年產(chǎn)6萬噸炭黑生產(chǎn)尾氣燃燒爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及年產(chǎn)6萬噸炭黑生產(chǎn)尾氣燃燒爐；由燃燒器、燃燒室前段和燃燒室后段三部分組成；燃燒器安裝于爐體前端，與燃燒室前段采用螺栓連接；燃燒室前段與燃燒室后段采用法蘭與螺栓的連接方式；燃燒室前段上設(shè)置尾氣進(jìn)口，燃燒室前段下面設(shè)置有前支座；燃燒室后段上設(shè)置有兩個防爆門；燃燒室后段側(cè)面設(shè)置有煙氣排出口，燃燒室后段下面設(shè)置有后支座；燃燒室前直徑小于燃燒室后段直徑。本設(shè)備已通過設(shè)計(jì)制造、運(yùn)輸安裝、調(diào)試運(yùn)行等各環(huán)節(jié)的實(shí)施驗(yàn)證，無論是生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量、以及能源消耗方面均達(dá)到6萬噸/年炭黑生產(chǎn)的工藝設(shè)計(jì)要求。
【專利說明】年產(chǎn)6萬噸炭黑生產(chǎn)尾氣燃燒爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及炭黑【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是6萬噸/年炭黑生產(chǎn)中尾氣燃燒爐的設(shè)備。其主要作用是將炭黑生產(chǎn)過程中排出的約240°C左右并含有2500?2950KJ/m3熱值的炭黑尾氣回收再利用，即經(jīng)尾氣燃燒爐燃燒后產(chǎn)生的1400°C煙氣作為炭黑生產(chǎn)的后續(xù)工藝設(shè)備滾筒式干燥機(jī)熱源，使其在炭黑生產(chǎn)過程中的能源消耗得到更加充分利用，既節(jié)能又環(huán)保。
【背景技術(shù)】
[0002]炭黑是現(xiàn)代國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的重要化工原料之一，廣泛用于橡膠、油墨、涂料、塑料及其他行業(yè)。尾氣燃燒爐是炭黑生產(chǎn)工藝過程中不可缺少的主要設(shè)備。目前炭黑生產(chǎn)的主要技術(shù)如下:
[0003](I)目前國內(nèi)炭黑生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)能大都在20000噸/年，而且最大規(guī)模不超過40000噸/年，與之相配套的尾氣燃燒爐熱負(fù)荷最大不超過2800xl04KJ/h，而這種爐型不能滿足6萬噸/年炭黑生產(chǎn)線的需要。目前我院已申請報(bào)批6萬噸/年炭黑生產(chǎn)工藝的專有技術(shù)，而能夠滿足6萬噸/年炭黑生產(chǎn)能力的尾氣燃燒爐在國內(nèi)尚無設(shè)計(jì)開發(fā)先例，為此我們設(shè)計(jì)新型尾氣燃燒爐與之炭黑生產(chǎn)工藝相適應(yīng)。
[0004](2)目前生產(chǎn)的炭黑尾氣燃燒爐，由于生產(chǎn)能力小，炭黑尾氣燃燒爐幾何尺寸大都
在φ 1 <13m, φ 2 <18m, φ 3 <22m, φ 4 <27m, L1 < 25m ；L2 < 6m。尾氣進(jìn)口 3 流通
截面?0.13m2,煙氣排出口流通截面?0.8m2。此爐型無法滿足6萬噸/年炭黑生產(chǎn)燃燒熱負(fù)荷的工藝要求。燃燒室前段與燃燒室后段采用的是焊接結(jié)構(gòu)，對于年生產(chǎn)能力的擴(kuò)大，增大燃燒熱負(fù)荷后爐體結(jié)構(gòu)尺寸相應(yīng)擴(kuò)大，仍然采用原來的焊接結(jié)構(gòu)會給設(shè)備的安裝、運(yùn)輸帶來一定的困難，因此在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上需進(jìn)行改進(jìn)。
