專利名稱：炭黑煙氣余熱回收工藝及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)廢熱的回收利用工藝及設(shè)備，具體涉及炭黑制造技術(shù)領(lǐng)域的一種炭黑煙氣余熱回收工藝及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在炭黑生產(chǎn)工藝中，由空氣預(yù)熱器處輸出的炭黑煙氣溫度一般在450°C 650°C 之間，而其后續(xù)進(jìn)入的袋濾器可承受的溫度上限一般在280°C左右，故而，在炭黑煙氣進(jìn)入 袋濾器之前，通常需要對其進(jìn)行降溫處理。傳統(tǒng)的降溫工藝主要為霧化水噴入冷卻方式，但 這種工藝通常會增加炭黑煙氣中水蒸氣含量，既造成后續(xù)設(shè)備被腐蝕的危險(xiǎn)，也使大量的 資源被浪費(fèi)。為此，業(yè)界又發(fā)展出了其它多種工藝，其中典型的一種是以在線余熱鍋爐等設(shè)備 回收炭黑煙氣中的余熱。這種工藝在使炭黑煙氣降溫的同時(shí)，還可使炭黑煙氣中的大量熱 能得以回收利用，且降低后續(xù)設(shè)備腐蝕的危險(xiǎn)程度，符合經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的要求。目前公知的在 線余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)形式如

圖1 2所示，其包括帶一鍋殼1和復(fù)數(shù)根由金屬材料制成的換 熱管2，換熱管2設(shè)置于鍋殼1內(nèi)，并與炭黑煙氣輸送管道連通，鍋殼1上設(shè)置水和/或蒸汽 出、入口(圖中未示出)，工作時(shí)，水或水蒸氣由水和/或蒸氣入口輸入鍋殼1內(nèi)，炭黑煙氣 由換熱管2首端輸入(流向A)，并加熱鍋殼1內(nèi)的水或蒸汽，而后從換熱管尾端輸出，經(jīng)加 熱后的水或蒸氣再由水和/或蒸汽出口輸出。然而，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，上述在線余熱鍋爐 在使用初期，生產(chǎn)情況基本符合其設(shè)計(jì)能力，但其后不久即通常會出現(xiàn)生產(chǎn)能力急劇下降 等狀況，其原因可能在于，輸入鍋殼內(nèi)的水或水蒸氣的溫度一般在130 190°C左右，使換 熱管本體21內(nèi)壁表面211與炭黑煙氣接觸區(qū)域的溫度在220°C以下，低于炭黑煙氣的結(jié)露 點(diǎn)(250°C )，使炭黑煙氣在換熱管內(nèi)壁上形成厚度逐漸增加的炭黑粘壁層3，而該炭黑粘壁 層的絕熱性能(絕熱系數(shù)0. 023)甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于保溫纖維(絕熱系數(shù)0. 09)，這就導(dǎo)致炭黑 煙氣無法與鍋殼中的水或水蒸氣進(jìn)行充分換熱，即，使炭黑煙氣中的余熱不能得到充分回 收，惡化了后部設(shè)備的工作環(huán)境，對炭黑的連續(xù)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。雖然造成上述問題的緣 由已經(jīng)被揭示，但迄今為止，業(yè)界尚未發(fā)展出有效的方法解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種炭黑煙氣余熱回收工藝及系統(tǒng)，其可有效減輕或消除 炭黑煙氣在換熱管內(nèi)壁上的結(jié)垢現(xiàn)象，提升炭黑煙氣余熱的回收效率，增強(qiáng)炭黑生產(chǎn)線的 運(yùn)行穩(wěn)定性，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種炭黑煙氣余熱回收工藝，采用將炭黑煙氣通過主要由復(fù)數(shù)根換熱管道構(gòu)成的 換熱系統(tǒng)的方式，實(shí)現(xiàn)炭黑煙氣中余熱的回收利用，其特征在于，在換熱管道外壁上覆設(shè)至 少一熱阻薄層，使換熱管道內(nèi)壁與炭黑煙氣接觸區(qū)域的溫度保持在200°C 400°C之間。