專利名稱：反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置，更詳細說就是不必增大反應(yīng)爐的捕集設(shè)備，也可以增產(chǎn)相同品質(zhì)的炭黑的反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
下面，對通常被廣泛應(yīng)用的反應(yīng)爐中制造炭黑的制造方法加以簡要說明，向橫向設(shè)置的反應(yīng)爐內(nèi)導入原料碳氫化合物、燃料用碳氫化合物以及燃料用空氣，并在反應(yīng)爐內(nèi)使燃料用碳氫化合物燃燒，利用這時所產(chǎn)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(yīng)，并機械地捕集在燃燒分解廢氣中浮游的炭黑。
另外，為了不增加反應(yīng)爐的大小而使炭黑增產(chǎn)，首先，必須增加原料用碳氫化合物的單位時間內(nèi)的導入量，這時，為了得到與增產(chǎn)前品質(zhì)相同的產(chǎn)品，必須維持反應(yīng)爐的炭黑的生成部分的溫度與增產(chǎn)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(yīng)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(zhì)的炭黑單位時間內(nèi)的生產(chǎn)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(shè)捕集設(shè)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(nèi)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(tǒng)的反應(yīng)爐的噴燒部和燃燒部的耐熱結(jié)構(gòu)，則耐火磚等的材料在一定溫度以上則有產(chǎn)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(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明鑒于上述問題，其目的在于提供反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置，其設(shè)有可控制內(nèi)層的內(nèi)部燃燒火焰的形狀的旁通部、和可調(diào)節(jié)通過該旁通部的空氣量的開關(guān)調(diào)節(jié)機構(gòu)，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，并且可以保護燃燒部內(nèi)壁的耐火物不被火焰損害。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，具有旁通部，被貫穿設(shè)置于上述反應(yīng)爐的內(nèi)層(インナ部)的內(nèi)部，可通過部分被預熱的空氣；以及開關(guān)調(diào)節(jié)機構(gòu)，其調(diào)節(jié)流入上述旁通部的空氣量，從而保護燃燒部的內(nèi)壁不被高溫損害并調(diào)節(jié)火焰的長度。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置，其設(shè)有可控制內(nèi)層的內(nèi)部燃燒火焰的形狀的旁通部、以及可以調(diào)節(jié)通過該旁通部的空氣量的開關(guān)調(diào)節(jié)機構(gòu)，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，并可保護燃燒部內(nèi)壁的耐火物不被火焰損害。


圖1是本發(fā)明較佳實施方式的反應(yīng)爐的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明較佳實施方式的反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置的放大剖面圖。
圖3是本發(fā)明較佳實施方式的反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置的側(cè)視圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖來說明本發(fā)明的較佳實施方式。
圖1是本發(fā)明較佳實施方式的反應(yīng)爐的簡要結(jié)構(gòu)圖，圖2是本發(fā)明較佳實施方式的反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置的放大剖面圖，圖3是本發(fā)明較佳實施方式的反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置的側(cè)視圖。
如圖1所示，反應(yīng)爐1是由包括燃料噴燒器102的內(nèi)層100、進行燃料燃燒的燃燒部200、設(shè)有原料噴燒器310的狹道部300、急冷和捕集炭黑的反應(yīng)部400。反應(yīng)部后邊圖中沒有示出。
這里，橫向延伸的內(nèi)層100，其外壁通常由鋼鐵構(gòu)成，而與高溫空氣接觸的內(nèi)壁是安裝有耐熱金屬板110的絕熱結(jié)構(gòu)，內(nèi)層100前面部的中心設(shè)有，在耐熱金屬管內(nèi)被常溫空氣所保護，并具有內(nèi)裝著重質(zhì)碳氫油(15℃下比重大于等于0.98)的噴霧嘴的燃料噴燒器102。而且，燃料噴燒器102被設(shè)置成相對于后述的火焰保持部150，可在大致0～200mm范圍內(nèi)在反應(yīng)爐1前面前后移動，并可根據(jù)液體燃料的種類等進行控制。
而且，在與內(nèi)層100垂直狀態(tài)下，設(shè)有與其內(nèi)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(nèi)部。空氣導入管104由于流動著高溫空氣，使用的是例如SUS304以上的耐熱金屬材料。
在這樣的內(nèi)層100的內(nèi)部，根據(jù)本發(fā)明的特征，如圖2及圖3所示，設(shè)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(nèi)壁不受高溫侵害，并可調(diào)節(jié)火焰的長度；以及可以適當開關(guān)旁通部130入口的開關(guān)調(diào)節(jié)機構(gòu)140。
旁通部130被形成在內(nèi)層100的耐熱金屬板110、和內(nèi)殼120之間，該內(nèi)殼120被螺栓及螺母所連結(jié)在耐熱金屬板100上，并被配置在貫穿其中央的位置。
而且，開關(guān)調(diào)節(jié)機構(gòu)140能調(diào)節(jié)旁通部130的開度，從而使被導入內(nèi)層100的內(nèi)部的空氣的10～50％流入，形成沿著燃燒部200的內(nèi)壁流動的狀態(tài)，在內(nèi)層100的前面一側(cè)突出設(shè)有螺母支架142，在該螺母支架142上穿插設(shè)有多個可水平移動的螺紋軸144，在各個螺紋軸144的一端，設(shè)有圓周大小與旁通部130圓周大小相同的環(huán)狀開關(guān)部件148。
而且，設(shè)有開關(guān)部件148的螺紋軸144的另一端，設(shè)有使旋轉(zhuǎn)更容易的旋轉(zhuǎn)手柄146。
另一方面，內(nèi)層100的出口側(cè)設(shè)有火焰保持部150，其有利于使從燃料噴燒器102噴射的液體燃料200完全燃燒，且可防止火焰的不發(fā)火。
