在線鍋爐在色素碳黑生產中的應用（2）

   

    急冷鍋爐運行時，來自反應爐的高溫炭黑煙氣進入急冷鍋爐的入口，分別進入套管式調溫裝置的內管，并在內管內向內外套管的環隙間的水傳熱，而炭黑煙氣本身則被冷卻到一定溫度后由出口進入下一級的空氣預熱器內。而進入鍋爐的水則由汽包經下降管到下聯箱，然后在調溫套管的環隙中被加熱，形成汽水混合物經上聯箱和導汽管到鍋爐汽包；在汽包內經汽水分離后，蒸汽被引出鍋爐到用戶，而水則留在鍋爐進一步被加熱。

    該形式的急冷鍋爐兼有水管鍋爐和火管鍋爐的特點：即高溫煙氣和水均在管內流動。由于含有炭黑粉塵的高溫煙氣在直行管內流動，這對清掃煙管就帶來了方便。而水是在環隙的管內流動，使水流速度較為均勻，同時便于設計較高流速，使高溫煙氣能得到快速冷卻。該形式的結構，使高溫下的應力分布較為合理，使設備在高溫下運行更為可靠。由于急冷鍋爐具有這些特點，使它能適合在炭黑的連續性生產中溫度運行。

    但急冷鍋爐并不能完全代替噴水急冷。因為，在當前炭黑生產中，利用改變和調整急冷水噴入反應爐位置的方法來調整炭黑反應的時間和空間，以達到調整炭黑粒徑的目的。因為隨著炭黑反應時間與空間的增加，會使生產炭黑的粒徑變大，反之，則變小，而粒徑不同，炭黑產品的品種和用途也不同。而急冷鍋爐則無法改變炭黑反應的時間和空間來對所需生產炭黑粒徑的調整。所以在使用急冷鍋爐的同時，還可以在不同位置設置噴水急冷來進一步滿足炭黑生產工藝的需要。

    有報道說，泰國某炭黑生產企業已經應用了由阿爾斯通公司（ALSTOM)設計的用于炭黑生產線的急冷鍋爐。它被安裝在炭黑反應爐后，將反應后的炭黑煙氣由1300℃降低到900℃，替代原工藝中的噴霧急冷水的冷卻工序，該急冷鍋爐的應用，能每小時回收約4噸4MPa左右的飽和蒸汽，同時，減少了每小時4噸左右的急冷水。由于減少了急冷水，使尾氣中減少了4噸/小時的水蒸氣，其熱值相應提高。由于尾氣量的降低，主袋濾器的通風負荷相應減少，使濾袋的壽命提高了6個月，同時，其他尾氣輸送設備的能耗也得以降低。每小時4噸的中壓蒸汽也創造每年數十萬美元的價值。如果將該中壓蒸汽再進行過熱處理，則可以做工業汽輪機的汽源，可替代300kW左右的電動機工作，工業汽輪機的排放還可以作為保溫加熱的熱源使用。

    反應爐排出的炭黑煙氣經空氣預熱器和油冷卻器冷卻后溫度仍有500℃左右。為了滿足袋濾器運行的要求，必須把炭黑煙氣的溫度降低到300℃左右。在目前的許多炭黑生產線上從油預熱器后，是采用再次噴水的方式來調節煙氣溫度，使煙氣溫度降低到袋濾器進口所需要的溫度。根據炭黑生產工藝和設備配置的不同，一般20000噸的新工藝炭黑生產線用以調節炭黑煙氣溫度的噴水量都在2.5~4.5t/h左右。在炭黑新工藝中該工序稱之為“二冷”，即二次急冷（是相對于一次急冷而言的）。

    要達到冷卻煙氣的目的，除了采用噴水這種簡單易行，但不利于節能降耗的辦法外，再就是采用在線鍋爐，以間接冷卻的方式冷卻炭黑煙氣，并回收炭黑煙氣的熱量。

    在線余熱鍋爐可以采用煙管式，也可以采用水管式。但因炭黑煙氣中含有大量的炭黑粉塵，容易沉積，所以，大都采用煙管式的在線鍋爐。