在线锅炉在色素碳黑生产中的应用（2）

   

    急冷锅炉运行时，来自反应炉的高温炭黑烟气进入急冷锅炉的入口，分别进入套管式调温装置的内管，并在内管内向内外套管的环隙间的水传热，而炭黑烟气本身则被冷却到一定温度后由出口进入下一级的空气预热器内。而进入锅炉的水则由汽包经下降管到下联箱，然后在调温套管的环隙中被加热，形成汽水混合物经上联箱和导汽管到锅炉汽包；在汽包内经汽水分离后，蒸汽被引出锅炉到用户，而水则留在锅炉进一步被加热。

    该形式的急冷锅炉兼有水管锅炉和火管锅炉的特点：即高温烟气和水均在管内流动。由于含有炭黑粉尘的高温烟气在直行管内流动，这对清扫烟管就带来了方便。而水是在环隙的管内流动，使水流速度较为均匀，同时便于设计较高流速，使高温烟气能得到快速冷却。该形式的结构，使高温下的应力分布较为合理，使设备在高温下运行更为可靠。由于急冷锅炉具有这些特点，使它能适合在炭黑的连续性生产中温度运行。

    但急冷锅炉并不能完全代替喷水急冷。因为，在当前炭黑生产中，利用改变和调整急冷水喷入反应炉位置的方法来调整炭黑反应的时间和空间，以达到调整炭黑粒径的目的。因为随着炭黑反应时间与空间的增加，会使生产炭黑的粒径变大，反之，则变小，而粒径不同，炭黑产品的品种和用途也不同。而急冷锅炉则无法改变炭黑反应的时间和空间来对所需生产炭黑粒径的调整。所以在使用急冷锅炉的同时，还可以在不同位置设置喷水急冷来进一步满足炭黑生产工艺的需要。

    有报道说，泰国某炭黑生产企业已经应用了由阿尔斯通公司（ALSTOM)设计的用于炭黑生产线的急冷锅炉。它被安装在炭黑反应炉后，将反应后的炭黑烟气由1300℃降低到900℃，替代原工艺中的喷雾急冷水的冷却工序，该急冷锅炉的应用，能每小时回收约4吨4MPa左右的饱和蒸汽，同时，减少了每小时4吨左右的急冷水。由于减少了急冷水，使尾气中减少了4吨/小时的水蒸气，其热值相应提高。由于尾气量的降低，主袋滤器的通风负荷相应减少，使滤袋的寿命提高了6个月，同时，其他尾气输送设备的能耗也得以降低。每小时4吨的中压蒸汽也创造每年数十万美元的价值。如果将该中压蒸汽再进行过热处理，则可以做工业汽轮机的汽源，可替代300kW左右的电动机工作，工业汽轮机的排放还可以作为保温加热的热源使用。

    反应炉排出的炭黑烟气经空气预热器和油冷却器冷却后温度仍有500℃左右。为了满足袋滤器运行的要求，必须把炭黑烟气的温度降低到300℃左右。在目前的许多炭黑生产线上从油预热器后，是采用再次喷水的方式来调节烟气温度，使烟气温度降低到袋滤器进口所需要的温度。根据炭黑生产工艺和设备配置的不同，一般20000吨的新工艺炭黑生产线用以调节炭黑烟气温度的喷水量都在2.5~4.5t/h左右。在炭黑新工艺中该工序称之为“二冷”，即二次急冷（是相对于一次急冷而言的）。

    要达到冷却烟气的目的，除了采用喷水这种简单易行，但不利于节能降耗的办法外，再就是采用在线锅炉，以间接冷却的方式冷却炭黑烟气，并回收炭黑烟气的热量。

    在线余热锅炉可以采用烟管式，也可以采用水管式。但因炭黑烟气中含有大量的炭黑粉尘，容易沉积，所以，大都采用烟管式的在线锅炉。