反應爐的火焰調節裝置的製作方法
2023-04-26 01:53:01 1
專利名稱：反應爐的火焰調節裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及反應爐的火焰調節裝置，更詳細說就是不必增大反應爐的捕集設備，也可以增產相同品質的炭黑的反應爐的火焰調節裝置。
背景技術：
下面，對通常被廣泛應用的反應爐中製造炭黑的製造方法加以簡要說明，向橫向設置的反應爐內導入原料碳氫化合物、燃料用碳氫化合物以及燃料用空氣，並在反應爐內使燃料用碳氫化合物燃燒，利用這時所產生的燃燒熱，將原料碳氫化合物進行熱分解，從而生成炭黑粒子，通過對其燃燒及分解生成混合物噴灑冷卻液而被驟冷，以停止分解反應，並機械地捕集在燃燒分解廢氣中浮遊的炭黑。
另外，為了不增加反應爐的大小而使炭黑增產，首先，必須增加原料用碳氫化合物的單位時間內的導入量，這時，為了得到與增產前品質相同的產品，必須維持反應爐的炭黑的生成部分的溫度與增產前的溫度相同。
但是，若要維持相同溫度就要補充必須的不足部分的熱量，因此，就必須增加向反應爐的燃料用碳氫化合物以及空氣的導入量，由此，確實可以增加相同品質的炭黑單位時間內的生產量，但燃燒廢氣量也隨之增加，因此，所生成的炭黑的捕集就變得困難。所以，該方法就存在必須擴大或增設捕集設備的制約。
針對上述方法的制約問題，可以將燃燒用空氣的溫度預熱至更高溫度，或者在燃燒用空氣中添加氧氣，由此能夠增加單位空氣內的原料投入量。
但是，這種情況下，燃燒用空氣的預熱溫度上升，就會有耐熱上的限度。也就是，一般來說若考慮到傳統的反應爐的噴燒部和燃燒部的耐熱結構，則耐火磚等的材料在一定溫度以上則有產生問題的可能性，因而在將燃燒用空氣的預熱溫度升高上也存在界限。
發明內容
因此，本發明鑑於上述問題，其目的在於提供反應爐的火焰調節裝置，其設有可控制內層的內部燃燒火焰的形狀的旁通部、和可調節通過該旁通部的空氣量的開關調節機構，由此就可以通過控制燃燒火焰的形狀來提高燃料的燃燒效率，並且可以保護燃燒部內壁的耐火物不被火焰損害。
為實現上述目的，本發明的反應爐的火焰調節裝置，其特徵在於，具有旁通部，被貫穿設置於上述反應爐的內層(インナ部)的內部，可通過部分被預熱的空氣；以及開關調節機構，其調節流入上述旁通部的空氣量，從而保護燃燒部的內壁不被高溫損害並調節火焰的長度。
發明的效果根據本發明的反應爐的火焰調節裝置，其設有可控制內層的內部燃燒火焰的形狀的旁通部、以及可以調節通過該旁通部的空氣量的開關調節機構，由此可以通過控制燃燒火焰的形狀來提高燃料的燃燒效率，並可保護燃燒部內壁的耐火物不被火焰損害。
圖1是本發明較佳實施方式的反應爐的簡要結構圖。
圖2是本發明較佳實施方式的反應爐的火焰調節裝置的放大剖面圖。
圖3是本發明較佳實施方式的反應爐的火焰調節裝置的側視圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖來說明本發明的較佳實施方式。
圖1是本發明較佳實施方式的反應爐的簡要結構圖，圖2是本發明較佳實施方式的反應爐的火焰調節裝置的放大剖面圖，圖3是本發明較佳實施方式的反應爐的火焰調節裝置的側視圖。
如圖1所示，反應爐1是由包括燃料噴燒器102的內層100、進行燃料燃燒的燃燒部200、設有原料噴燒器310的狹道部300、急冷和捕集炭黑的反應部400。反應部後邊圖中沒有示出。
這裡，橫向延伸的內層100，其外壁通常由鋼鐵構成，而與高溫空氣接觸的內壁是安裝有耐熱金屬板110的絕熱結構，內層100前面部的中心設有，在耐熱金屬管內被常溫空氣所保護，並具有內裝著重質碳氫油(15℃下比重大於等於0.98)的噴霧嘴的燃料噴燒器102。而且，燃料噴燒器102被設置成相對於後述的火焰保持部150，可在大致0～200mm範圍內在反應爐1前面前後移動，並可根據液體燃料的種類等進行控制。