由耐火磚材質(zhì)構(gòu)成的火焰保持部150，設(shè)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、并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(nèi)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(tài)下出口側(cè)被擴張，從而可防止火焰的不發(fā)火。
噴燒孔152的口徑被設(shè)置成，以投入反應(yīng)爐1中的空氣量的70％為基準，火焰保持部150前后的差壓大致為100～200mm H2O，最好為150mm H2O，擴張孔154的內(nèi)徑被設(shè)計成比噴燒孔152的口徑大出約20mm。
另一方面，燃燒部200被設(shè)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(yīng)部400上。而且，狹道部300上設(shè)有原料噴燒器310，并可根據(jù)所制造的炭黑來選擇原料。
反應(yīng)部400從狹道部300起向出口側(cè)變得狹窄，在反應(yīng)部400，可以根據(jù)所制造的炭黑品質(zhì)來選擇原料油的噴霧位置，并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(jié)構(gòu)的反應(yīng)爐1的火焰調(diào)節(jié)裝置的較佳實施方式的作用。
其特征在于，在本反應(yīng)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(zhì)油及其殘油雜酚油、焦油分解油中，特別是重質(zhì)碳氫油(15℃比重大于0.98)。
因此，向反應(yīng)爐1內(nèi)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(chǎn)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(jù)本發(fā)明進行詳述，則，將熱分解之后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(yīng)爐1內(nèi)的燃燒用空氣的溫度預熱到750℃，并使該預熱的空氣量的大約10％經(jīng)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(nèi)壁層流，由此而形成能夠防止燃燒部200的內(nèi)壁受到高溫損傷的保護層，進而也控制了燃燒火焰的形狀。這里，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(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)手柄146，沿著螺母支架142被水平移動的螺紋軸144與設(shè)于螺紋軸144一端的開關(guān)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(yīng)，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(jù)油進行噴霧后的油滴狀態(tài)的不同其燃燒速度也有相當?shù)牟煌?。特別是，中質(zhì)油的情況下，由于也有噴霧油滴變大的情況，燃燒速度減慢。將中質(zhì)油作為燃料使用的情況下，為了使燃燒時所產(chǎn)生的輻射熱有效地作用于原料油的熱分解，可調(diào)整旁通的空氣量、調(diào)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(tài)。
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(zhì)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(yīng)部400中，與軸向呈直角噴霧的原料碳氫化合物在反應(yīng)部400的中心帶被熱分解而生成炭黑，然后通過常規(guī)方法對生成的炭黑進行冷卻、捕集。
因此，本發(fā)明通過對火焰調(diào)節(jié)，不必使燃料及空氣量增加，就可以增產(chǎn)出與以往品質(zhì)相同的炭黑。
以上的內(nèi)容，只不過是以本發(fā)明較佳實施方式為例，本發(fā)明可以在不超過權(quán)利要求范圍所揭示的本發(fā)明的范圍內(nèi)進行各種變化及修改。
權(quán)利要求
1.反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包括旁通部，被貫穿設(shè)置于上述反應(yīng)爐的內(nèi)層的內(nèi)部，并可通過一部分被預熱的空氣；以及開關(guān)調(diào)節(jié)機構(gòu)，其調(diào)節(jié)流入上述旁通部的空氣量，從而保護燃燒部的內(nèi)壁不受高溫損害，并調(diào)節(jié)火焰的長度。
2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，上述開關(guān)調(diào)節(jié)機構(gòu)包括突出設(shè)置在上述內(nèi)層前面一側(cè)的螺母支架、被插入到上述螺母支架并能水平移動的螺紋軸、固定在上述螺紋軸一端的環(huán)狀的開關(guān)部件。
3.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，在設(shè)有上述開關(guān)部件的上述螺紋軸的另一端上還設(shè)有旋轉(zhuǎn)手柄。
4.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，在上述旁通部的出口一側(cè)，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(fā)火。
5.如權(quán)利要求4所述的反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，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(shè)置，并向內(nèi)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(cè)被擴張。
6.如權(quán)利要求4所述的反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，上述火焰保持部由耐火磚材質(zhì)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置，其設(shè)有可以在內(nèi)部中控制燃燒火焰的形狀的旁通部、以及可以調(diào)節(jié)通過該旁通部的空氣量的開關(guān)調(diào)節(jié)機構(gòu)，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(nèi)壁的耐火物不受火焰侵害，本發(fā)明是反應(yīng)爐的火焰調(diào)節(jié)裝置，其具備旁通部，其被形成為貫穿上述反應(yīng)爐的內(nèi)部，且可通過一部分預熱的空氣；以及開關(guān)調(diào)節(jié)機構(gòu)，其可調(diào)節(jié)流入上述旁通部的空氣量，保護燃燒部的內(nèi)壁不受高溫侵害，并可調(diào)節(jié)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(yōu)先權(quán)日2005年5月2日
發(fā)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