一種炭黑造粒乾燥系統以及炭黑生產系統的製作方法

2023-05-06 23:19:51 1

本實用新型涉及炭素製備領域，具體而言，涉及一種炭黑造粒乾燥系統以及炭黑生產系統。

背景技術：

碳黑又名炭黑，是一種無定形碳。輕、松而極細的黑色粉末，表面積非常大，範圍從10—3000m2/g，是含碳物質(煤、天然氣、重油、燃料油等)在空氣不足的條件下經不完全燃燒或受熱分解而得的產物。

現有的炭黑製備一般為天然氣高溫裂解生成炭黑，生成炭黑的副產物水蒸氣以及氧氣依然具有很高的溫度，具有很高的熱量，一般工業直接將其排除或用作其他加熱。製備炭黑的過程中所需的熱量不變，需要不斷的增加能量，增加了能量的損耗，進而增加了生產成本，造成能量的浪費。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種炭黑造粒乾燥系統，輔料製備與主料運輸同時進行，節約了生產時間、節約了輔料的用量，利用尾氣的餘熱進行乾燥炭黑粒，節約能源。

本實用新型的另一目的在於提供一種炭黑生產系統，通過該生產系統能夠大幅度的減少能耗，節約資源，進而節約生產成本。

本實用新型的實施例是這樣實現的：

一種炭黑造粒乾燥系統，其包括輔料製備系統、主料運輸系統、造粒設備、利用尾氣進行乾燥的乾燥系統。輔料製備系統以及主料運輸系統均與造粒設備的進料口通過管道連接。造粒設備的出料口與乾燥系統連通。

在本實用新型較佳的實施例中，上述輔料製備系統包括粘結劑製備裝置。粘結劑製備裝置包括用於儲存粘結劑粉末的粘結劑罐、用於混合軟水與粘結劑粉末的第一混合罐、用於輸送軟水的軟水泵以及用於輸送軟水與粘結劑粉末的混合物的粘結劑泵。粘結劑罐的出料口和軟水泵均與第一混合罐的進料口連通。第一混合罐的出料口與粘結劑泵連通，粘結劑泵與造粒設備的進料口通過管道連接。

在本實用新型較佳的實施例中，上述輔料製備系統還包括添加劑製備裝置。添加劑製備裝置包括用於儲存添加劑粉末的添加劑罐、用於混合軟水與添加劑粉末的第二混合罐、用於輸送軟水與添加劑粉末的混合物的添加劑泵。添加劑罐的出料口和軟水泵均與第二混合罐的進料口連通，第二混合罐的出料口與添加劑泵連通，添加劑泵與造粒設備通過管道連接。

在本實用新型較佳的實施例中，上述主料運輸系統包括用於分離炭黑粉末與雜質氣體的旋風分離器、用於儲存炭黑粉末的儲存罐。旋風分離器的出料口與儲存罐的進料口連通，儲存罐的出料口與造粒設備的進料口連通。

在本實用新型較佳的實施例中，上述主料運輸系統還包括氣密閥、輸送機。輸送機的進料口與儲存罐的出料口通過設置有氣密閥的管道連接，輸送機的出料口與造粒設備的進料口連通。

在本實用新型較佳的實施例中，上述乾燥系統包括用於乾燥炭黑粒的乾燥設備。乾燥設備的進料口與造粒設備的出料口連通。

在本實用新型較佳的實施例中，上述乾燥設備包括尾氣燃燒爐乾燥機。造粒設備的出料口與乾燥機的進料口連通。尾氣燃燒爐的進料口通入尾氣以及燃料，尾氣燃燒爐的出氣口與乾燥機的進氣口連通。

在本實用新型較佳的實施例中，上述乾燥機包括迴旋乾燥機本體以及乾燥機火箱。乾燥機火箱套設於迴旋乾燥機本體外，造粒設備的出料口與迴旋乾燥機本體連通，尾氣燃燒爐的出氣口與乾燥機火箱連通。

在本實用新型較佳的實施例中，上述乾燥系統還包括用於回收尾氣中炭黑粉末的回收裝置。回收裝置與乾燥機火箱的出汽口連通。

一種炭黑生產系統，其包括上述炭黑造粒乾燥系統。

本實用新型實施例的有益效果是：本實用新型的炭黑造粒乾燥系統通過運輸主料的同時在線製備輔料，提升了輔料對主料的粘接、填充等作用，提升了輔料的性能，進一步提升了炭黑粒的質量。乾燥系統充分利用生產炭黑粉末以及收集炭黑粉末過程中剩餘的尾氣的熱量對造粒完成的炭黑粒進行烘乾，降低了烘乾炭黑粒所需的能耗，節約了能源。輔料製備、主料運輸、造粒、烘乾同時進行，縮短了炭黑粒生產步驟，節約了生產時間，進而節約了生產成本。炭黑生產系統中利用上述的炭黑造粒乾燥系統時，能夠大量的節約能源以及時間，便於工業應用。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的炭黑造粒乾燥系統的流程示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的旋風分離器的結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例提供的造粒設備的結構示意圖；