而且，在與內層100垂直狀態下，設有與其內部相連通的空氣導入管104，將已被高溫空氣預熱器(圖未示)預熱了的空氣導入其內部。空氣導入管104由於流動著高溫空氣，使用的是例如SUS304以上的耐熱金屬材料。
在這樣的內層100的內部，根據本發明的特徵，如圖2及圖3所示，設有旁通部130，可使已被預熱了的空氣的一部分流入，以保護燃燒部200的內壁不受高溫侵害，並可調節火焰的長度；以及可以適當開關旁通部130入口的開關調節機構140。
旁通部130被形成在內層100的耐熱金屬板110、和內殼120之間，該內殼120被螺栓及螺母所連結在耐熱金屬板100上，並被配置在貫穿其中央的位置。
而且，開關調節機構140能調節旁通部130的開度，從而使被導入內層100的內部的空氣的10～50％流入，形成沿著燃燒部200的內壁流動的狀態，在內層100的前面一側突出設有螺母支架142，在該螺母支架142上穿插設有多個可水平移動的螺紋軸144，在各個螺紋軸144的一端，設有圓周大小與旁通部130圓周大小相同的環狀開關部件148。
而且，設有開關部件148的螺紋軸144的另一端，設有使旋轉更容易的旋轉手柄146。
另一方面，內層100的出口側設有火焰保持部150，其有利於使從燃料噴燒器102噴射的液體燃料200完全燃燒，且可防止火焰的不發火。
由耐火磚材質構成的火焰保持部150，設有作為媒介的平板160，在該平板160上形成有與旁通部130相連通、並沿圓周方向呈等間隔狀形成的旁通孔162。
而且，在火焰保持部150，形成有噴燒孔152，其可向火焰保持部150的內部中央噴出燃料噴燒器102的火焰；以及擴張孔154，在與噴燒孔152形成臺階的狀態下出口側被擴張，從而可防止火焰的不發火。
噴燒孔152的口徑被設置成，以投入反應爐1中的空氣量的70％為基準，火焰保持部150前後的差壓大致為100～200mm H2O，最好為150mm H2O，擴張孔154的內徑被設計成比噴燒孔152的口徑大出約20mm。
另一方面，燃燒部200被設計成，其入口比燃料噴燒器102的最大噴霧直徑稍大，由最初的圓筒形狀起從入口開始傾斜5～10°，且與狹道部300相連。狹道部300至少留有100mm以上的平行部，而連接在反應部400上。而且，狹道部300上設有原料噴燒器310，並可根據所製造的炭黑來選擇原料。
反應部400從狹道部300起向出口側變得狹窄，在反應部400，可以根據所製造的炭黑品質來選擇原料油的噴霧位置，並從圓周方向多處噴霧原料油，再通過高溫燃燒氣體將其熱分解。
下面，說明上述那樣結構的反應爐1的火焰調節裝置的較佳實施方式的作用。
其特徵在於，在本反應爐中，作為燃料用碳氫化合物，還可使用各種蒸餾分解或者改質油及其殘油雜酚油、焦油分解油中，特別是重質碳氫油(15℃比重大於0.98)。
因此，向反應爐1內導入原料用碳氫化合物與燃料用碳氫化合物以及燃燒用空氣，通過燃燒燃料用碳氫化合物，利用所產生的燃燒熱使原料用碳氫化合物熱分解，從而生成炭黑，再進行急冷、捕集。
