炭黑生產(chǎn)工藝及設(shè)備.doc

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前言 一、炭黑的發(fā)展史 在近代石油化工原料中，炭黑是人類最早知道的重要產(chǎn)品之一，古時(shí)稱為“炱”、“煙炱“或”松煙“，”炱“這一名稱一直沿用至十九世紀(jì)末葉，自1872年近代炭黑工業(yè)出現(xiàn)之后，才逐漸被“炭黑”這一名詞所代替。 我國(guó)是世界上生產(chǎn)炭黑最早的國(guó)家，距今三千年前殷代的甲骨文就是利用煙炱制墨記載的文字，我國(guó)古代的大量竹簡(jiǎn)也都是用墨寫成的，魏代的韋誕（公元176-257年）就是從事炭黑制造（目的是用炭黑做制墨的優(yōu)質(zhì)原料）的能手。三國(guó)時(shí)，魏國(guó)的曹植（公元192-232年）就有“墨出青松之煙”的記載。到了公元三世紀(jì)的晉朝，制造松煙炭黑的手工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)相當(dāng)普遍，南唐時(shí)（公元十世紀(jì)），我國(guó)開(kāi)始使用桐油及其他動(dòng)植物油，在空氣不足的情況下點(diǎn)燈，使油不完全燃燒，將炭黑凝聚在陶質(zhì)的煙碗下收集，以制取優(yōu)質(zhì)的炭黑。 我國(guó)古代學(xué)者賈思勰、沈括、 貫之、宋應(yīng)星等在他們的著作中，部分包括著并總結(jié)了我國(guó)古代勞動(dòng)人民生產(chǎn)炭黑的豐富經(jīng)驗(yàn)，也曾作出了很大貢獻(xiàn)?！君R民要術(shù)】是公元六世紀(jì)以后賈思勰的的代表著作，是世界上最早記述炭黑性質(zhì)、用途的科學(xué)史，在該書中對(duì)炭黑的性質(zhì)和要求做了這樣的描述：“此物至輕微，不宜露篩，喜失飛去，不可不慎?！边@些同近代關(guān)于炭黑具有高度的散性、細(xì)小的膠體粒子的特點(diǎn)是相當(dāng)吻合的。北宋杰出的學(xué)者沈括，在【夢(mèng)溪筆談】一書中，首先提出了從石油制取炭黑的方法，并通過(guò)自己的親自實(shí)踐，證明這種由石油制取的炭黑所制成的墨，“墨光如漆松煙不及也”而且還科學(xué)的預(yù)見(jiàn)到石油制取炭黑的發(fā)展前途。這一精辟的見(jiàn)解已為近代油爐法炭黑的飛躍發(fā)展所證實(shí)，在宋代 貫之所著的【墨經(jīng)】中不但對(duì)制造松煙的方法有詳細(xì)記載，而且還對(duì)當(dāng)時(shí)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)做了概括的總結(jié)。名末的學(xué)者宋應(yīng)星在1637年所著【天工開(kāi)物】一書中，對(duì)炭黑生產(chǎn)設(shè)備和影響炭黑質(zhì)量的因素都作了論述，宋應(yīng)星所記述的煙窰上部是圓頂，“如舟中雨蓬式，每隔位數(shù)節(jié)，開(kāi)有小孔出煙”這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是十分科學(xué)的，可以說(shuō)是近代炭黑制造裝置的雉刑。 炭黑的制造，據(jù)日本及歐美各國(guó)文獻(xiàn)記載，是由我國(guó)傳入日本、東方各國(guó)，然后傳到希臘、羅馬，最后傳入歐洲的。公元十六世紀(jì)后，德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)等國(guó)家，開(kāi)始以焦油、豬油、樹(shù)脂等為原料制取炱。