[实用新型]一种排放低氮烟气的炭黑反应炉

说明书

本实用新型提供了一种排放低氮烟气的炭黑反应炉，该炭黑反应炉包括前端的低氮燃烧段和依次接续的具有原料油枪的混合段、反应段、具有急冷水枪的急冷段、具有冷却水枪的滞留段；其中，前端的低氮燃烧段由预混段和燃烧段构成；反应段设有烟气引出口，预混段设有烟气引入口，烟气引出口通过管道与烟气引入口连接。采用该炭黑反应炉生产炭黑，排出烟气含NO_X浓度比常规炭黑制造方法排出烟气含NO_X浓度约低80％，达到110～198mg/Nm³水平。

技术领域

本实用新型属于炭黑工业生产技术领域，具体涉及一种排放低氮烟气的炭黑反应炉。

背景技术

炭黑的生产方法，是以燃烧为基础的物质转化，是反应炉中燃料完全燃烧提供热动力能供由混合段喷入的原料油裂解制造炭黑的方法。燃料完全燃烧的温度在1500～2200℃。燃料燃烧的一次燃烧率(空气过剩系数)ɑ>1，ɑ约在1.2～2.6范围。燃料在空气条件下燃烧，空气里的氧与氮化合生成NO_X，其生成量随火焰温度峰值的升高急剧升高，存在于烟气中的NO_X随经主袋滤器扑集下炭黑后排出。由于环境保护的要求，目前炭黑制造商采用对炭黑排气进行脱硝处理后排放。这种从末端治理的方法虽然技术可行，但设备初投资或改造成本大、运行费用高，降低了企业利润，影响了装置使用率。

本实用新型的技术人员认真地研究了炭黑生产过程中制造工艺与烟气中NO_X生成的关系，采用改进炭黑反应炉结构，调整燃烧参数，从源头治理的方法来降低NOx的生成。实际应用中具有设备初投资或改造成本小、运行费用低的特点。

发明内容

为了克服目前炭黑制造商采用对炭黑生产的排放烟气脱硝处理工艺，设备投资大、运行费用高、降低企业利润、影响装置使用率等问题；本实用新型提供一种排放低氮烟气的炭黑反应炉。

本实用新型解决技术问题的方案是：

本方案采用的炭黑反应炉的炉体具有耐火保温层，该炭黑反应炉包括前端的具有低氮燃烧段和依次接续的具有原料油枪的混合段、反应段、具有急冷水枪的急冷段、具有冷却水枪的滞留段。前端的低氮燃烧段由预混段和燃烧段构成；预混段设有多孔预混套，多孔预混套上连接有空气-烟气引流器并设有燃料一级进口，空气-烟气引流器上设有工艺空气一级进口和烟气引入口；燃烧段的入口处设有燃料多孔配气套，燃料多孔配气套上设有燃料二级进口；燃烧段后部设有工艺空气二级多孔配气套，工艺空气二级多孔配气套上设有工艺空气二级进口。燃烧段的后部设有烟气多孔出气套，烟气多孔出气套上设有烟气引出口，烟气引出口通过管道与空气-烟气引流器上的烟气引入口连接；具有冷却水枪的滞留段末尾设有空气预热器等余热利用设备，接续主袋滤器。

工艺空气分别从工艺空气一级进口进入空气-烟气引流器、从工艺空气二级进口进入工艺空气二级多孔配气套。从工艺空气一级进口进入的工艺空气，称为一级工艺空气；从工艺空气二级进口进入的工艺空气，称为二级工艺空气。

燃料分别从燃料一级进口进入多孔预混套、从燃料二级进口进入燃料多孔配气套，从燃料一级进口进入的燃料，称为一级燃料；从燃料二级进口进入的燃料，称为二级燃料。

一级工艺空气和由烟气引出口引入的烟气经空气-烟气引流器进入到多孔预混套。一级燃料、一级工艺空气和由烟气引出口引入的烟气，混合燃烧的一次火焰生成高温烟气，伴随NOx的生成；二级燃料通过燃料多孔配气套的燃料二级进口进入，二级燃料包围一次火焰，还原一次火焰区产生的NOx成氮气N2，形成二次火焰；二级工艺空气经燃烧段后部的工艺空气二级多孔配气套进入，二级燃料在二级工艺空气助燃下形成三次火焰，最终燃烧尽，产生的烟气通过混合段后进入反应段。烟气的一部分通过烟气多孔出气套的烟气引出口引出，再通过空气-烟气引流器上的烟气引入口引入预混段，形成烟气循环；烟气的另一部分由主袋滤器排出。