[0005](3)對于現(xiàn)有的炭黑尾氣燃燒爐，由于燃燒室前段靠近火焰區(qū)和尾氣進(jìn)口，爐內(nèi)溫度高且流通截面小、流速快耐火材料易損壞，燃燒室前段容易損壞，但目前都是整體更換，燃燒室采用焊接結(jié)構(gòu)不便于分段檢修、維護(hù)，維修費(fèi)用較大。
[0006](4)目前尾氣燃燒爐的內(nèi)襯材料大多采用單層耐火澆注料，或采用內(nèi)層耐火磚外層隔熱澆注料內(nèi)砌外澆注結(jié)構(gòu)形式。采用單層耐火澆注料結(jié)構(gòu)，由于材料比重大會造成設(shè)備整體重量的增加。而采用內(nèi)砌外澆注結(jié)構(gòu)形式，由于外殼體為圓形砌磚需要采用楔形磚，這種楔形磚相比普通直形磚成本高，同時在制造過程中也給施工造成一定的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)6萬噸/年尾氣燃燒爐的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)要求，燃燒熱負(fù)荷4275*104KJ/h;煙氣流量24350Nm3/h，通過熱量計(jì)算、燃燒室容積熱強(qiáng)度計(jì)算并根據(jù)尾氣進(jìn)口和煙氣出口流速的要求確定其合理的結(jié)構(gòu)型式和外型尺寸。
[0008]本設(shè)備不僅是結(jié)構(gòu)尺寸的放大，設(shè)計(jì)過程中還涉及到設(shè)備結(jié)構(gòu)的整體剛度問題，設(shè)備加工制作的難易程度、整體設(shè)備的安裝運(yùn)輸、以及爐體澆注材料的選用和設(shè)備的維修和保養(yǎng)、等問題。根據(jù)多方研究，整體考慮，提出本實(shí)用新型的技術(shù)方案，并且在使用中達(dá)到了很好的效果。
[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0010]年產(chǎn)6萬噸炭黑生產(chǎn)尾氣燃燒爐，由燃燒器1、燃燒室前段2和燃燒室后段7三部分組成；燃燒器安裝于爐體前端，與燃燒室前段2采用螺栓連接；燃燒室前段2與燃燒室后段7采用法蘭與螺栓的連接方式；燃燒室前段2上設(shè)置尾氣進(jìn)口 3，燃燒室前段2下面設(shè)置有前支座10 ;燃燒室后段7上設(shè)置有兩個防爆門6 ;燃燒室后段7側(cè)面設(shè)置有煙氣排出口12，燃燒室后段7下面設(shè)置有后支座11 ;燃燒室前2直徑小于燃燒室后段直徑。
[0011]所述燃燒爐的各部件以米計(jì)的尺寸如下:
[0012]φ I;燃燒室前段高強(qiáng)耐火澆注料內(nèi)直徑2?2.4;
[0013]φ 2..燃燒室前段爐體金屬外殼直徑2.5?2.8 ;
[0014]φ 35燃燒室后段高強(qiáng)耐火澆注料內(nèi)直徑2.8?3.2 ;
[0015]φ 4；燃燒室后段爐體金屬外殼直徑3.2?3.5 ;
[0016]L1:燃燒室前段爐體長度2.5?3.5;
[0017]L2:燃燒室后段爐體長度6?10。
[0018]在燃燒爐內(nèi)層設(shè)置有兩層耐火材料層。
[0019]所述的煙氣排出口為橢圓形。
[0020]本實(shí)用新型說明如下:
[0021](I)根據(jù)工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)備工藝計(jì)算，包括熱量計(jì)算、燃燒室容積熱強(qiáng)度計(jì)算、煙氣出口流速計(jì)算；分析計(jì)算結(jié)果；預(yù)測燃燒情況和火焰長度；確定設(shè)備各功能段長度和直徑。
