一种含有二次燃烧氢气喷嘴的白炭黑燃烧炉的制作方法

本实用新型涉及白炭黑领域，尤其涉及一种含有二次燃烧氢气喷嘴的白炭黑燃烧炉。

背景技术：

气相白炭黑，粒径极小，比表面积大，具有优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，广泛应用于橡胶、胶黏剂、涂料、油漆、化妆品等工业领域。气相白炭黑的生产工艺为在氯硅烷（四氯化硅、三氯氢硅、甲基三氯硅烷）和天然气、氢气及空气一起反应生成气相白炭黑，hcl气体和水。由于燃烧反应是过量的空气环境下进行的，形成的hcl（氯化氢）气体能够连续地和剩余的氧气反应生成氯气和水。因而产生了有害的氯气副产物，反应式如下：

2hcl+½o2((cl2+h2o

然而，氯气是有害的副产物。氯气存在以下危害：

1、白炭黑产生的氯化氢需要通过水吸收，解析返回有机硅系统，有机硅系统对氯化氢的要求特别高。因为氯气的存在，为了保证氯化氢的纯度，只能降低氯化氢的吸收率，但还是会有部分氯气进入回收的氯化氢系统，降低氯化氢的品质。

2、目前处理氯气的方法是用氢氧化钠-硫代硫酸钠溶液进行淋洗，这样处理的方式消耗量大，处理成本高，且处理淋洗后的废水也很麻烦，处理成本高，蒸发后的废盐还有二次污染。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种含有二次燃烧氢气喷嘴的白炭黑燃烧炉。本实用新型在燃烧炉的中间段到出口段增设了氢气入口，在完成燃烧后补充氢气和空气进行二次燃烧，在低氧的条件下，通入氢气，将氯气还原成氯化氢，从而减少废气中的氯气含量，增加氯化氢的回收率和回收质量，减少后端处理成本。同时本实用新型在氢气喷嘴上进行了优化，让氢气直接通入均匀燃烧炉各角落，使得氢气与气体混合更加均匀。

本实用新型的具体技术方案为：一种含有二次燃烧氢气喷嘴的白炭黑燃烧炉，包括炉体，所述炉体的顶部设有原料和助燃空气进口，底部设有焚烧产物出口，所述焚烧产物出口与焚烧产物管道连通；炉体的侧壁上分别设有二次燃烧空气喷嘴和二次燃烧氢气喷嘴；所述二次燃烧空气接口和二次燃烧氢气接口分别与二次燃烧空气管道和二次燃烧氢气管道连通。

由于燃烧反应是过量的空气环境下进行的，形成的氯化氢气体能够连续地和剩余的氧气反应生成氯气和水。因而产生了有害的氯气副产物，不仅影响了氯化氢的回收率和回收质量，而且用氧化钠-硫代硫酸钠溶液淋洗不但产生了高额的运行成本还会产生二次污染。

本实用新型燃烧炉能够解决上述技术问题的原理为：在氧气含量接近于零的时候，补充氢气使其与氯气进一步燃烧产生氯化氢可以减少氯气的产生。

cl2+h2(2hcl

先通入氢气，将燃烧剩余的氧气先反应，在氧气控制在1.5%以下发生，但为了保证后面气体中不含氢气，因此要保证出口氧含量在0.5%以上。因此氢气的进料量需要进行调节，当出口气体中氧含量大于1.5%时，加大氢气的进料量，当出口气体中氧含量小于0.5%时，减少氢气的进料量，使得出口气体的氧含量控制在0.5%~1.5%，当出口气体中氧含量小于0.3%时，补充空气增加含氧量，保证后面系统的安全。

作为优选，所述二次燃烧空气喷嘴和二次燃烧氢气喷嘴的数量多个且在炉体侧壁不同高度上分布。

多个且不同炉体部位分布的二次燃烧空气喷嘴和二次燃烧氢气喷嘴可使气体混合更加均匀。

作为优选，所述包括与二次燃烧氢气管道连接的氮气管道。

氮气与氢气一同通入炉体内，起到保护作用。

作为优选，所述二次燃烧氢气管道上设有氢气进料调节阀；所述焚烧产物管道上设有出气氧分析仪，出气氧分析仪与氢气进料调节阀联控。

作为优选，所述炉体的顶部设有进气氧分析仪与氢气进料调节阀联控。

出气氧分析仪和进气氧分析仪和进一步实现氧含量的精确监控，其与氢气进料调节阀均为现有技术中可直接获得的装置。

作为优选，所述二次燃烧空气喷嘴和二次燃烧氢气喷嘴的数量分别为4-8个。

作为优选，所述出气氧分析仪和进气氧分析仪的数量分别为1-3个。

作为优选，所述二次燃烧空气喷嘴包括喷嘴管体，所述喷嘴管体内设有贯穿喷嘴管体长度方向的氢气通道；喷嘴管体横向设于炉体内且其出气端伸入至炉体中心。

为了更充分地进行二次燃烧，本实用新型在二次燃烧氢气喷嘴结构上进行了进一步优化，让氢气能氢气与燃烧气体能更好的混合，本实用新型的二次燃烧氢气喷嘴直接伸入燃烧炉的中心，让氢气在燃烧炉里往两边扩散，使得氢气与燃烧气充分接触。