具體而言，所述換熱管道包括換熱管道本體，所述熱阻薄層設(shè)置于換熱管道本體外壁上，且其與水或蒸氣接觸一側(cè)表面和與換熱管道本體外壁接觸一側(cè)表面的溫差在20°C 以上。所述熱阻薄層與水或蒸氣接觸一側(cè)表面和與換熱管道本體外壁接觸一側(cè)表面的 溫差在20 50°C。所述熱阻薄層由聚四氟乙烯、搪瓷材料或有機(jī)硅涂層中的一種或一種以上組成。一種炭黑煙氣余熱回收系統(tǒng)，包括復(fù)數(shù)根換熱管道，其特征在于，所述的換熱管道 外壁上覆設(shè)有至少一熱阻薄層，該熱阻薄層可使換熱管道內(nèi)壁與炭黑煙氣接觸區(qū)域的溫度 保持在250°C 300°C之間。進(jìn)一步地講，所述換熱管道包括換熱管道本體，所述熱阻薄層設(shè)置于換熱管道本 體外壁上，且其與水或蒸氣接觸一側(cè)表面和與換熱管道本體外壁接觸一側(cè)表面的溫差在 20°C以上。所述熱阻薄層與水或蒸氣接觸一側(cè)表面和與換熱管道本體外壁接觸一側(cè)表面的 溫差在20 50°C。所述熱阻薄層由聚四氟乙烯、搪瓷材料或有機(jī)硅涂層中的一種或一種以上組成。所述的復(fù)數(shù)根換熱管道平行分布于一封閉殼體中，各換熱管道兩端分別與炭黑煙
氣輸送設(shè)備連通，且該殼體上還設(shè)置至少一水和/或蒸汽入口以及至少一水和/或蒸汽出□。針對應(yīng)用于炭黑制造技術(shù)領(lǐng)域中的現(xiàn)有在線鍋爐的缺陷，本案發(fā)明人經(jīng)長期研究 和實(shí)踐，以一種本領(lǐng)域技術(shù)人員意想不到的方法，即，采用在換熱管道外壁上人為增加一熱 阻薄層的方式，使換熱管道本體內(nèi)壁與炭黑煙氣接觸區(qū)域的溫度保持在200°C以上，尤其是 在250°C 300°C之間，以延緩或制止換熱管道中結(jié)炭污垢的形成，并保持換熱管道的換熱 性能，從而提升炭黑煙氣余熱的回收效率，增強(qiáng)炭黑生產(chǎn)線的運(yùn)行穩(wěn)定性。本發(fā)明中熱阻薄層采用具有一定導(dǎo)熱性能，但傳熱系數(shù)較小的材料，如耐高溫的 有機(jī)硅涂層材料、聚合物材料、陶瓷復(fù)合材料或金屬_非金屬復(fù)合材料等制成，并以使換熱 管管壁溫差在50 120°C為佳。又及，該熱阻薄層的厚度可根據(jù)所選材料的導(dǎo)熱性能具體 而定，但以能承受220 250°C溫度為前提。本發(fā)明在僅對現(xiàn)有炭黑煙氣余熱回收裝置，如在線鍋爐等的結(jié)構(gòu)作很小幅度的調(diào) 整的基礎(chǔ)上，即有效消除炭黑煙氣在換熱設(shè)備中的炭黑粘壁掛灰現(xiàn)象，大幅提升了炭黑煙 氣余熱的回收效率，有效增強(qiáng)了炭黑生產(chǎn)線的運(yùn)行穩(wěn)定性，不僅成本低廉，且可為炭黑制造 廠家?guī)盹@著的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明還可被廣泛應(yīng)用于其它煙氣余熱的回收處理工藝中，并 產(chǎn)生良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種在線余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中換熱管經(jīng)長時(shí)間使用后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中炭黑煙氣余熱回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是應(yīng)用于圖3所示炭黑煙氣余熱回收系統(tǒng)中的一種換熱管的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖。
