters the device through the inlet pipe 7 and is directed to the collector through the outlet pipe 8. Air enters the device through the inlet pipe 9 and is sent to the reactor through the outlet pipe 10. To increase the surface of heating the air to the outer walls of the pipes 2 and the inner walls of the pipes 3 flat plates 11 are welded at a small distance from each other at an angle to the vertical axis. To increase the surface to reduce the cooling of the carbon black mixture on the outer surface of the pipes 3, plates 11 are also welded at an angle to the vertical axis. Thermal insulation 12 is installed on the outer walls of the outer pipes 1.

В устройстве применяется противоточная схема охлаждения техуглеродогазовой смеси и нагреваемого воздуха низкого давления. Техуглеродогазовая смесь через входной патрубок 7 поступает снизу в промежуточную трубу 2 первой ветви устройства, передает свое тепло стенкам и пластинам внутренней трубы 3, проходит в верхнюю часть и по переходу 5 переходит в следующую ветвь. Затем техуглеродогазовая смесь опускается вниз по промежуточной трубе 2 второй ветви устройства и направляется через выходной патрубок 8 в коллектор и далее в циклон и/или рукавный фильтр. Воздух низкого давления через входной патрубок 9 поступает в верхнюю часть внутренней трубы 3 второй ветви устройства, спускается вниз, забирая тепло с внутренней стенки и пластин, затем через переход 4 попадает в наружную трубу 1, поднимается вверх и через переход 6 между наружными трубами подается в соседнюю ветвь. Там воздух опускается вниз и через переход 4 направляется во внутреннюю трубу 3 первой ветви устройства. Далее нагретый воздух через выходной патрубок 10 подается на горение в реактор или топку.The device uses a countercurrent cooling scheme for the carbon black gas mixture and low-pressure heated air. The carbon black gas mixture through the inlet pipe 7 enters from below into the intermediate pipe 2 of the first branch of the device, transfers its heat to the walls and plates of the inner pipe 3, passes to the upper part and passes to the next branch through transition 5. Then the carbon black gas mixture is lowered down the intermediate pipe 2 of the second branch of the device and sent through the outlet pipe 8 to the collector and then to the cyclone and / or bag filter. Low pressure air through the inlet pipe 9 enters the upper part of the inner pipe 3 of the second branch of the device, goes down, taking heat from the inner wall and plates, then through the transition 4 it enters the outer pipe 1, rises and through the transition 6 between the outer pipes adjacent branch. There, the air goes down and through the transition 4 is sent to the inner pipe 3 of the first branch of the device. Next, heated air through the outlet pipe 10 is fed to the combustion in the reactor or furnace.

При объеме техуглеродогазовой смеси 30700 м³/час и температуре на входе 600-650°С, устройство обеспечивает нагрев 14400 нм³/час воздуха низкого давления от 30-40°С до 250-300°С. При этом температура техуглеродогазовой смеси снижается до 230-250°С.When the volume of the carbon black gas mixture is 30700 m ³ / h and the inlet temperature is 600-650 ° C, the device provides heating for 14400 nm ³ / h of low-pressure air from 30-40 ° C to 250-300 ° C. In this case, the temperature of the carbon black gas mixture decreases to 230-250 ° C.

Использование предлагаемого устройства позволяет устанавливать его непосредственно после реактора получения технического углерода перед циклоном и/или рукавным фильтром, применяя таким образом схему производства без использования трубчатых рекуператоров и холодильников для охлаждения техуглеродогазовой смеси перед улавливанием.Using the proposed device allows you to install it directly after the reactor for producing carbon black in front of the cyclone and / or bag filter, thus applying the production scheme without the use of tubular heat exchangers and refrigerators for cooling the carbon black mixture before collection.

Внедрение данного устройства существенно сокращает затраты на воду (по сравнению с прототипом на 80-90%), исключает дополнительное дорогостоящее оборудование и, таким образом, повышает эффективность производства в целом.The introduction of this device significantly reduces water costs (compared with the prototype by 80-90%), eliminates additional expensive equipment and, thus, increases production efficiency as a whole.

Claims (1)

Устройство для охлаждения техуглеродогазовой смеси и нагрева воздуха низкого давления, включающее две параллельно установленные трубные ветви, каждая из которых состоит из трех коаксиально расположенных вертикальных труб - наружной, промежуточной и внутренней, отличающееся тем, что установлены переходы между внутренней и наружной трубами в каждой трубной ветви, а также переход между наружными трубами и переход между промежуточными трубами, причем к внешним стенкам промежуточных труб, внутренним и внешним стенкам внутренних труб приварены на небольшом расстоянии друг от друга плоские пластины под углом к вертикальной оси, а на внешних стенках наружных труб установлена теплоизоляция.A device for cooling a carbon black and gas mixture and heating low-pressure air, including two parallel pipe branches, each of which consists of three coaxial vertical pipes - external, intermediate and internal, characterized in that the transitions between the inner and outer pipes in each pipe branch are established as well as the transition between the outer pipes and the transition between the intermediate pipes, moreover, to the outer walls of the intermediate pipes, the inner and outer walls of the inner pipes Rena at a small distance from each other by flat plate at an angle to the vertical axis, and on the outer walls of the outer tubes installed insulation.

Images