1864年美國(guó)開(kāi)始以人造氣體經(jīng)過(guò)燃燒，以石板為收集面，用刮板刮下而獲得優(yōu)質(zhì)炱，。這和我國(guó)古代所使用的方法基本上是相同的，直到1872年世界上才首次實(shí)現(xiàn)了炭黑規(guī)模生產(chǎn)，同時(shí)出現(xiàn)了“炭黑”這一術(shù)語(yǔ)，這就是近代墨工業(yè)的開(kāi)端，1982年發(fā)明了槽法炭黑，1944年出現(xiàn)了高耐磨炭黑，五十年代后期，中超耐磨爐黑，通用爐黑等相繼出現(xiàn)，到目前為止僅橡膠用炭黑的品種就已達(dá)四十余種。 二、炭黑及其種類 1、什么是炭黑 在現(xiàn)實(shí)生活中，人們往往對(duì)炭黑缺乏了解，因?yàn)橹挥挟?dāng)炭黑配合于其他物質(zhì)作為一種助劑而很少單獨(dú)使用，如橡膠中，制成輪胎等制品才能顯現(xiàn)出重要作用。其實(shí)炭黑、石墨、木炭等雖然同是由碳組成的黑色物質(zhì)，但他們?cè)趦?nèi)部結(jié)構(gòu)上是不相同的，工業(yè)炭黑乃是由烴類（即碳?xì)浠衔铮┎煌耆紵频玫木哂懈叨确稚⑿缘暮谏勰钗镔|(zhì)，它主要有碳元素組成，其微晶具有準(zhǔn)石墨結(jié)構(gòu)?！疤亢凇币辉~，實(shí)際上是包括著各類用途的炭黑產(chǎn)品 內(nèi)的總稱，每一種炭黑均有其特定的物理化學(xué)性質(zhì)，這種性質(zhì)與所使用的原料、燃燒裂解過(guò)程、生產(chǎn)方式和操作條件緊密相關(guān)，把炭黑在真空或惰性氣體中經(jīng)高溫處理，其粒子的準(zhǔn)石墨微晶結(jié)構(gòu)趨向石墨晶體的有序排列，稱為石墨化炭黑，這不但對(duì)炭黑粒子微觀結(jié)構(gòu)研究具有理論意義，而且在碳素工業(yè)中也有實(shí)際用途。2、炭黑的分類及命名 到目前為止盡管世界各國(guó)對(duì)炭黑的分類和命名進(jìn)行了不少工作，但還沒(méi)有一種被普遍采用的，以各種產(chǎn)品物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)的、統(tǒng)一的、合理的分類及命名法，炭黑的分類方法在我國(guó)按以往的習(xí)慣，大體上說(shuō)來(lái)可歸納為兩類：按制造方法分類及按用途和使用特點(diǎn)分類。 （1）、按制造方法分類 按制造方法可將炭黑分為接觸法炭黑、爐法炭黑、和熱解法炭黑三類，其接觸法炭黑按原料和生產(chǎn)過(guò)程不同分為槽法炭黑、槽法混氣炭黑（也稱混氣炭黑和粗 炭黑和滾筒法炭黑三種。 （2）、按用途和使用特點(diǎn)分類 按用途和使用特點(diǎn)也可以把炭黑分為三類：橡膠用炭黑、色素炭黑和導(dǎo)電炭黑，其中橡膠用炭黑根據(jù)其使用特點(diǎn)，如：操作工藝性能、制品的耐磨和補(bǔ)強(qiáng)性等又可分為快壓出炭黑、高空伸爐黑、半補(bǔ)強(qiáng)爐黑，通用爐黑等。 3、炭黑的用途 炭黑是現(xiàn)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的重要產(chǎn)品之一，目前全世界的炭黑年產(chǎn)量已高達(dá)四百余萬(wàn)噸，絕大部分用于橡膠工業(yè)，其余則用于油墨、涂料及其他國(guó)名經(jīng)濟(jì)的許多部門中，炭黑對(duì)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展、國(guó)防建設(shè)和農(nóng)業(yè)機(jī)械化起著重要作用， （1）、在橡膠工業(yè)上的運(yùn)用 橡膠工業(yè)所用的炭黑約占整個(gè)炭黑產(chǎn)量的90％以上，主要用于各種類型的輪胎，每制造一條普通的汽車輪胎就需要10公斤左右的炭黑。