具體實(shí)施例方式如圖3所示，本實(shí)施例涉及的是一種安裝在炭黑生產(chǎn)線上的在線余熱鍋爐，其設(shè) 置在空氣預(yù)熱器和袋濾器之間。該在線余熱鍋爐包括鍋殼1、復(fù)數(shù)根由金屬材料制成的火管 2 (即，換熱管道)、前煙箱3和后煙箱4，鍋殼1設(shè)置于前煙箱3和后煙箱4之間，火管2沿 水平方向(當(dāng)然，若采用立式鍋爐，火管也可為垂直設(shè)置)平行分布于鍋殼1內(nèi)，且其兩端 與炭黑煙氣輸送管線連通，鍋殼1的頂部設(shè)有一個(gè)以上的蒸汽入口，且鍋殼上還設(shè)置一個(gè) 以上的蒸汽出口，該蒸汽入口和蒸汽入口與外設(shè)蒸汽輸送管道連通。如圖4所示，上述火管2包括火管本體，火管本體外壁表面21上可覆設(shè)一有機(jī)硅 涂層材料7，該有機(jī)硅涂層材料可使火管本體內(nèi)壁表面22與炭黑煙氣相接觸區(qū)域的溫度保 持在200°C以上，優(yōu)選的，在200 400°C之間，進(jìn)一步優(yōu)選的，在250 300°C之間。在進(jìn)行炭黑生產(chǎn)的過程中，溫度約為540 630°C的炭黑煙氣經(jīng)前煙箱3輸入換熱 管2，并經(jīng)火管與由蒸氣入口處輸入鍋殼1內(nèi)的溫度較低(如150 190°C)的蒸汽充分換 熱，而后經(jīng)后煙箱4輸出，此時(shí)炭黑煙氣的溫度基本在380 400°C左右，而經(jīng)加熱后的蒸汽 則由鍋殼1上的蒸汽出口輸出，以供后續(xù)利用。在上述換熱過程中，因有機(jī)硅涂層材料作為緩沖地帶的存在，使火管外壁和內(nèi)壁 之間可產(chǎn)生較大的溫差(如20 30°C、50 60°C，或者更大的溫差范圍)。當(dāng)火管內(nèi)通以 炭黑煙氣時(shí)，最初直接與火管內(nèi)壁接觸的極少一部分炭黑煙氣雖然可能降溫至250°C以下 并結(jié)露，但其后火管內(nèi)壁表面處溫度即可迅速達(dá)到250°C以上，并自此維持在該溫度左右或 在該溫度以上，故火管內(nèi)壁上幾乎不會形成炭黑粘壁掛灰層，或，充其量僅能形成幾乎不影 響火管換熱性能的極薄炭黑粘壁層，且隨著炭黑生產(chǎn)線的持續(xù)運(yùn)行，炭黑煙氣在火管內(nèi)壁 上炭黑繼續(xù)粘壁掛灰的幾率幾乎為零，如此，不僅可保證在線余熱鍋爐可具有持續(xù)良好的 換熱效率，并使炭黑生產(chǎn)線具有更為穩(wěn)定的運(yùn)行性能。上述熱阻薄層亦可選用聚合物材料、陶瓷復(fù)合材料或金屬_非金屬復(fù)合材料等材 質(zhì)，其厚度可根據(jù)所選材料的導(dǎo)熱性能、炭黑生產(chǎn)線的類型等具體而定。本發(fā)明可被廣泛應(yīng)用于煙氣類余熱的回收處理工藝中，并產(chǎn)生良好的社會和經(jīng)濟(jì) 效益。上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人 士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明 精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種炭黑煙氣余熱回收工藝，采用將炭黑煙氣通過主要由復(fù)數(shù)根換熱管道構(gòu)成的換熱系統(tǒng)的方式，實(shí)現(xiàn)炭黑煙氣中余熱的回收利用，其特征在于，在換熱管道外壁上覆設(shè)至少一熱阻薄層，使換熱管道內(nèi)壁與炭黑煙氣接觸區(qū)域的溫度保持在200℃～400℃之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭黑煙氣余熱回收工藝，其特征在于，所述換熱管道包括換 