一种防止积碳的炭黑原料油预热系统的制作方法

本申请涉及炭黑生产，具体涉及一种防止积碳的炭黑原料油预热系统。

背景技术：

1、在炭黑生产过程中，需要对炭黑原料油进行预热。炭黑原料油预热通常在原料油预热器中进行，通过锅炉侧流入的高温炭黑烟气与低温原料油进行热交换，实现对原料油的预热。余热锅炉侧流出的炭黑烟气为480-600℃，从原料油槽流出的原料油温度为80～110℃，经过预热后，原料油温度升温至220～280℃，提高原料油温度有利于原料油雾化，可以提高炭黑品质与收率，但温度太高会使得原料油气化导致流量波动，致使生产过程不稳定。由于后续气固分离工序采用滤袋分离模式，而滤袋耐温极限为312℃，因此完成热量交换的炭黑烟气需通过喷人二次急冷水将温度控制到265～285℃。

2、现有的原料油预热系统如图1所示，在原料油预热过程中，由于余热锅炉的烟气出口端与所述原料油预热器的烟气入口端之间有一缩口段，导致炭黑烟气进入原料油预热器时流通截面逐渐扩大，炭黑烟气流速逐渐放慢，从而易在原料油预热器上形成积碳，由于炭黑层具有隔热特性，降低了原料油预热器的传热效率，导致预热后的原料油温度只能达到160～180℃，满足不了工艺要求。同时现有的原料油预热器内列管数量较多，导致弯管数量较多，而列管间弯头会增加原料油压力，导致原料油泵压力过高，影响正常使用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种防止积碳的炭黑原料油预热系统，能够有效减少原料油列管上的积碳，提升炭黑热烟气与原料油的换热效率，减少二次急冷水使用量，降低主袋烟气负荷，有效延长滤袋的使用寿命，实现节能降耗的作用。

2、本发明采取的技术方案是：一种防止积碳的炭黑原料油预热系统，包括余热锅炉、原料油预热器、滤袋、前置二次急冷水枪和后置二次急冷水枪；所述余热锅炉、原料油预热器和滤袋依次连通，炭黑烟气从余热锅炉进入原料油预热器，再进入滤袋进行过滤；所述余热锅炉的烟气出口端与所述原料油预热器的烟气入口端之间有一缩口段，所述原料油预热器内阵列设置有原料油列管，相邻的原料油列管之间通过弯管连接；所述前置二次急冷水枪设置在靠近原料油预热器的烟气入口端，用于向原料油预热器内喷入雾化形态的急冷水；所述后置二次急冷水枪设置在原料油预热器和滤袋之间。

3、进一步地，所述前置二次急冷水枪环绕所述原料油预热器的壳体表面间隔均匀地呈圆周状设置；所述一次急冷水枪的喷射角度为15～30°。

4、进一步地，所述原料油预热器预热器内的弯管数量为80～150根。

5、进一步地，还包括吹扫装置，所述吹扫装置包括喷头和吹扫管道，所述喷头设置在靠近原料油预热器的烟气出口端，所述吹扫管道一端与所述喷头连接，另一端与所述滤袋连接，将经过滤袋过滤的炭黑烟气吹入原料油预热器对原料油列管进行扫吹。

6、进一步地，所述喷头设置有多列，每列喷头均环绕所述原料油预热器的壳体表面间隔均匀地呈圆周状设置。

7、进一步地，所述吹扫管道上还设置有加热器，由滤袋过滤的炭黑烟气经过加热器加热升温后，再由喷头吹入原料油预热器。

8、进一步地，位于首尾两端的原料油列管上均设置有阀门。

9、本发明的有益效果在于：

10、(1)本发明在原料油预热器的烟气入口端，即原料油列管前端增设前置二次急冷水枪，将部分二次急冷前置到原料油预热器前段，通过前置二次急冷水枪将雾化形态的急冷水喷入原料油预热器内；一方面，由于在密闭环境下，温度越低，气压越低，因此喷入雾化形态的急冷水后，原料油预热器内部的压力减小，另外急冷水气化为水蒸汽同样提高了烟气压力，使得从余热锅炉侧流入的炭黑烟气流速增大，炭黑烟气流速越大，越不易产生积碳；另一方面，急冷水气化为水蒸汽可对炭黑烟气进行水洗，使得炭黑烟气中的炭黑凝结成块并掉落在原料油预热器的前端，进一步减少列管处的积碳，从而提升原料油预热器的使用效率以及原料油预热温度满足工艺需要，提升了炭黑产品收率与质量；

