炭黑烟气余热回收系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种炭黑烟气余热回收系统。本实用新型专利技术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，使换热管道内壁表面与炭黑烟气相接触区域的温度保持在一定值以上（如２００℃）。本实用新型专利技术在仅对现有炭黑烟气余热回收装置，如在线锅炉等的结构作很小幅度的调整的基础上，即有效消除炭黑烟气在换热设备中的炭黑粘壁挂灰现象，大幅提升了炭黑烟气余热的回收效率，有效增强了炭黑生产线的运行稳定性，不仅成本低廉，且可为炭黑制造厂家带来显著的经济效益。本实用新型专利技术还可被广泛应用于其它烟气余热的回收处理工艺中，并产生良好的社会和经济效益。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种工业废热的回收利用设备，具体涉及炭黑制造
的一 种炭黑烟气余热回收系统。
技术介绍
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°C 650°C 之间，而其后续进入的袋滤器可承受的温度上限一般在280°C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附图说明图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°C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°C以下，低于炭黑烟气的结露 点(250°C )，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。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种炭黑烟气余热回收系统，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。为实现上述专利技术目的，本技术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°C 400°C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°C 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°C。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°C 300°C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°C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°C。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□。针对应用于炭黑制造
中的现有在线锅炉的缺陷，本案专利技术人经长期研究 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°C以上，尤其是 在250°C 300°C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。本技术中热阻薄层采用具有一定导热性能，但传热系数较小的材料，如耐高 温的有机硅涂层材料、聚合物材料、陶瓷复合材料或金属-非金属复合材料等制成，并以使 换热管管壁温差在50 120°C为佳。又及，该热阻薄层的厚度可根据所选材料的导热性能 具体而定，但以能承受220 250°C温度为前提。本技术在仅对现有炭黑烟气余热回收装置，如在线锅炉等的结构作很小幅度 的调整的基础上，即有效消除炭黑烟气在换热设备中的炭黑粘壁挂灰现象，大幅提升了炭 黑烟气余热的回收效率，有效增强了炭黑生产线的运行稳定性，不仅成本低廉，且可为炭黑 制造厂家带来显著的经济效益。本技术还可被广泛应用于其它烟气余热的回收处理工 艺中，并产生良好的社会和经济效益。以下结合附图及具体实施方式对本技术作进一步的说明。图1是现有技术中一种在线余热锅炉的结构示意图；图2是图1中换热管经长时间使用后的剖面结构示意图；图3是本技术具体实施方式中炭黑烟气余热回收系统的结构示意图；图4是应用于图3所示炭黑烟气余热回收系统中的一种换热管的剖面结构示意 图。具体实施方式如图3所示，本实施例涉及的是一种安装在炭黑生产线上的在线余热锅炉，其设 置在空气预热器和袋滤器之间。该在线余热锅炉包括锅壳1、复数根由金属材料制成的火管 2 (即，换热管道)、前烟箱3和后烟箱4，锅壳1设置于前烟箱3和后烟箱4之间，火管2沿 水平方向(当然，若采用立式锅炉，火管也可为垂直设置)平行分布于锅壳1内，且其两端 与炭黑烟气输送管线连通，锅壳1的顶部设有一个以上的蒸汽入口，且锅壳上还设置一个 以上的蒸汽出口，该蒸汽入口和蒸汽入口与外设蒸汽输送管道连通。如图4所示，上述火管2包括火管本体，火管本体外壁表面21上可覆设一有机硅 涂层材料7，该有机硅涂层材料可使火管本体内壁表面22与炭黑烟气相接触区域的温度保 持在200°C以上，优选的，在200 400°C之间，进一步优选的，在250 300°C之间。在进行炭黑生产的过程中，温度约为540 630°C的炭黑烟气经前烟箱3输入换热 管2，并经火管与由蒸气入口处输入锅壳1内的温度较低(如150 190°C)的蒸汽充分换 热，而后经后烟箱4输出，此时炭黑烟气的温度基本在380 400°C左右，而经加热后的蒸汽 则由锅壳1上的蒸汽出口输出，以供后续利用。在上述换热过程中，因有机硅涂层材料作为缓冲地带的存在，使火管外壁和内壁 之间可产生较大的温差(如20 30°C、50 60°C，或者更大的温差范围)。当火管内通以 炭黑烟气时，最初直接与火管内壁接触的极少一部分炭黑烟气虽然可能降温至250°C以下 并结露，但其后火管内壁表面处温度即可迅速达到250°C以上，并自此维持在该温度左右或 在该温度以上，故火管内壁上几乎不会形成炭黑粘壁挂灰层，或，充其量仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
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可令换热管道内壁与炭黑烟气接触区域的温度保持在２５０℃～３００℃之间的热阻薄层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王进兴，
申请(专利权)人：苏州宝化炭黑有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]