一种用于炭黑反应炉的气助雾化喷嘴的制作方法

1.本实用新型涉及炭黑反应炉领域，具体涉及一种用于炭黑反应炉的气助雾化喷嘴。


背景技术：

2.无论是传统耐火砖式炭黑反应炉还是新型的耐高温合金气冷式炭黑反应炉，其都需要在喉管段高速高温气流中喷射原料油，用以提供化学反应的原料、进而生成炭黑。常规原料油喷嘴一般采用简单的离心式压力雾化喷嘴，其在一定的喷嘴压差下，原料油经过喷嘴孔呈单束空心锥式喷射而出，空心锥角度根据需要在45
°
～80
°
之间。在常规耐火砖式炭黑反应炉中，因为没有对喷嘴头保护，其寿命很短；并且单束小角度空心锥容易使原料油集中在局部很富的空间，对化学反应不利；若喷射的是单束大角度空心锥，则原料油喷射的穿透距离不够，喉管中心位置处可能与高温燃气没有掺混，即此处没有炭黑产生。并且，本案发明人在研究过程中发现，炭黑品质不仅与原料油喷射后在喉管段中的高温燃气掺混位置相关，还与原料油喷嘴的喷射、雾化特性有关。
3.综上，传统的用于炭黑反应炉的原料油喷嘴在使用时具有以上诸多弊端，制约了炭黑产量和质量的进一步提高，现有技术中也缺乏对该原料油喷嘴的研究和改进。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种用于炭黑反应炉的气助雾化喷嘴，以解决现有技术中因原料油喷射方式单一而导致的制约炭黑生产的问题，实现提供良好的初始雾化效果、优化炭黑生产技术的目的。
5.本实用新型通过下述技术方案实现：
6.一种用于炭黑反应炉的气助雾化喷嘴，包括下油管、设置在下油管底部的喷嘴头，还包括套设在下油管外的套管，所述喷嘴头包括若干喷孔，所述套管底部具有若干与所述喷孔相匹配的气助雾化孔，所述喷孔插入气助雾化孔中；所述套管内壁与下油管外壁之间形成第一间隙、套管与喷嘴头之间具有若干轴向贯通的环缝，套管侧壁开设若干进气孔，所述进气孔与第一间隙连通，所述第一间隙与环缝连通。
7.针对现有技术中炭黑反应炉内原料油喷射方式单一的问题，本实用新型提出一种用于炭黑反应炉的气助雾化喷嘴，喷嘴头设置在下油管底部、通过其上的喷孔向炉内喷射原料油，套管套设在下油管外、与下油管之间的环空形成第一间隙。本技术在套管底部设置与喷孔相匹配的气助雾化孔，并使得喷孔延伸至气助雾化孔内。本技术工作时，原料油自下油管进入喷嘴头，从各喷孔中向炉内喷出，同时使空气从套管侧壁的进气孔进入第一间隙，再经过第一间隙进入套管与喷嘴头之间的环缝，最终从环缝处向炉内喷出。本技术中环缝位于套管与喷嘴头之间，其轴向贯通，是指沿下油管或套管的轴向方向，环缝两端均为敞口的，以保证空气能够顺利的通过环缝向外喷射。
8.本技术通过若干喷孔的设置，能够将单束原料油分成多束，大大提高了油束表面
与高温燃气接触的面积，也加强了油气掺混，不易形成局部过富的区域，有利于炭黑化学反应的发生。并且，本技术中原料油能够在初始喷射时就与空气充分混合，通过环缝与喷孔的共同作用，充分对液柱表面进行剪切破碎，最终实现良好的初始雾化效果。
9.此外，本方案中第一间隙与环缝之间可采用任意方式进行连通，本领域技术人员能够实现的连通方式均可适用，只需满足从进气孔进入的空气能够从环缝处向炉内喷出即可。
10.进一步的，所述气助雾化孔与所述喷孔一一对应，且每个气助雾化孔均与喷嘴头之间形成一个环缝。其中气助雾化孔与喷孔一一对应，即是每个喷孔内均插入一个气助雾化孔。本方案中每个气助雾化孔均与对应的喷嘴头上喷孔之间形成一个环缝，即是本方案中的环缝由喷孔和气助雾化孔之间的环空间隙所构成，使得每个喷孔外侧均围绕一个环缝，从而能够对每束原料油液柱进行充分的剪切破碎，以实现更好的初始雾化效果，有利于提高炭黑品质。
11.进一步的，所述喷孔在喷嘴头上呈圆形阵列分布。其中喷孔的具体数目可根据原料油流量、压降、尺寸等参数进行确定，在此不做限定。
12.进一步的，所述喷孔包括位于喷嘴头中心位置的中心喷孔、以及绕所述中心喷孔环形均布的若干阵列喷孔。本方案在喷嘴头中心设置有一个喷孔、定义为中心喷孔，并围绕中心喷孔以圆周阵列的方式排布若干个喷孔、定义为阵列喷孔；本方案能够使得原料油均匀且稳定的以多束状向外喷射。
13.进一步的，所述下油管外壁套设下隔热管，所述第一间隙位于下隔热管外壁与套管内壁之间。下隔热管用于对下油管进行隔热，以防止环境中的高温空气将下油管中的原料油加热而产生的结交现象。
14.进一步的，所述下油管底部孔径由内往外逐渐扩张。使得原料油抵达下油管底部位置后向外扩张、降低流速；具体的扩张角度可根据原料油流量、压降、尺寸等参数进行确定，在此不做限定。
15.进一步的，所述下油管底端与喷嘴头之间具有下集油腔。通过下集油腔对原料油流速进行充分缓冲，以保证原料油以稳定均匀的压力从各喷孔中喷出。
16.进一步的，还包括与所述下油管同轴且连通的上油管，所述上油管顶端连通上集油腔，所述上集油腔用于连接进油接嘴。来自油泵的原料油通过进油接嘴进入上集油腔，通过上集油腔使得燃料油的流速得到缓冲，使燃料油稳定进入上油管，并通过上油管进入下油管中。
17.进一步的，还包括套设在上油管外的上隔热管，所述上隔热管内壁与上油管外壁之间形成封闭的第二间隙；以第二间隙作为空气隔热层，以防止环境高温空气对上油管中的原料油进行加热，避免产生结交现象。