若根據本發明進行詳述，則，將熱分解之後的生成混合物的溫度通過冷卻液的直接噴灑，使其急冷至900℃，通過與該急冷液的熱交換，使導入反應爐1內的燃燒用空氣的溫度預熱到750℃，並使該預熱的空氣量的大約10％經由被流量控制的旁通部130流入，所流入的空氣沿著燃燒部200的內壁層流，由此而形成能夠防止燃燒部200的內壁受到高溫損傷的保護層，進而也控制了燃燒火焰的形狀。這裡，燃燒火焰的形狀控制，是如下述那樣進行的，即，通過操作者轉動旋轉手柄146，沿著螺母支架142被水平移動的螺紋軸144與設於螺紋軸144一端的開關部件148，控制旁通部130的入口的開度，由此若使旁通部130的流入空氣量增加而使空氣過剩率降低，則火焰的長度變長，在燃燒部的出口完成燃燒。與此相對應，若減少旁通部130的流入空氣量來提高空氣過剩率，則火焰變短，接近噴燒孔152而完成燃燒。這時，作為燃料而使用的液體燃料與氣體燃料不同，根據油進行噴霧後的油滴狀態的不同其燃燒速度也有相當的不同。特別是，中質油的情況下，由於也有噴霧油滴變大的情況，燃燒速度減慢。將中質油作為燃料使用的情況下，為了使燃燒時所產生的輻射熱有效地作用於原料油的熱分解，可調整旁通的空氣量、調整燃料油燃燒的空氣過剩率，使火焰的形狀為在原料油噴霧位置附近完成燃燒，從而有效地將輻射熱作用在熱分解上的狀態。
而且，殘留的主流預熱空氣，通過向燃燒部200的軸向中心部流動，通過火焰保持部150的噴燒孔152和擴張孔154，使從燃料噴燒器102中噴射出的中質液體燃料在燃燒部200燃燒，生成理論平均火焰溫度在1900℃以下的燃燒氣體，與燃燒部200相連接的反應部400中，與軸向呈直角噴霧的原料碳氫化合物在反應部400的中心帶被熱分解而生成炭黑，然後通過常規方法對生成的炭黑進行冷卻、捕集。
因此，本發明通過對火焰調節，不必使燃料及空氣量增加，就可以增產出與以往品質相同的炭黑。
以上的內容，只不過是以本發明較佳實施方式為例，本發明可以在不超過權利要求範圍所揭示的本發明的範圍內進行各種變化及修改。
權利要求
1.反應爐的火焰調節裝置，其特徵在於，包括旁通部，被貫穿設置於上述反應爐的內層的內部，並可通過一部分被預熱的空氣；以及開關調節機構，其調節流入上述旁通部的空氣量，從而保護燃燒部的內壁不受高溫損害，並調節火焰的長度。
2.如權利要求1所述的反應爐的火焰調節裝置，其特徵在於，上述開關調節機構包括突出設置在上述內層前面一側的螺母支架、被插入到上述螺母支架並能水平移動的螺紋軸、固定在上述螺紋軸一端的環狀的開關部件。
3.如權利要求2所述的反應爐的火焰調節裝置，其特徵在於，在設有上述開關部件的上述螺紋軸的另一端上還設有旋轉手柄。
4.如權利要求1所述的反應爐的火焰調節裝置，其特徵在於，在上述旁通部的出口一側，還包含火焰保持部，其可幫助將從燃料噴燒器噴射出的液體燃料在上述燃燒部完全燃燒，防止火焰的不發火。
5.如權利要求4所述的反應爐的火焰調節裝置，其特徵在於，上述火焰保持部包括噴燒孔，其將形成有與上述旁通部相連通的旁通孔的平板作為媒介而設置，並向內部中央噴出上述燃料噴燒器的火焰；以及擴張孔，其與上述噴燒孔形成臺階，且出口一側被擴張。
6.如權利要求4所述的反應爐的火焰調節裝置，其特徵在於，上述火焰保持部由耐火磚材質構成。
全文摘要
本發明提供反應爐的火焰調節裝置，其設有可以在內部中控制燃燒火焰的形狀的旁通部、以及可以調節通過該旁通部的空氣量的開關調節機構，由此，提供控制燃燒火焰的形狀，在提高燃料燃燒效率的同時，還可以保護燃燒部內壁的耐火物不受火焰侵害，本發明是反應爐的火焰調節裝置，其具備旁通部，其被形成為貫穿上述反應爐的內部，且可通過一部分預熱的空氣；以及開關調節機構，其可調節流入上述旁通部的空氣量，保護燃燒部的內壁不受高溫侵害，並可調節火焰的長度。
文檔編號F23L3/00GK1858494SQ200510091618
公開日2006年11月8日 申請日期2005年8月11日 優先權日2005年5月2日
發明者宮島信夫, 李忠熙, 李賢載, 金彬豪, 崔錫敬 申請人:東洋制鐵化學株式會社