圖4為本實用新型實施例提供的乾燥機的結構示意圖。

圖標：100-炭黑造粒乾燥系統；200-輔料製備系統；300-主料運輸系統；400-造粒設備；500-乾燥系統；210-粘結劑製備裝置；211-粘結劑罐；213-第一混合罐；212-第一軟水泵；214-第一軟水管；215-粘結劑泵；220-添加劑製備裝置；221-添加劑罐；223-第二混合罐；222-第二軟水泵；225-添加劑泵；216-第二軟水管；310-旋風分離器；320-儲存罐；311-葉片；312-儲存區；313-出料口；314-頂部出口；315-旋風筒體；330-輸送機；340-氣密閥；410-攪拌槳；420-切割刀；430-出料口；510-尾氣燃燒爐；520-乾燥機；521-乾燥機火箱；522-迴旋乾燥機本體。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本實用新型的範圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語「第一」、「第二」、「第三」等僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「設置」、「連通」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

下面結合附圖，對本實用新型的一些實施方式作詳細說明。在不衝突的情況下，下述的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

如圖1所示，本實施例提供一種炭黑造粒乾燥系統100，其包括輔料製備系統200、主料運輸系統300、造粒設備400、利用尾氣進行乾燥的乾燥系統500。輔料製備系統200以及主料運輸系統300均與造粒設備400的進料口通過管道連接。造粒設備400的出料口與乾燥系統500連通。

輔料製備系統200包括粘結劑製備裝置210，粘結劑製備裝置210包括用於儲存粘結劑粉末的粘結劑罐211、用於混合軟水與粘結劑粉末的第一混合罐213、用於輸送軟水的第一軟水泵212。粘結劑罐211的出料口與第一混合罐213的進料口連通，能夠將粘結劑粉末輸送進入第一混合罐213內。第一軟水泵212通過第一軟水管214與第一混合罐213的進料口連通，能夠輸送軟水進入第一混合罐213內。粘結劑粉末與軟水在第一混合罐213內進行攪拌並混合均勻。

當需要製備粘結劑時，開啟第一軟水泵212以及第一混合罐213，從而能夠立即現時地製備具有粘性的粘結劑，避免了粘結劑放置時間過長而使得其粘性下降從而導致的不能與炭黑粉末緊密黏結在一起形成炭黑粒，也避免了形成的炭黑粒過於鬆散或容易破裂。同時，在粘結劑不能過量不能使用完的時候，關閉第一混合罐213的攪拌功能，第一混合罐213還可以作為臨時儲蓄具有粘性的粘結劑的儲物罐。減少了設備的數量，節約了空間以及生產成本。

需要說明的是，第一混合罐213的數量可以根據生產需求進行調整，可以為1個也可為多個。在本實施例中，為了防止第一混合罐213不能正常運行進而影響造粒乾燥系統500的運行，設置2個第一混合罐213。

進一步地，粘結劑製備裝置210還包括用於輸送軟水與粘結劑粉末的混合物的粘結劑泵215。粘結劑泵215與造粒設備400的進料口通過管道連接。由於粘結劑粉末與軟水混合後具有粘性，其流動性降低，因此為了保證粘結劑能夠順利輸送至造粒設備400處，使用粘結劑泵215為輸送粘結劑提供動力。需要說明的是粘結劑泵215的數量可以根據生產需求選擇其型號、規格以及數量。

優選地，為了保證粘結劑的性能，在將粘結劑輸送到造粒設備400的管道上設置一個閥門(圖未示)以及一個監測點(圖未示)。當監測點檢測的粘結劑不符合要求，通過信號傳送到中控系統(圖未示)，通過中控系統控制該閥門關閉，防止不符合要求的粘結劑進入造粒設備400。保證炭黑粒的質量，減少了反覆檢測的步驟。

如圖1所示，輔料製備系統200還包括添加劑製備裝置220。添加劑製備裝置220包括用於儲存添加劑粉末的添加劑罐221、用於混合軟水與添加劑粉末的第二混合罐223以及第二軟水泵222。添加劑罐221的出料口與第二混合罐223的進料口連通，將添加劑粉末輸送到第二混合罐223中。第二軟水泵222與第二混合罐223的進料口連通，將軟水輸送到第二混合罐223中。添加劑粉末與軟水在第二混合罐223中攪拌並混合均勻，現時製備幫助炭黑成粒添加劑。