18.进一步的，所述上油管顶端与喷嘴盖板连接，所述上集油腔位于喷嘴盖板内。喷嘴盖板用于将本技术的气助雾化喷嘴固定在炭黑反应炉的燃烧室外壳上。
19.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
20.1、本实用新型一种用于炭黑反应炉的气助雾化喷嘴，将单束原料油分成多束，大大提高了油束表面与高温燃气接触的面积，也加强了油气掺混，不易形成局部过富的区域，有利于炭黑化学反应的发生。
21.2、本实用新型一种用于炭黑反应炉的气助雾化喷嘴，原料油能够在初始喷射时就与空气充分混合，通过环缝与喷孔的共同作用，充分对液柱表面进行剪切破碎，最终实现良好的初始雾化效果，进而有利于提高炭黑品质。
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
23.图1为本实用新型具体实施例的剖视图；
24.图2为本实用新型具体实施例的底面示意图；
25.图3为图1中a处的局部放大图；
26.图4为本实用新型具体实施例中套管开设进气孔位置的剖视图。
27.附图中标记及对应的零部件名称：
28.1-下油管，2-喷嘴头，3-套管，4-喷孔，5-气助雾化孔，6-第一间隙，7-环缝，8-进气孔，9-下隔热管，10-下集油腔，11-上油管，12-上集油腔，13-进油接嘴，14-上隔热管，15-第二间隙，16-喷嘴盖板。
具体实施方式
29.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
30.实施例1：
31.如图1至图4所示的一种用于炭黑反应炉的气助雾化喷嘴，包括下油管1、设置在下油管1底部的喷嘴头2，还包括套设在下油管1外的套管3，喷嘴头2包括若干喷孔4，套管3底部具有若干与喷孔4相匹配的气助雾化孔5，喷孔4插入气助雾化孔5中；套管3内壁与下油管1外壁之间形成第一间隙6、套管3与喷嘴头2之间具有若干轴向贯通的环缝7，套管3侧壁开设若干进气孔8，进气孔8与第一间隙6连通，第一间隙6与环缝7连通。
32.如图2与图3所示，气助雾化孔5与喷孔4一一对应，且每个气助雾化孔5均与喷嘴头2之间形成一个环缝7。喷孔4在喷嘴头2上呈圆形阵列分布，具体阵列方式请参见图2，包括位于喷嘴头2中心位置的中心喷孔、以及绕中心喷孔环形均布的若干阵列喷孔。
33.本实施例可根据原料油质量流量、喷嘴头2尺寸、喷孔4数目和直径等参数，来共同确定燃料油的穿透深度及其雾化效果。
34.在更为优选的实施方式中，如图2所示，在喷嘴头2底部中心位置设置中心凸台、围绕中心凸台具有环形凸台，前述的中心喷孔位于中心凸台上，前述的各阵列喷孔位于环形凸台上；中心凸台与环形凸台之间的间隙构成中心喷孔的环缝，而环形凸台与气助雾化孔5孔壁之间的间隙构成阵列喷孔的环缝。
35.在更为优选的实施方式中，喷孔4数量取2～8个。
36.在更为优选的实施方式中，如图1所示，套管3上端与下油管1接触密封；并且套管3下端有与喷孔数目相同的气助雾化孔5，并且每个喷孔4均与对应的气助雾化孔5同轴。
37.在更为优选的实施方式中，套管侧面沿轴向设有若干圈进气孔，如图4所示，每圈均包括若干个环形均布的进气孔。在具体使用时，根据气助雾化空气量的需求确定进气孔的圈数和每圈孔数，优选的设置1-3圈，每圈4-16个，单个排气孔的孔径在2～4mm之间。
38.实施例2：
39.一种用于炭黑反应炉的气助雾化喷嘴，在实施例1的基础上，如图1所示，下油管1外壁套设下隔热管9，第一间隙6位于下隔热管9外壁与套管3内壁之间。
40.如图3所示，下油管1底部孔径由内往外逐渐扩张；下油管1底端与喷嘴头2之间具有下集油腔10。本实施例中的下集油腔10由下油管1底端、下隔热管9内壁和喷嘴头2顶面共同围绕而成。
41.在更为优选的实施方式中，如图3所示，下油管1底部的扩张角度α＝90
°±5°
；下集油腔10的轴向高度不低于5mm。
42.实施例3：
43.一种用于炭黑反应炉的气助雾化喷嘴，在上述任一实施例的基础上，如图1所示，还包括与下油管1同轴且连通的上油管11，上油管11顶端连通上集油腔12，上集油腔12用于连接进油接嘴13。
44.还包括套设在上油管11外的上隔热管14，上隔热管14内壁与上油管11外壁之间形成封闭的第二间隙15。上油管11、上隔热管14的顶端均与喷嘴盖板16密封连接，上集油腔12位于喷嘴盖板16内。
45.本实施例中，上集油腔的内径大于进油接嘴、上油管的内径。上集油腔与上油管同轴，上油管和下油管同轴且内径相等。进油接嘴13位于上集油腔12侧面。
46.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
47.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体，意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以是经由其他部件间接相连。