[发明专利]炭黑烟气余热回收工艺及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业废热的回收利用工艺及设备，具体涉及炭黑制造技术领域的一种炭黑烟气余热回收工艺及系统。

背景技术

在炭黑生产工艺中，由空气预热器处输出的炭黑烟气温度一般在450℃～650℃之间，而其后续进入的袋滤器可承受的温度上限一般在280℃左右，故而，在炭黑烟气进入袋滤器之前，通常需要对其进行降温处理。传统的降温工艺主要为雾化水喷入冷却方式，但这种工艺通常会增加炭黑烟气中水蒸气含量，既造成后续设备被腐蚀的危险，也使大量的资源被浪费。

为此，业界又发展出了其它多种工艺，其中典型的一种是以在线余热锅炉等设备回收炭黑烟气中的余热。这种工艺在使炭黑烟气降温的同时，还可使炭黑烟气中的大量热能得以回收利用，且降低后续设备腐蚀的危险程度，符合经济、环保的要求。目前公知的在线余热锅炉的结构形式如图1～2所示，其包括带一锅壳1和复数根由金属材料制成的换热管2，换热管2设置于锅壳1内，并与炭黑烟气输送管道连通，锅壳1上设置水和/或蒸汽出、入口(图中未示出)，工作时，水或水蒸气由水和/或蒸气入口输入锅壳1内，炭黑烟气由换热管2首端输入(流向A)，并加热锅壳1内的水或蒸汽，而后从换热管尾端输出，经加热后的水或蒸气再由水和/或蒸汽出口输出。然而，在实际应用中发现，上述在线余热锅炉在使用初期，生产情况基本符合其设计能力，但其后不久即通常会出现生产能力急剧下降等状况，其原因可能在于，输入锅壳内的水或水蒸气的温度一般在130～190℃左右，使换热管本体21内壁表面211与炭黑烟气接触区域的温度在220℃以下，低于炭黑烟气的结露点(250℃)，使炭黑烟气在换热管内壁上形成厚度逐渐增加的炭黑粘壁层3，而该炭黑粘壁层的绝热性能(绝热系数0.023)甚至远远优于保温纤维(绝热系数0.09)，这就导致炭黑烟气无法与锅壳中的水或水蒸气进行充分换热，即，使炭黑烟气中的余热不能得到充分回收，恶化了后部设备的工作环境，对炭黑的连续生产造成严重影响。虽然造成上述问题的缘由已经被揭示，但迄今为止，业界尚未发展出有效的方法解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种炭黑烟气余热回收工艺及系统，其可有效减轻或消除炭黑烟气在换热管内壁上的结垢现象，提升炭黑烟气余热的回收效率，增强炭黑生产线的运行稳定性，从而克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种炭黑烟气余热回收工艺，采用将炭黑烟气通过主要由复数根换热管道构成的换热系统的方式，实现炭黑烟气中余热的回收利用，其特征在于，在换热管道外壁上覆设至少一热阻薄层，使换热管道内壁与炭黑烟气接触区域的温度保持在200℃～400℃之间。

具体而言，所述换热管道包括换热管道本体，所述热阻薄层设置于换热管道本体外壁上，且其与水或蒸气接触一侧表面和与换热管道本体外壁接触一侧表面的温差在20℃以上。

所述热阻薄层与水或蒸气接触一侧表面和与换热管道本体外壁接触一侧表面的温差在20～50℃。

所述热阻薄层由聚四氟乙烯、搪瓷材料或有机硅涂层中的一种或一种以上组成。

一种炭黑烟气余热回收系统，包括复数根换热管道，其特征在于，所述的换热管道外壁上覆设有至少一热阻薄层，该热阻薄层可使换热管道内壁与炭黑烟气接触区域的温度保持在250℃～300℃之间。

进一步地讲，所述换热管道包括换热管道本体，所述热阻薄层设置于换热管道本体外壁上，且其与水或蒸气接触一侧表面和与换热管道本体外壁接触一侧表面的温差在20℃以上。

所述热阻薄层与水或蒸气接触一侧表面和与换热管道本体外壁接触一侧表面的温差在20～50℃。

所述热阻薄层由聚四氟乙烯、搪瓷材料或有机硅涂层中的一种或一种以上组成。

所述的复数根换热管道平行分布于一封闭壳体中，各换热管道两端分别与炭黑烟气输送设备连通，且该壳体上还设置至少一水和/或蒸汽入口以及至少一水和/或蒸汽出口。

针对应用于炭黑制造技术领域中的现有在线锅炉的缺陷，本案发明人经长期研究和实践，以一种本领域技术人员意想不到的方法，即，采用在换热管道外壁上人为增加一热阻薄层的方式，使换热管道本体内壁与炭黑烟气接触区域的温度保持在200℃以上，尤其是在250℃～300℃之间，以延缓或制止换热管道中结炭污垢的形成，并保持换热管道的换热性能，从而提升炭黑烟气余热的回收效率，增强炭黑生产线的运行稳定性。