在橡膠用炭黑中，約有四分之三以上的炭黑用于輪胎的制造，其余則用于其它橡膠制品，如膠帶、膠管、膠鞋等炭黑在橡膠中的用量之多，主要是由于它具有優(yōu)異的所謂“補(bǔ)強(qiáng)”能力。 （2）、在油墨工業(yè)上的應(yīng)用 炭黑是黑色印刷油墨的主要原料，近代的油墨多使用優(yōu)質(zhì)的色素炭黑，使用優(yōu)質(zhì)炭黑制成的印刷油墨字跡清晰，色澤鮮明，對(duì)各種報(bào)刊的印刷質(zhì)量影響很大，直接與人民的文化生活緊密相關(guān)，用途廣泛，其中新聞墨用炭黑占全部油墨用炭黑的70％左右，新聞墨中合有11-13％的炭黑，每印刷一噸報(bào)紙要消耗約16公斤的新聞墨。油墨工業(yè)對(duì)炭黑的主要要求是黑度，色相、流動(dòng)性、粘度、干燥性、觸變性等，各種油墨由于使用目的不同，對(duì)炭黑的要求不盡相同。 （3）、在涂料工業(yè)上的應(yīng)用 涂料就是我們通常所說(shuō)的油漆，炭黑具有對(duì)化學(xué)物質(zhì)、光、熱的穩(wěn)定性，這是其他的黑色無(wú)機(jī)原料和有機(jī)黑色染料不可比擬的。炭黑配合于涂料中，具有反應(yīng)性小、黑度高，耐候性好，著色率高等特點(diǎn)。高級(jí)的色素炭黑用于合成樹(shù)脂，漆中可以作為轎車的面漆，也可用于自行車，縫紉機(jī)，及儀表的裝飾漆，具有導(dǎo)電性的炭黑可作為水溶性電泳涂漆的底漆。 4、在塑料工業(yè)上的應(yīng)用 塑料中使用碳黑主要做炭黑的作色劑，填有炭黑的塑料，受熱時(shí)變形小，制品的尺寸變化小，可提高其剛性、硬度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及耐腐蝕作用等。更為突出的是，它具有防輻射、防紫外線和抗氧化的作用，塑料中炭黑的配合量，一般為1-2.75％ 5、其它應(yīng)用 除了上述炭黑的主要用途之外，炭黑還用于干電池、電碳制品、電器及電子元件、硬質(zhì)合金、高純石墨、印染、靜電攝影、感光膠片、火藥、水泥、皮革、潤(rùn)滑脂、鑄造農(nóng)業(yè)等各部門中，在這些部門中，炭黑的用量雖少，往往作用很大。 炭黑的結(jié)構(gòu)形態(tài)和生產(chǎn)工藝 一、炭黑的結(jié)構(gòu)形態(tài) 炭黑粒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)是怎樣的呢？對(duì)炭黑粒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的x射線衍射研究證明炭黑粒子中的炭黑原子是以三角平面構(gòu)成二度有序的層平面的網(wǎng)狀排列。對(duì)炭黑粒子內(nèi)結(jié)構(gòu)研究的重大進(jìn)展，是近年來(lái)采用所謂相襯電子顯微技術(shù)，應(yīng)用這種技術(shù)，在電子顯微鏡的熒光屏上可直接觀察到炭黑粒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，在炭黑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，只有熱裂炭黑呈球狀，層平面圍繞一個(gè)核心分布，其余的炭黑則是由層平面圍繞多個(gè)核心分布在聚熔體中。一個(gè)旋轉(zhuǎn)核心所形成的粒子猶如樹(shù)干截面的年輪，一層層的展開(kāi)來(lái)，但不是很規(guī)整，看上去存在著像彎曲的石墨層的連續(xù)網(wǎng)格。 