11、(2)本发明一方面将前置二次急冷水枪的喷射角度设置为15～30°，使得雾化形态的急冷水偏向原料油列管喷射，对原料油列管形成一定的吹扫作用，另一方面还将经过滤袋装置过滤的炭黑尾气吹入原料油预热器中对原料油列管进行扫吹，过滤后的炭黑烟气中炭黑含量显著减少，不会在列管上产生二次积碳，同时过滤后的烟气仍具有一定温度，不会与原料油列管发生二次换热，从而不会影响原料油的预热温度；

12、(3)由于原料油预热器换热效率提高，炭黑烟气的大部分热量用于进行与原料油的热交换，从而可减少二次急冷水总使用量，节约的炭黑生产用水；另一方面，减少急冷水量可使炭黑尾气热值提高，可以增加发电量，从而起到了节能降耗增加效益的作用；

13、(4)二次急冷水的使用量下降，还能减轻滤袋装置负荷，从而延长滤袋的使用寿命，节约生产成本；本发明在确保预热效果的前提下适当减少了原料油列管间的弯管数量，避免原料油泵压力过高，影响正常使用。

技术特征：

1.一种防止积碳的炭黑原料油预热系统，其特征在于，包括余热锅炉、原料油预热器、滤袋、前置二次急冷水枪和后置二次急冷水枪；所述余热锅炉、原料油预热器和滤袋依次连通，炭黑烟气从余热锅炉进入原料油预热器，再进入滤袋进行过滤；所述余热锅炉的烟气出口端与所述原料油预热器的烟气入口端之间有一缩口段，所述原料油预热器内阵列设置有原料油列管，相邻的原料油列管之间通过弯管连接；所述前置二次急冷水枪设置在靠近原料油预热器的烟气入口端，用于向原料油预热器内喷入雾化形态的急冷水；所述后置二次急冷水枪设置在原料油预热器和滤袋之间。

2.根据权利要求1所述的一种防止积碳的炭黑原料油预热系统，其特征在于，所述前置二次急冷水枪环绕所述原料油预热器的壳体表面间隔均匀地呈圆周状设置；所述前置二次急冷水枪的喷射角度为15～30°。

3.根据权利要求1所述的一种防止积碳的炭黑原料油预热系统，其特征在于，所述原料油预热器预热器内的弯管数量为80～150根。

4.根据权利要求2所述的一种防止积碳的炭黑原料油预热系统，其特征在于，还包括吹扫装置，所述吹扫装置包括喷头和吹扫管道，所述喷头设置在靠近原料油预热器的烟气出口端，所述吹扫管道一端与所述喷头连接，另一端与所述滤袋连接，将经过滤袋过滤的炭黑烟气吹入原料油预热器对原料油列管进行扫吹。

5.根据权利要求4所述的一种防止积碳的炭黑原料油预热系统，其特征在于，所述喷头设置有多列，每列喷头均环绕所述原料油预热器的壳体表面间隔均匀地呈圆周状设置。

6.根据权利要求5所述的一种防止积碳的炭黑原料油预热系统，其特征在于，所述吹扫管道上还设置有加热器，由滤袋过滤的炭黑烟气经过加热器加热升温后，再由喷头吹入原料油预热器。

7.根据权利要求1～6任一权利要求所述的一种防止积碳的炭黑原料油预热系统，其特征在于，位于首尾两端的原料油列管上均设置有阀门。

技术总结
本申请涉及一种防止积碳的炭黑原料油预热系统，包括余热锅炉、原料油预热器、滤袋、一次急冷水枪和二次急冷水枪；余热锅炉、原料油预热器和滤袋依次连通，余热锅炉的烟气出口端与所述原料油预热器的烟气入口端之间有一缩口段，所述原料油预热器内阵列设置有原料油列管，相邻的原料油列管之间通过弯管连接；前置二次急冷水枪设置在靠近原料油预热器的烟气入口端，用于向原料油预热器内喷入雾化形态的急冷水；后置二次急冷水枪设置在原料油预热器和滤袋之间。本发明能够有效减少原料油列管上的积碳，提升炭黑热烟气与原料油的换热效率，减少二次急冷水使用量，实现节能降耗的作用，并有效延长滤袋的使用寿命。

技术研发人员：袁俊飞,程峰,金爱剑,张文,杨海侠,刘晓彬
受保护的技术使用者：唐山黑猫炭黑有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14