現時製備添加劑的好處是，保證了添加劑的性能，避免與軟水混合後的添加劑放置時間過久，而降低其幫助炭黑粉末成粒的性能。同時，可以根據生產需求進行製備添加劑，避免了生產多餘的添加劑，進而節約了生產成本。同時，若有少量添加劑剩餘時，關閉第二混合罐223的攪拌功能，第二混合罐223還可作為臨時儲蓄添加劑的儲物罐，進一步地減少了設備的數量。

需要說明的是，第二軟水泵222和第一軟水泵212可以是同一個輸送泵也可為兩個不同的輸送泵。同時，第二混合罐223的數量也可根據生產需求進行增加或減少。本實施例中第二混合罐223的數量為2，多設置一個第二混合罐223是為了避免有一個第二混合罐223不能正常運行時，能夠保證造粒乾燥系統500的正常運行。

進一步地，添加劑製備裝置220還包括用於輸送軟水和添加劑粉末的混合物的添加劑泵225。添加劑泵225與與造粒設備400的進料口通過管道連接。添加劑粉末與軟水混合後流動性降低，因此，為了保證添加劑能夠順利輸送至造粒設備400處，使用添加劑泵225為輸送添加劑提供動力。需要說明的是添加劑泵225的數量可以根據生產需求選擇其型號、規格以及數量。

優選地，為了保證通入造粒設備400的添加劑的性能良好，在添加劑泵225與造粒設備400之間設置有閥門和監測點，以便於檢測到添加劑性能不符合要求時，中控系統控制閥門關閉，進而保障了添加劑的性能以及數量，提升了炭黑粒的質量。

進一步地，造粒設備400通過第二軟水管216與第一軟水泵212連接，使得軟水能夠進入造粒設備400，進而將添加劑、炭黑粉末、添加劑混合攪拌均勻。同時，為了保證通入造粒設備400的軟水的量適當，在第二軟水管216上設置有閥門以及監控軟水流量的監控點。通過監控點監控軟水的流量，當流量過大時，通過中控系統控制閥門關閉，縮小流量。當流量過小是，通過中控系統控制閥門打開，增大流量。

主料運輸系統300包括用於分離炭黑粉末與雜質氣體的旋風分離器310、用於儲存炭黑粉末的儲存罐320。旋風分離器310的出料口與儲存罐320的進料口連通，儲存罐320的出料口與造粒設備400的進料口連通。

參見圖2，含有雜質氣體的炭黑粉末通入到旋風分離器310中，氣流受導向葉片311的導流作用而產生強烈旋轉，氣流沿筒體呈螺旋形向下進入旋風筒體315，密度大炭黑粉末在離心力作用下被甩向器壁，並在重力作用下，沿筒壁下落流出旋風管排塵口至設備底部儲存區312，從設備底部的出料口313流出。而進入到儲存罐320中。而旋轉的氣流在旋風分離器310的筒體內收縮向中心流動，向上形成二次渦流經導氣管流經設備頂部出口314流出。雜質氣體內還含有部分的炭黑粉末，優選地，將雜質氣體再被通入到前工序對炭黑粉末進行收集，減少炭黑粉末的浪費。

主料輸送系統還包括輸送機330，將儲存罐320內的炭黑粉末輸送到造粒設備400內進行造粒。每次加入到造粒設備400內的炭黑粉末要符合生產需求，如果直接將儲存罐320內的炭黑粉末通入到造粒設備400內，生產得到的炭黑粒可能不符合要求。設置輸送機330，通過設置輸送機330的速率，控制輸送進入造粒設備400的炭黑粉末的數量。

炭黑粉末顆粒較細，在旋風分離器310內分離後不能快速沉澱下來，同時質量過少便輸送炭黑粉末，不利於後續造粒。同時，炭黑粉末容易洩漏，進而造成炭黑粉末的浪費。

為了解決上述問題，本實施例在輸送機330的進料口與儲存罐320的出料口之間的管路上設置有氣密閥340以及監控點。監控點監控儲存罐320炭黑粉末的重量，當重量達到設定值時，中控系統控制氣密閥340打開，將儲存罐320內的炭黑粉末輸送到輸送機330內，輸送機330將其輸送到造粒設備400內，進行造粒。

參見圖3，炭黑粉末、粘結劑、添加劑在造粒設備400的攪拌槳410的作用下混合均勻並通過切割刀420將混合成團或塊的黏稠漿液進行切割，得到炭黑粒。炭黑粒在離心力的作用下被甩入到造粒設備400的出料口430，進而被輸送出造粒設備400。