炭黑的形態(tài)是近年來(lái)提出的新概念，早期雖然沒(méi)有明確提出“形態(tài)”一詞，實(shí)際上早已采用“粒徑”和“結(jié)構(gòu)”來(lái)表征炭黑的形態(tài)，我們?nèi)粘Ｒ?jiàn)到的炭黑乃是許多炭黑粒子的聚集態(tài)，炭黑粒子是這樣的小，以致我們用肉眼根本不能分辨出來(lái)， 甚至用最精密的光學(xué)顯微鏡也難于分辨，只是從1940年才首次用電子顯微鏡測(cè)得了炭黑的粒子大小和形態(tài)。 當(dāng)用電子顯微鏡測(cè)定炭黑的粒子大小時(shí)，只是熱烈炭黑的粒子較大，呈球狀或像桔子那樣的橢球狀，并能夠單獨(dú)的分開(kāi)來(lái)，具有清晰的輪廓，其它炭黑，尤其是爐法炭黑并非球形，而且單個(gè)的炭黑粒子也是罕見(jiàn)的，同一種炭黑，其粒子大小不相同，通常所指的炭黑粒徑是用電子顯微鏡照片中粒子大小的統(tǒng)計(jì)平均值表示的。 中超耐磨爐黑的生產(chǎn)工藝 由于炭黑種類繁多，但生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程都大同小異，在此介紹中超耐磨爐黑的生產(chǎn)過(guò)程和主要設(shè)備。 一、工藝流程 經(jīng)脫水和預(yù)熱的原料油，呈汽化或半汽化狀進(jìn)入反應(yīng)爐中，天然氣或煤氣經(jīng)風(fēng)機(jī)升壓，輸送至炭黑反應(yīng)爐，由切向噴入，空氣由空氣風(fēng)機(jī)升壓，在空氣預(yù)熱器下，使其預(yù)熱到350攝氏度進(jìn)入反應(yīng)爐，供霧化原料和助燃用，原料油霧滴在1500-1600攝氏度，高溫燃余氣中，經(jīng)一系列換熱設(shè)備，冷卻至450攝氏度，送入旋風(fēng)分離器和濾袋器中，以便炭黑和燃余氣分離，從袋慮器排出的尾氣，可用作鍋爐燃料，產(chǎn)生蒸氣或帶動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，這樣既節(jié)省了部分能源，也使生產(chǎn)效率得到提高。 往風(fēng)分離器11和袋濾器12收集的炭黑，經(jīng)風(fēng)篩機(jī)除去雜質(zhì)后，由風(fēng)送系統(tǒng)送入造粒2段，粉狀炭黑經(jīng)造粒機(jī)13造粒后，由埋刮板輸送機(jī)20和斗式提升機(jī)14經(jīng)磁選機(jī)16后送入炭黑貯倉(cāng)，貯倉(cāng)中的炭黑，經(jīng)自動(dòng)稱量機(jī)21稱量，以紙袋方式包裝。 1、操作要領(lǐng) 生產(chǎn)操作要領(lǐng)主要包括，開(kāi)氣前的準(zhǔn)備、開(kāi)氣順序、正常停氣操作和故障處理等。 開(kāi)汽前的準(zhǔn)備 ⑴、新?tīng)t必須按條件升溫到一定溫度（1750攝氏度）左右，舊爐爐溫要達(dá)1000-1200攝氏度以上。 ① 、檢查各崗位設(shè)備、管線、閥門、和儀表是否正常 ②、檢查油嘴、水嘴的霧化情況，流量是否符合工藝要求 ③、開(kāi)動(dòng)油泵、原料油經(jīng)計(jì)量罐循環(huán)，管式爐點(diǎn)火，預(yù)熱原料 ④、打開(kāi)鼓風(fēng)機(jī)放空閥，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，使空氣通入空氣預(yù)熱器中 ⑵、檢查油預(yù)熱器出口的油溫是否達(dá)到工藝要求 ⑶、開(kāi)氣順序 ①、打開(kāi)放空壓蓋（或水封帽） ②、廢熱鍋爐給水 ③、安裝好缺向噴熱器，通入夾套冷卻水 ④、通入切向風(fēng)，火把放入爐內(nèi)并通入切向燃料 ⑤、先少量通入軸向風(fēng)，安正油槍，逐漸加大風(fēng)量和油量 ⑥、啟動(dòng)送風(fēng)機(jī)、聯(lián)控裝置、袋濾器、篩選機(jī)、磁選機(jī)、造粒機(jī)、埋刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)和尾氣風(fēng)機(jī) ⑦、當(dāng)爐后已升溫到一定程度后，適當(dāng)調(diào)整急冷水量，蓋好放空壓蓋 ⑷、停氣操作 ①、爐前回流旁通閥全開(kāi)，關(guān)閉軸向油閥，停止進(jìn)油，軸向風(fēng)放空，取出油噴槍，抽出冷水嘴。 ②、打開(kāi)煤氣風(fēng)機(jī)回流閥，關(guān)閉切向煤氣閥 ③、打開(kāi)空氣風(fēng)機(jī)放空閥，關(guān)閉切向風(fēng)閥 ④、用石棉繩或橡膠石綿板堵住反應(yīng)爐口，使?fàn)t內(nèi)緩慢降溫 ⑤、打開(kāi)空氣預(yù)熱器放空閥，關(guān)閉尾氣風(fēng)機(jī)進(jìn)口蝶閥 ⑥、切斷空氣風(fēng)機(jī)、夾套水泵、廢熱鍋爐上水泵、煤氣風(fēng)機(jī)電源 ⑦、將管式爐各看火門空氣調(diào)節(jié)門，煙囪翻板全部打開(kāi) ⑧、用蒸汽吹掃所有油管線，待設(shè)備冷卻后，放凈所有夾套和管路中的水 ⑸、斷電操作 ①、迅速關(guān)閉反應(yīng)爐切向煤氣閥和管式爐燃料氣閥 ②、關(guān)閉入爐油閥，打開(kāi)油回流旁通閥，關(guān)閉入爐軸向和切向風(fēng)閥，取出油噴槍 ③、用蒸汽吹掃管式爐對(duì)流斷和輻射段油管，蒸汽連續(xù)通入，再抽出急冷水噴嘴 ④、將總空閥煙囪翻板，防爆孔全部打開(kāi)，關(guān)閉空氣風(fēng)機(jī)出口閥⑤、切斷各電源 ⑹、斷水操作 ①、打開(kāi)爐前油回流旁通閥，關(guān)閉軸向入爐油閥，軸向放風(fēng)空，取出油槍，抽出急冷水噴嘴 ②、打開(kāi)煤氣風(fēng)機(jī)回流閥，和空氣風(fēng)機(jī)放空閥，關(guān)閉切向煤氣閥和切向風(fēng)閥 ③、減少爐內(nèi)燃料供給并用石棉繩或橡膠石棉板堵住反應(yīng)爐口，使?fàn)t溫緩慢下降 ④、打開(kāi)空氣預(yù)熱器放空閥，關(guān)閉尾氣風(fēng)機(jī)進(jìn)口蝶閥 2、原料油 炭黑原料油主要分石油和煤焦油等兩類，煤焦油等油料，如 油、防腐油等歷來(lái)是理想的炭黑原料，用這種油料生產(chǎn)的炭黑，收率較高，質(zhì)量較好 。但隨著炭黑需求增加，原料有需要量劇增，煤焦油等油量在數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了需求，為了尋求更多資源和充分利用資源，必須專門加工或從石油化工副產(chǎn)油料中尋找合適的石油等油料。炭黑原料油是復(fù)雜的碳?xì)浠衔?，芳香烴含量是炭黑原料油最重要的質(zhì)量指標(biāo)，為了降低炭黑成本，炭黑工業(yè)應(yīng)盡量選用廉價(jià)的高芳烴原料。由于我國(guó)煉產(chǎn)多為燃料油型，催化裂化油漿，催化裂化循環(huán)油和催化裂化澄清油料外，目前世界上廣泛采用溶劑抽提法，熱烈化法專門生產(chǎn)石油等炭黑原料油，隨著石油化工技術(shù)的發(fā)展，乙烯焦油也是炭黑原料的重要來(lái)源。 3、主要設(shè)備 ⑴、反應(yīng)爐 生產(chǎn)超耐磨和高耐磨爐黑的反應(yīng)爐主要有單室爐和雙室爐兩種 ① 、單室爐 單室爐是一種臥式圓柱形反應(yīng)爐，其內(nèi)徑為300-600毫米，長(zhǎng)3000-3800毫米。典型的單空爐結(jié)構(gòu)如圖所示，圖反應(yīng)爐殼體是由普通碳素鋼板剪制而成，殼體內(nèi)砌有耐火材料，通常內(nèi)層用剛玉磚，外層用高鉛磚和粘土磚砌筑，爐子壽面取決于耐火材料的性質(zhì)。 ② 、雙室爐 雙室爐也是一種臥式圓柱形反應(yīng)爐如圖所示，其爐殼也是由普通碳素鋼板卷制而成，與單室爐不同的是，爐子分為兩個(gè)室，即燃燒室和反應(yīng)室，燃燒室的直徑較大而長(zhǎng)度較小，沿燃燒室的切向方向設(shè)置兩個(gè)通道，以通入氣體燃料或液體燃料和空氣，這樣在燃燒室中，形成高溫旋轉(zhuǎn)氣流。原料油和霧化空氣，從反應(yīng)爐的軸向通入，經(jīng)過(guò)燃燒室時(shí)，受到激烈的混合，吸收高溫旋流的熱能，使原料油霧達(dá)到裂解反應(yīng)溫度，然后在反應(yīng)室中裂解，生成炭黑，其炭黑質(zhì)量與收率均比單室爐高。 雙室爐爐殼內(nèi)，通常砌筑幾層耐火和保溫材料，反應(yīng)爐的尺寸一般采用，燃燒室直徑是其自身長(zhǎng)度的3倍：反應(yīng)室直徑等于燃燒室長(zhǎng)度，反應(yīng)室長(zhǎng)度是其自身直徑的10倍，目前，切向通入氣體燃料的雙室爐，大都為燃燒室800*300毫米，反應(yīng)室300*3000毫米。 ⑵、旋風(fēng)分離器 ①、結(jié)構(gòu)及工作原理 炭黑工業(yè)所用的旋風(fēng)分離器，按其用途分可分為回收旋風(fēng)分離器和風(fēng)送旋風(fēng)分離器兩種。前者主要用做預(yù)收塵設(shè)備，串聯(lián)于袋濾器之前，旋風(fēng)分離器主要由三部分組成，上部為渦流式，中部為集塵錐體，下部為貯斗，其構(gòu)造和工作原理如圖所示，渦流室呈渦牛狀柱體，沒(méi)有煙氣出口和入口。集塵錐體是氣一固分離的主要部位，利用離心力作用，使煙氣中的炭黑沉降。當(dāng)煙氣沿入口進(jìn)入渦流室后，呈旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到錐體部分時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)半徑逐漸減小，氣流速度則逐漸增大，炭黑粒子在離心力的作用下，拋向器壁。當(dāng)炭黑粒子與器壁接觸后便失去慣性而靠重力沿壁面下落，當(dāng)煙氣分離，經(jīng)錐體落入貯斗中，旋轉(zhuǎn)下降的升旋煙氣流隨圓錐的收縮向旋風(fēng)分離器的中心靠攏，氣流達(dá)到錐體下端時(shí)反轉(zhuǎn)上升，形成一股自下向上的螺旋線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)頂部?jī)?nèi)圓筒向外排出。 ②、分離效率和阻力計(jì)算 旋風(fēng)分離器炭黑的效率取決于炭黑粒子獲得的離心力的大小，玄風(fēng)分離器內(nèi)，炭黑所獲得的離心力可由以下方式獲得： 式中：F-炭黑粒子獲得的離心力 W-炭黑粒子旋轉(zhuǎn)的角速度 R-炭黑粒子的旋轉(zhuǎn)半徑 M-炭黑粒子的質(zhì)量 D-炭黑粒徑 r-炭黑粒子的真比重 V-炭黑粒子的切線速度 由上式可知，若旋風(fēng)分離器入口的煙氣速度一定時(shí)，旋轉(zhuǎn)半徑越小，炭黑粒經(jīng)越大，離心力便越大，若炭黑的粒徑及真比重一定，旋風(fēng)分離器的進(jìn)口速度越大，離心力便越大，旋風(fēng)分離器的阻力按下式計(jì)算： 式中： 旋風(fēng)分離器的阻力，毫米水柱 W-煙氣進(jìn)口速度，米/秒 r-煙氣或空氣密度，公斤/平方米 g-重力加速度，9.8米/秒 -阻力系數(shù) ③、結(jié)構(gòu)尺寸 通常進(jìn)入旋風(fēng)分離器的溫度控制在400攝氏度左右，工作壓力300-400毫米水柱。