利用炭黑烟气热量的蒸汽发生装置及其使用方法与流程

本发明涉及烟气余热回收，具体为一种利用炭黑烟气热量的蒸汽发生装置及其使用方法。

背景技术：

1、炭黑是很重要的化工原材料，其用途非常广泛，广泛用于橡胶、塑料、油墨、涂料、干电池和化纤等许多行业中。

2、油炉法生产炭黑是目前最常用的炭黑生产工艺，是目前炭黑品种中用量最大、产量最大的一类生产方法，占到全部炭黑产量的95%以上。油炉法炭黑的生产是以液态烃如煤焦油系或石油系油品为原料，在炭黑反应炉中于1500-1800℃高温下燃烧、裂解而生成的炭黑，称之为油炉法炭黑，油炉法炭黑产生反应的主要过程是，液态烃燃料在炭黑反应炉中燃烧，提供原料油裂解所需的热量，烃类物质的燃烧和裂解过程同时发生，产生高温烟气湍流，尔后喷入急冷水终止反应，生成具有纳米尺寸的粉状炭黑，粉状炭黑经过输送和收集后，进入造粒等工序，经干燥成为最终产品。

3、在油炉法炭黑生产工艺流程中，高温热解生成的含炭黑烟气在排出时具有接近1000℃的超高温度，烟气经降温后送至空气预热器、油预热器进一步降温和换热，实现对入炉风温和入炉油温的加热过程。

4、在炭黑生产过程中，含有炭黑粉尘的高温烟气是一个逐步温降的过程，在这个温降的过程中有丰富的高温余热可以进行回收，尤其是从炭黑的反应生成阶段到空气预热器对入炉空气进行预热这个阶段的高温烟气。

5、目前常见的余热回收大多是利用导热管内的导热油等导热介质将烟气中的热量置换出来，然后利用该导热介质对换热管中的水进行加热，并因此产生蒸汽，对该高温蒸汽进行回收利用。此类余热回收设备内的换热管一旦破损，会使导热油进入换热管内，并经由软水管路及蒸汽管路污染相关设备管路，容易造成安全隐患。

6、鉴于此，我们提出一种利用炭黑烟气热量的蒸汽发生装置及其使用方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用炭黑烟气热量的蒸汽发生装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出常见的余热回收设备内的换热管一旦破损，会使导热油进入换热管内，并经由软水管路及蒸汽管路污染相关设备管路，容易造成安全隐患的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：利用炭黑烟气热量的蒸汽发生装置，包括蒸汽釜以及设置在炭黑烟气管道内的导热管，且蒸汽釜的顶部设有软水入口，蒸汽釜的底部设有余水出口，导热管内填注有导热油，所述导热管上设置有泵送导热油的立式泵；

2、所述蒸汽釜内部的上下两侧均固定连接有隔板，且两个隔板之间设为壳程区，所述导热管的两端均固定连接在蒸汽釜上，且导热管的两端分别与壳程区的上下两端连通；

3、两个所述隔板之间固定安装有若干个换热管，且换热管连通蒸汽釜的上下两部分，所述蒸汽釜上下两端通过换热管连通的部分设为管程区，所述蒸汽釜的侧表面固定设置有与管程区下部连通的蒸汽出口，所述管程区及换热管内设置有检测器。

4、优选的，所述检测器包括固定安装在蒸汽釜顶部的若干个气缸，且气缸的伸缩杆贯穿蒸汽釜并延伸至管程区内。

5、所述管程区的上部区域内设置有活动架，且活动架与气缸的伸缩杆固定连接。

6、所述管程区的下部区域内设置有固定架，且固定架上转动连接有与换热管对应的管轴，所述管轴从换热管内穿过向上延伸，所述活动架上开设于管轴对应的轴孔，且轴孔内壁与管轴的外圈开设有相互配合的螺旋纹，所述活动架上下移动时通过螺旋纹带动管轴旋转。