參見圖1，乾燥系統500包括用於乾燥炭黑粒的乾燥設備。乾燥設備的進料口與造粒設備400的出料口430連通。造粒完成後的炭黑粒被輸送到乾燥設備內進行乾燥得到去溼的炭黑粒。

乾燥設備包括尾氣燃燒爐510和乾燥機520，尾氣燃燒爐510的進料口通入燃料、空氣以及具有一定熱量的尾氣，尾氣燃燒爐510的出氣口與乾燥機520連通。上述三者在尾氣燃燒爐510進行燃燒得到高溫、具有大量熱量的氣體，具有大量熱量的氣體通過管路進入到乾燥機520內，對炭黑粒進行乾燥。

參見圖4，乾燥機520包括乾燥機火箱521以及迴旋乾燥機本體522。乾燥機火箱521套設於迴旋乾燥機本體522外，造粒設備400的出料口430與迴旋乾燥機本體522連通，尾氣燃燒爐510的出氣口與乾燥機火箱521的進氣口連通。具有大量熱量的氣體內含有許多雜質，因此乾燥機520採用套筒式結構進行乾燥避免炭黑粒被雜質汙染，保證了炭黑粒的質量。同時，乾燥機520的本體採用迴旋式，保證了迴旋乾燥機本體522內的炭黑粒受熱均勻，乾燥程度一致。

優選地，乾燥系統500還包括回收乾燥氣體中炭黑粉末的回收裝置(圖未示)，回收裝置與乾燥機火箱521的出氣口連通。經過乾燥後的氣體的溫度下降，具有的能量降低，其水蒸氣直接被排除，而其餘的氣體被通入到前工序再次對氣體內含有的炭黑粉末進行收集。

優選地，在輸送尾氣、空氣、燃料的管路上均設置有監控點以及閥門，便於自動化控制該系統，在保證炭黑粒乾燥的基礎上儘可能節約燃料。

本實施例中，炭黑造粒乾燥系統的操作方法及原理：

通過將製備得到的炭黑粉末通入到旋風分離器中，將具有一定重量的炭黑粉末沉積到儲蓄罐內，而其餘的氣體則回到炭黑粉末收集工序，對氣體內未沉積的炭黑粉末進行再次收集。沉積到儲蓄罐內的炭黑粉末達到一定的重量氣密閥打開，炭黑粉末被輸送機輸送到造粒設備內進行造粒。同時，將軟水通過第一軟水泵輸送到第一混合罐內與從粘結劑罐內輸送而來的粘結劑粉末混合均勻，通過粘結劑泵將粘結劑輸送到造粒設備內。同時，將軟水通過第二軟水泵輸送到第二混合罐內與從添加劑罐內輸送而來的添加劑粉末混合均勻，通過添加劑泵將添加劑輸送到造粒設備內。添加劑、粘結劑、炭黑粉末在造粒設備內混合併被切割得到炭黑粒，炭黑粒被輸送到迴旋乾燥機本體內。將尾氣、空氣、染料通入到尾氣燃燒爐內進行燃燒得到具有大量熱量的氣體，該氣體被通入到乾燥機火箱內對炭黑粒進行乾燥。乾燥後的炭黑粒進行後續工序，具有大量熱量的氣體經過乾燥所具有的能量降低，其內的水蒸氣被排除，剩餘的氣體被會回收到前面工序，對其內含有的炭黑粉末進行收集。

綜上所述，本實用新型通過運輸主料的同時在線製備輔料，提升了輔料對主料的粘接、填充等作用，提升了輔料的性能，提升了炭黑粒的質量。乾燥系統充分利用生產炭黑粉末以及收集炭黑粉末過程中剩餘的尾氣的熱量對造粒完成的炭黑粒進行烘乾，降低了烘乾炭黑粒所需的能耗，節約了能源。採用套筒式乾燥機進行隔離乾燥，避免了炭黑粒被汙染，而乾燥機本體採用旋轉式則保證了炭黑粒受熱均勻使得炭黑粒之間的乾燥程度一致。同時，將乾燥氣體再度通入到前段炭黑粉末收集工序對乾燥氣體內未沉積的炭黑粉末進行再次回收，減少了炭黑的浪費，提升了整個系統生產效果。收集輔料製備、主料運輸、造粒、烘乾同時進行縮短了炭黑粒生產步驟，節約了生產時間，進而節約了生產成本。炭黑生產系統中利用上述的炭黑造粒乾燥系統時，能夠大量的節約能源以及時間，便於工業應用。

上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。