[0022](2)根據(jù)分析結(jié)果和各功能段尺寸，綜合考慮加工、運(yùn)輸、維修等問題，確定設(shè)備各功能段結(jié)構(gòu)、材料、連接及密封形式。
[0023](3)6萬噸/年尾氣燃燒爐整體采用金屬材料殼體內(nèi)襯耐火澆注料的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)工藝要求分別選用二種不同的耐火澆注料，針對爐體內(nèi)溫度較高內(nèi)層選用高強(qiáng)耐火澆注料，這類材料耐火度高、抗侵蝕、抗沖刷、體積穩(wěn)定性好，耐火度> 1790°C。外層采用輕質(zhì)隔熱澆注料，這類材料導(dǎo)熱系數(shù)小，KKKTC熱面導(dǎo)熱系數(shù)為0.45 (ff/m.K),可降低爐體對外散熱起到環(huán)保節(jié)能效果。而且這種材料體積密度小，可減少設(shè)備重量，降低制造成本。
[0024](4)燃燒室前段與后段由原來的焊接結(jié)構(gòu)修改為法蘭、螺栓連接結(jié)構(gòu)此結(jié)構(gòu)便于生產(chǎn)廠家制造加工，同時為設(shè)備的運(yùn)輸、安裝提供了方便。
[0025](5)燃燒室前段與燃燒器和尾氣進(jìn)口相連接，相對溫度較高，由于尾氣進(jìn)口流速較快，爐內(nèi)耐火澆注料受到?jīng)_刷相對燃燒室后段更易損壞，采用法蘭、螺栓連接結(jié)構(gòu)更便于維修和更換，同時還可降低成本。
[0026]本設(shè)備已通過設(shè)計(jì)制造、運(yùn)輸安裝、調(diào)試運(yùn)行等各環(huán)節(jié)的實(shí)施驗(yàn)證，無論是生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量、以及能源消耗方面均達(dá)到6萬噸/年炭黑生產(chǎn)的工藝設(shè)計(jì)要求，而設(shè)備造價(jià)和占地僅相當(dāng)于4萬噸/年炭黑尾氣燃燒爐。目前本設(shè)備在國內(nèi)蘇州寶化炭黑有限公司6萬噸/年炭黑生產(chǎn)線上正常運(yùn)行近一年，達(dá)到預(yù)期效果。
[0027]效益成果比較表:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.年產(chǎn)6萬噸炭黑生產(chǎn)尾氣燃燒爐，其特征是由燃燒器(I)、燃燒室前段(2)和燃燒室后段(7)三部分組成；燃燒器安裝于爐體前端，與燃燒室前段(2)采用螺栓連接；燃燒室前段(2)與燃燒室后段(7)采用法蘭與螺栓的連接方式；燃燒室前段(2)上設(shè)置尾氣進(jìn)口(3)，燃燒室前段(2)下面設(shè)置有前支座(10);燃燒室后段(7)上設(shè)置有兩個防爆門(6);燃燒室后段(7)側(cè)面設(shè)置有煙氣排出口(12)，燃燒室后段(7)下面設(shè)置有后支座(11);燃燒室前(2)直徑小于燃燒室后段直徑；所述燃燒爐的各部件以米計(jì)的尺寸如下:Φ15燃燒室前段高強(qiáng).火澆注料內(nèi)1:?徑2~2.4;Φ2:燃燒室段爐體金屬外殼直徑2.5~2.8:Φ3:燃燒室13段強(qiáng)耐火澆注料內(nèi)亙徑2.8~3.2;Φ 4:燃燒室后段爐體金屬外殼直徑3.2~3.5;LI；燃燒室.段爐體長度2.5~3.5;L2:燃燒室后段爐體K度6~IOc
2.如權(quán)利要求1所述的燃燒爐，其特征是在燃燒爐內(nèi)層設(shè)置有兩層耐火材料層。
3.如權(quán)利要求1所 述的燃燒爐，其特征是所述的煙氣排出口為橢圓形。
【文檔編號】F23G7/06GK203549852SQ201320680353
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】毛志棟, 袁櫻, 考連郡, 徐曉媛, 王洪玲 申請人:天津市化工設(shè)計(jì)院