7、所述管轴的表面设置有与换热管内壁相配合的扇块，且扇块为半圆结构。

8、所述换热管、管轴与扇块上设置有封管机构。

9、优选的，所述封管机构包括固定设置在换热管内部的若干个封板，且若干个封板将换热管内部分隔为若干个停留腔。

10、所述封板的表面开设有扇孔，且扇孔连通相邻的两个停留腔，相邻两个所述封板表面的扇孔为对向错位设置。

11、所述管轴贯穿全部封板并进行转动连接，且管轴上扇块的数量设为与停留腔对应，若干个扇块分别位于各停留腔内。

12、所述扇块的上下端面均开设有嵌槽，且嵌槽内滑动连接有可插入扇孔进行封闭的扇塞，所述嵌槽的内底部设置有弹簧，且弹簧推动扇塞上移。

13、所述扇块的侧表面开设有与嵌槽连通的通孔，且通孔内设置有向外鼓起的鼓膜，所述扇塞的侧表面滑动连接有侧销，且侧销部分滑入通孔将扇塞限制在嵌槽内。

14、所述扇块、扇塞、管轴及封板上设置有架引组件。

15、优选的，所述架引组件包括固定设置在扇块上的套环，且扇块通过套环转动连接在管轴上，所述管轴的表面开设有环槽，且环槽位于套环内侧。

16、所述扇块表面的内侧呈竖向滑动连接有滑齿，且滑齿部分位于环槽内，所述环槽内设置有一圈与滑齿相互啮合锁定的齿面。

17、所述扇塞上固定设置有与滑齿进行磁吸牵引的磁性件，且扇塞外弹时将滑齿由齿面拉入环槽的光滑槽壁内。

18、所述扇塞的表面开设有连通外部与嵌槽的贯穿孔，且嵌槽的内底壁上固定设置有与贯穿孔对应的插销，所述扇塞缩入嵌槽内时插销插入贯穿孔进行封闭。

19、所述扇块的内部开设有连通上下两端嵌槽的内孔。

20、所述封板表面的上下两侧均开设有供扇塞嵌入的卡槽，且卡槽与扇孔为对向设置，所述封板内设置有与贯穿孔相配合的压接阀，且压接阀的两端阀头分别位于两侧的卡槽内。

21、优选的，所述导热管设为盘管式结构。

22、优选的，所述管轴上的若干个扇块为同向竖列。

23、优选的，所述套环与扇块之间通过螺钉进行固定安装。

24、一种利用炭黑烟气热量的蒸汽发生装置的使用方法，包括如下步骤：

25、s1、炭黑烟气从炭黑烟气管道中流经导热管，并与导热管在此区间进行换热，吸收热量，将管内导热油加热，被加热后的导热油沿管路进入蒸汽釜，高温导热油在壳程区内释放热量，此过程中，沿蒸汽釜顶部注入管程区的低温软水沿换热管下行，壳程区内的高温导热油沿换热管外部对其内部流淌的低温软水加热形成蒸汽，软水及蒸汽下行至底后，蒸汽沿一侧的蒸汽出口输走，余水则下排而出，同时导热油降温后通过立式泵重新进入炭黑烟气管道中的导热管吸收热量；

26、s2、在换热管受热产生蒸汽时，启动蒸汽釜顶部的气缸，使其带动活动架进行上下往复移动，此过程中活动架通过螺旋纹带动管轴旋转，管轴表面的扇块于换热管内进行同步圆周运动，转动的扇块对于向内形变、弯曲的换热管内壁进行抵接，并向外施力进行压迫，以此针对上述向内形变、弯曲的换热管进行塑形；

27、s3、换热管内的软水沿扇孔自上向下的在各个停留腔内流淌，而扇块跟随管轴进行转动的情况下，扇块间歇性封闭扇孔，使得各停留腔与上下两侧相邻停留腔交替连通，即换热管内空间常态为两个停留腔连通的封闭区域，当对应封闭区域的管体存在破损时，壳程区内导热油进入停留腔内，腔内压力增加，并压动鼓膜变形将侧销推入扇塞，扇块两端的扇塞解锁被弹簧外弹插入对应扇孔内，以此将漏油的停留腔封闭；

28、s4、在扇塞插入扇孔封闭破损停留腔时，移动的扇塞将滑齿由齿面拉入环槽的光滑槽壁内，解锁套环及扇块，使得管轴不会受到该扇块的影响而无法转动；

29、s5、在换热管破损时，受到封闭的为两个停留腔的组合腔室，两个扇块上背向的两个扇塞插入扇孔，对向的两个扇塞则插入卡槽开启压接阀，扇塞外弹过程中，插销脱离并开启贯穿孔，使得上部正常停留腔内的软水沿贯穿孔-嵌槽-内孔以及压接阀组成的内部管路进入下部正常的停留腔内。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果：

31、本发明中，通过管轴表面的扇块于换热管内进行同步圆周运动，转动的扇块对于向内形变、弯曲的换热管内壁进行抵接，并向外施力进行压迫，以此针对上述向内形变、弯曲的换热管进行塑形，使其能够保证完整的管体，在内外不同压力对冲的情况下，保证管壁的外形，而避免压力进一步沿形变位置扭曲管体造成安全隐患。

32、本发明中，通过扇块间歇性封闭扇孔，使得各停留腔与上下两侧相邻停留腔交替连通，即换热管内空间常态为两个停留腔连通的封闭区域，当对应封闭区域的管体存在破损时，壳程区内导热油进入停留腔内，腔内压力增加，并压动鼓膜变形将侧销推入扇塞，扇块两端的扇塞解锁被弹簧外弹插入对应扇孔内，以此将漏油的停留腔封闭，可有效避免进入换热管内的导热油下行进入软水管路及蒸汽管路污染相关管路，并避免对相关设备的运行造成安全隐患，且上述换热管封闭为设备内部的自检启动，相较于人工发现，对于换热管破损的应急响应更快，具有更好的使用安全性。

33、本发明中，通过移动的扇塞将滑齿由齿面拉入环槽的光滑槽壁内，解锁套环及扇块，使得管轴不会受到该扇块的影响而无法转动，避免对活动架及其他换热管内管轴造成干扰，保证各换热管内部件的独立运行，以此在单根换热管破损的情况下，将其剥离余热回收进程，使其他正常换热管仍然处于稳定运行。

34、本发明中，通过两个扇块上背向的两个扇塞插入扇孔，对向的两个扇塞则插入卡槽开启压接阀，扇塞外弹过程中，插销脱离并开启贯穿孔，使得上部正常停留腔内的软水沿贯穿孔-嵌槽-内孔以及压接阀组成的内部管路进入下部正常的停留腔内，以此在停留腔之间架设另一条流径，控制换热管内软水跳过破损停留腔，使得换热管存在破损的情况下，该换热管仍然能够进行应急作业，而不会导致该换热管直接停用影响工作效率。