作为优选，所述喷嘴管体外套设有夹套循环冷却水管，所述夹套循环冷却水管的进水口和出水口位于炉体外。

但为了防止氢气在进料过程中受热膨胀爆炸，在喷嘴外部通入冷却热水。

作为优选，所述二次燃烧空气喷嘴和二次燃烧氢气喷嘴分别位于炉体的对立侧或两种喷嘴在炉体高度方向上交错分布。

当炉体的对立两侧上均设有二次燃烧空气喷嘴和二次燃烧氢气喷嘴，且在每一侧上二次燃烧空气喷嘴和二次燃烧氢气喷嘴在高度方向上交错分布时，可使得氢气和空气进一步混合均匀。

与现有技术对比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型在燃烧炉的中间段到出口段增设了氢气入口，在完成燃烧后补充氢气和空气进行二次燃烧，在低氧的条件下，通入氢气，将氯气还原成氯化氢，从而减少废气中的氯气含量，增加氯化氢的回收率和回收质量，减少后端处理成本。同时本实用新型在氢气喷嘴上进行了优化，让氢气直接通入均匀燃烧炉各角落，使得氢气与气体混合更加均匀。

在实践中，本实用新型可从源头减少了氯气的产生，氯气产生量减少了90%，可以增加氯化氢的回收率和回收质量，减少后续处理成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的一种结构示意图；

图2是本实用新型二次燃烧氢气喷嘴的一种内部结构示意图；

图3是本实用新型实施例2的一种结构示意图。

附图标记为：炉体1，原料和助燃空气进口2，焚烧产物出口3，焚烧产物管道4，二次燃烧空气喷嘴5，二次燃烧氢气喷嘴6，二次燃烧空气管道7，二次燃烧氢气管道8，氮气管道9，氢气进料调节阀10，出气氧分析仪11，进气氧分析仪12，喷嘴管体13，氢气通道14，夹套循环冷却水管15，进水口16，出水口17。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述。在本实用新型中所涉及的装置、连接结构和方法，若无特指，均为本领域公知的装置、连接结构和方法。

实施例1

如图1所示：一种含有二次燃烧氢气喷嘴的白炭黑燃烧炉，包括炉体1，炉体的顶部设有原料和助燃空气进口2，底部设有焚烧产物出口3，所述焚烧产物出口与焚烧产物管道4连通；炉体的侧壁上分别设有6个二次燃烧空气喷嘴5和6个二次燃烧氢气喷嘴6；二次燃烧空气喷嘴和二次燃烧氢气喷嘴分别位于炉体的对立侧且在炉体侧壁上按高度依次分布。

所述二次燃烧空气接口和二次燃烧氢气接口分别与二次燃烧空气管道7和二次燃烧氢气管道8连通。其中二次燃烧氢气管道还与氮气管道9连通。二次燃烧氢气管道上设有氢气进料调节阀10；所述焚烧产物管道上设有2个出气氧分析仪11。炉体的顶部设有2个进气氧分析仪12，出气氧分析仪、进气氧分析仪与氢气进料调节阀联控。

如图2所示，所述二次燃烧空气喷嘴包括喷嘴管体13，所述喷嘴管体内设有贯穿喷嘴管体长度方向的氢气通道14；喷嘴管体横向设于炉体内且其出气端伸入至炉体中心。喷嘴管体外套设有夹套循环冷却水管15，夹套循环冷却水管的进水口16和出水口17位于炉体外。

本实施例燃烧炉的工作原理为：在氧气含量接近于零的时候，补充氢气使其与氯气进一步燃烧产生氯化氢可以减少氯气的产生。

cl2+h2(2hcl

先通入氢气，将燃烧剩余的氧气先反应，在氧气控制在1.5%以下发生，但为了保证后面气体中不含氢气，因此要保证出口氧含量在0.5%以上。因此氢气的进料量需要进行调节，当出口气体中氧含量大于1.5%时，加大氢气的进料量，当出口气体中氧含量小于0.5%时，减少氢气的进料量，使得出口气体的氧含量控制在0.5%~1.5%，当出口气体中氧含量小于0.3%时，补充空气增加含氧量，保证后面系统的安全。

实施例2

如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，炉体的对立两侧上均设有二次燃烧空气喷嘴和二次燃烧氢气喷嘴，且在每一侧上二次燃烧空气喷嘴和二次燃烧氢气喷嘴在高度方向上交错分布。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，所述二次燃烧空气喷嘴和二次燃烧氢气喷嘴的数量分别为5个，所述出气氧分析仪和进气氧分析仪的数量分别为1个。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，所述二次燃烧空气喷嘴和二次燃烧氢气喷嘴的数量分别为8个。所述出气氧分析仪和进气氧分析仪的数量分别为3个。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围。