熱管道本體，所述熱阻薄層設(shè)置于換熱管道本體外壁上，且其與水或蒸氣接觸一側(cè)表面和 與換熱管道本體外壁接觸一側(cè)表面的溫差在20°C以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的炭黑煙氣余熱回收工藝，其特征在于，所述熱阻薄層與水或 蒸氣接觸一側(cè)表面和與換熱管道本體外壁接觸一側(cè)表面的溫差在20 50°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的炭黑煙氣余熱回收工藝，其特征在于，所述導(dǎo)熱薄層 由聚四氟乙烯、搪瓷材料或有機(jī)硅涂層中的一種或一種以上組成。
5.一種炭黑煙氣余熱回收系統(tǒng)，包括復(fù)數(shù)根換熱管道，其特征在于，所述的換熱管道外 壁上覆設(shè)有至少一熱阻薄層，該熱阻薄層可使換熱管道內(nèi)壁與炭黑煙氣接觸區(qū)域的溫度保 持在250°C 300°C之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的炭黑煙氣余熱回收系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱管道包括換 熱管道本體，所述熱阻薄層設(shè)置于換熱管道本體外壁上，且其與水或蒸氣接觸一側(cè)表面和 與換熱管道本體外壁接觸一側(cè)表面的溫差在20°C以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的炭黑煙氣余熱回收系統(tǒng)，其特征在于，所述熱阻薄層與水 或蒸氣接觸一側(cè)表面和與換熱管道本體外壁接觸一側(cè)表面的溫差在20 50°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的炭黑煙氣余熱回收系統(tǒng)，其特征在于，所述熱阻薄層由聚 四氟乙烯、搪瓷材料或有機(jī)硅涂層中的一種或一種以上組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的炭黑煙氣余熱回收系統(tǒng)，其特征在于，所述的復(fù)數(shù)根換熱管 道平行分布于一封閉殼體中，各換熱管道兩端分別與炭黑煙氣輸送設(shè)備連通，且該殼體上 還設(shè)置至少一水和/或蒸汽入口以及至少一水和/或蒸汽出口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種炭黑煙氣余熱回收工藝及系統(tǒng)。本發(fā)明采用將炭黑煙氣通過主要由復(fù)數(shù)根換熱管道構(gòu)成的換熱系統(tǒng)的方式，實(shí)現(xiàn)炭黑煙氣中余熱的回收利用，其特征在于，在換熱管道外壁上覆設(shè)至少一熱阻薄層，使換熱管道內(nèi)壁表面與炭黑煙氣相接觸區(qū)域的溫度保持在一定值以上(如200℃)。本發(fā)明在僅對現(xiàn)有炭黑煙氣余熱回收裝置，如在線鍋爐等的結(jié)構(gòu)作很小幅度的調(diào)整的基礎(chǔ)上，即有效消除炭黑煙氣在換熱設(shè)備中的炭黑粘壁掛灰現(xiàn)象，大幅提升了炭黑煙氣余熱的回收效率，有效增強(qiáng)了炭黑生產(chǎn)線的運(yùn)行穩(wěn)定性，不僅成本低廉，且可為炭黑制造廠家?guī)盹@著的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明還可被廣泛應(yīng)用于其它煙氣余熱的回收處理工藝中，并產(chǎn)生良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號F28F19/02GK101806556SQ20101014631
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者王進(jìn)興 申請人:蘇州寶化炭黑有限公司