[实用新型]用于炭黑反应炉的火焰筒头部结构

说明书

本实用新型公开了用于炭黑反应炉的火焰筒头部结构，包括转接板，所述转接板上开设若干通孔，每个通孔均对应安装旋流器，所有旋流器均位于转接板的同侧，每个旋流器内均设置气体燃料喷嘴。本实用新型提供用于炭黑反应炉的火焰筒头部结构，以解决现有技术中炭黑反应炉内气体燃料与空气的混合方式简单、难以充分均匀进行燃烧的问题，实现获得气体燃料与空气良好的组织燃烧模式，有利于气体燃料的充分利用、保证下游炭黑生成必要的温度条件的目的。

技术领域

本实用新型涉及炭黑生产领域，具体涉及用于炭黑反应炉的火焰筒头部结构。

背景技术

炭黑是含碳物质(煤、天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物，可作黑色染料，也用做橡胶的补强剂。炭黑反应炉是用于生产炭黑的高温装置，燃烧室是炭黑反应炉生产炭黑的核心设备，传统炭黑反应炉的燃烧室是钢制炉壳内堆砌耐火砖，从而达到耐2000℃以上高温燃气的效果。炭黑反应炉的燃烧室内需首先进行气体燃料与空气的混合燃烧，之后再进入喉管段与原料油进行混合反应。然而，现有技术中气体燃料与空气的混合方式粗糙简单，容易混合不充分、燃烧不均匀，不仅浪费气体燃料，还不利于为下游炭黑生成提供足够的反应温度，严重影响炭黑质量。

实用新型内容

本实用新型提供用于炭黑反应炉的火焰筒头部结构，以解决现有技术中炭黑反应炉内气体燃料与空气的混合方式简单、难以充分均匀进行燃烧的问题，实现获得气体燃料与空气良好的组织燃烧模式，有利于气体燃料的充分利用、保证下游炭黑生成必要的温度条件的目的。

本实用新型通过下述技术方案实现：

用于炭黑反应炉的火焰筒头部结构，包括转接板，所述转接板上开设若干通孔，每个通孔均对应安装旋流器，所有旋流器均位于转接板的同侧，每个旋流器内均设置气体燃料喷嘴。

针对现有技术中炭黑反应炉内气体燃料与空气的混合方式简单、难以充分均匀进行燃烧的问题，本实用新型提出用于炭黑反应炉的火焰筒头部结构，包括转接板，转接板用于安装在炭黑反应炉的火焰筒头部，作为燃烧室前端结构使用。本申请在转接板上开设若干通孔，只允许气体从通孔处通过，并且每个通孔上都安装有旋流器，因此空气实质上必须从旋流器内部通过。所有旋流器均位于转接板的同侧，即本结构安装后，所有旋流器均位于背离火焰筒所在方向的一侧，每个旋流器内均设置气体燃料喷嘴，使得气体燃料从喷嘴内喷出，再与旋流器内的空气进行混合。本申请相较于现有技术而言，空气经过旋流器形成回流区以稳定火焰，回流区是空气流经旋流器后形成的旋转气流，该旋转气流是中间的低压区使得气流回流形成的区域，该区域流速低具有稳定火焰的功能，相较于现有技术而言能够显著提高气体燃料的燃烧稳定性；其次，每个旋流器形成一个回流区，本申请通过若干旋流器的布置，在下游形成若干回流区；在每个回流区空气和燃料边混合边燃烧，通过将气体燃料与空气进行分区燃烧的方式，可以获得足够良好的组织燃烧模式、提高湍流度。并且，本申请的组织燃烧模式是一种分区扩散燃烧模式，即将来流空气通过若干旋流器“分流”，形成多个回流区，气体燃料也通过多个气体燃料喷嘴与旋流器相匹配，每个回流区就是一个燃烧区域，如此燃气均匀性大大提高，有利于为下游提供良好的温度场、流场，以便在下游与原料油喷嘴来的原料油进行混合，更有利于原料油进行裂解等化学反应过程，有利于为炭黑生成提供必要的温度。

进一步的，所述转接板上沿径向分布N圈通孔组，每圈通孔组包括若干环形均布的通孔，其中N≥2。本方案中，通孔在转接板上呈环形阵列分布，具体的，转接板上每一圈通孔形成一个通孔组，各通孔组之间的径向位置不同，每圈通孔组包括若干环形均布的通孔。当然，通孔的圈数以及每圈通孔的个数根据具体应用的反应炉尺寸和气动性能需求计算获得，使得每个涡流器流出的空气和气体燃料混合物之间相对均匀，既不相互分离过远，也不相互干涉重合即可。

进一步的，任意两圈通孔组内的通孔孔径不同。通孔孔径不同，那么其对应的旋流器尺寸目数等参数也就不同。由于任意两圈通孔组的径向位置不同，因此为了保证各自回流区的稳定，其通孔孔径、旋流器尺寸目数也应该进行适应性的调整，其具体的尺寸目数等参数根据具体使用情况由本领域技术人员进行适应性设置。