實(shí)踐證明旋風(fēng)分離器的煙氣進(jìn)口速度最好選擇12-16米/秒，旋風(fēng)分離器的氣體進(jìn)口速度過(guò)低，離心力太小，分離效果不好，速度過(guò)高，則設(shè)備阻力增大。 在炭黑工業(yè)中，通常以旋風(fēng)分離器煙氣進(jìn)口的截面積作為設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸的主要參數(shù)，它等于F=V/3600W 其中，F(xiàn)-旋風(fēng)分離器進(jìn)口截面積，平方米： V-工作狀態(tài)下的煙氣量，立方米/時(shí) W-煙氣進(jìn)口速度，米/秒 典型的旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)尺寸如下，符號(hào)參見(jiàn)圖： 錐體上部直徑D=(F10.11) 錐體高度 錐體下部直徑 渦流式柱體高度 煙氣進(jìn)口管道寬度 煙氣出口管道直徑 套筒直徑 貯斗直徑 貯斗錐體部分高度 貯斗柱體部分高度 ④、故障及其排除 出灰口堵塞 旋風(fēng)分離器下部的貯斗，因保溫不好使煙氣中的水蒸氣凝結(jié)，導(dǎo)致炭黑的架橋、結(jié)塊，往往使出灰口堵塞。解決它的根本辦法是在設(shè)計(jì)時(shí)，其貯斗采用蒸汽夾套保溫 殼體出現(xiàn)小孔 由于旋風(fēng)分離器制作時(shí)，焊接質(zhì)量不佳，在焊縫中出現(xiàn)小孔，會(huì)破壞旋風(fēng)分離氣流的正常運(yùn)動(dòng)，降低收集效率。如果發(fā)現(xiàn)小孔，必須進(jìn)行補(bǔ)焊，。如果由于煙氣腐蝕出現(xiàn)小孔并逐漸擴(kuò)大，則不宜焊補(bǔ)，必須大修或更換設(shè)備 ⑶、螺旋輸送器 螺旋輸送器是一種最常用的粉體連續(xù)輸送設(shè)備，優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，在機(jī)槽斗部除了傳動(dòng)裝置斗，不再有傳動(dòng)部件，占地面積小，容易密封、管理、維護(hù)，操作簡(jiǎn)單，便于多點(diǎn)裝料和多點(diǎn)卸料，缺點(diǎn)是運(yùn)行阻力大，這些阻力主要是機(jī)槽與螺旋葉片之間，螺旋面與物料之間，機(jī)槽與物料之間等，一般比其他輸送機(jī)的動(dòng)力消耗大，而且機(jī)件磨損較快，因此不予輸送塊狀，磨 性大的物料，由于摩擦大，所以輸送過(guò)程中物料有較大的粉碎作用，因此需要保持粒度一定的物料不宜用這種輸送機(jī)，由于各部件有較大的磨損，所以這種輸送設(shè)備只用于較低和中等生產(chǎn)率的生產(chǎn)中，且輸送距離不宜太長(zhǎng)。 ① 、構(gòu)造及工作原理 螺旋輸送機(jī)主要由螺旋軸、料操和驅(qū)動(dòng)裝置所組成，料槽的下半部是半圓形，螺旋軸沿縱向放在槽內(nèi)，當(dāng)螺旋軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的軸向推力就直接作用到物料上而成為物料運(yùn)動(dòng)推力，使物料沿軸向滑動(dòng)，物料沿軸向滑動(dòng)就像螺桿上的螺母，當(dāng)螺母沿周向被持住而不能旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺桿的旋轉(zhuǎn)就使螺母沿螺桿做平移，物料就是在螺旋軸的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中朝著一個(gè)方向推進(jìn)到卸料口處卸出的。 ② 、在炭黑工業(yè)中的應(yīng)用 炭黑工業(yè)應(yīng)用的螺旋輸送器，直徑一般為200-500毫米，轉(zhuǎn)軸經(jīng)減建器有電機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速常為30-60轉(zhuǎn)/分，在輸送炭黑的過(guò)程中，對(duì)炭黑有壓縮作用，用 向造粒機(jī)輸送粉狀炭黑，有助于驅(qū)出部分吸附氣體，提高成立機(jī)的效率，也正是這個(gè)原因，用它長(zhǎng)距離輸送造粒炭黑，勢(shì)必導(dǎo)致粒子破碎，增加細(xì)粉量。螺旋軸送器的輸送量，可按下列公式計(jì)算： -炭黑輸送量 n-螺旋輸送器軸的轉(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)/分 D-螺旋輸送器的螺旋直徑，米 S-螺旋輸送器的螺距，米（一般取0.75-1.2D） -填充系數(shù)，取0.3-0.5 -炭黑容重，公斤/立方米（粒狀炭黑取300-350） 4 、埋刮板輸送機(jī) ①、特點(diǎn) 埋刮板輸送機(jī)是一種連續(xù)輸送粉體輸送設(shè)備，由于它在水平和垂直方向都能很好的輸送粉體和散粒狀物料，因此近年來(lái)在工業(yè)各部門得到較多的應(yīng)用。在炭黑工業(yè)輸送炭黑的過(guò)程中造粒炭黑受到刮板鏈條沿運(yùn)動(dòng)方向的壓力及物料自身重力的作用，在物料間產(chǎn)生了內(nèi)摩擦力，這種摩擦力保證了炭黑粒子之間的穩(wěn)定狀態(tài)，便是以克服物料在機(jī)槽中移動(dòng)而產(chǎn)生的外摩擦阻力，使物料形成連續(xù)料流而被輸送。主要特點(diǎn)是：物料在機(jī)殼內(nèi)封閉運(yùn)輸，揚(yáng)塵少，布置靈活，可多點(diǎn)裝料和卸料，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)電耗低，水平運(yùn)輸長(zhǎng)度可達(dá)80-100m，垂直高度可達(dá)20-30m.②、工作原理 埋刮板輸送機(jī)有兩個(gè)部分的封閉料槽，一部分用于工作分支，另一部分用于回程分支，固定有刮板的無(wú)端鏈條分別繞在頭部的驅(qū)動(dòng)鏈輪和尾部的張緊鏈輪上，如圖所示： 物料在輸送時(shí)并不由各個(gè)刮板一份一份的帶動(dòng)，而是以充滿料槽整個(gè)工作斷面或大部分?jǐn)嗝娴倪B續(xù)流的形式運(yùn)動(dòng)，這種連續(xù)牽引物料過(guò)程分析如下： 水平輸送時(shí)埋刮板輸送機(jī)槽道中的物料受到刮板在運(yùn)動(dòng)方向的壓力及物料本身質(zhì)量的作用，在散體內(nèi)部產(chǎn)生摩擦力，這種內(nèi)摩擦力保證了散體層之間的穩(wěn)定狀態(tài)，并大于物料在槽道中滑動(dòng)而產(chǎn)生的外摩擦阻力，使物料形成了連續(xù)整體的料流而被輸送。 ③ 、應(yīng)用和類型 埋刮板輸送機(jī)主要用于輸送粒狀、小塊狀或粉狀物料，對(duì)于塊狀物料一般要求最大粒度不大于3毫米，對(duì)于硬質(zhì)物料要求最大粒度不大于1.5毫米，不適用于輸送磨琢性大，硬度大的塊狀物料，也不適用于輸送粘性大的物料，對(duì)于流動(dòng)性特強(qiáng)的物料，由于物料的內(nèi)摩擦系數(shù)小，難于形成足夠的內(nèi)摩擦力來(lái)克服外部阻力和重力，因而輸送困難。 通用型埋刮板輸送機(jī)主要有三種：MS型-為水平輸送，最大傾角可達(dá)30攝氏度，MC-為垂直輸送，但進(jìn)料端仍為水平段，MZ型-為“水平”-“垂直”-“水平”的混合型，形似Z字型所以有Z型埋刮板輸送機(jī)之稱。選用時(shí)，首先對(duì)物料要有一定的要求，物料密度r=0.2-1.8t/立方米。其中