[實(shí)用新型]一種白炭黑噴霧干燥系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320671077.2
• 申請(qǐng)日: 2013-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203577342U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何秀錦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鳳陽(yáng)海泰科能源環(huán)境管理服務(wù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B01D1/18
• 分類(lèi)號(hào): B01D1/18;C01B33/12
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及能源利用及干燥領(lǐng)域，特別涉及一種白炭黑噴霧干燥系統(tǒng)。

背景技術(shù)

（一）白炭黑的生產(chǎn)特點(diǎn)

白炭黑是一種白色、無(wú)毒、無(wú)定形微細(xì)粉狀物，其SiO₂含量大于90%，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐高溫、不燃燒、無(wú)毒無(wú)味以及電絕緣性好等優(yōu)異特性。白炭黑的用途十分廣泛，可作為補(bǔ)強(qiáng)劑用于橡膠制品和輪胎（如工程機(jī)械輪胎、子午線輪胎、膠鞋、自行車(chē)彩色輪胎、乳膠制品等），作為分散劑和載體廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、固體消防材料、涂料及油墨中，還可以用在農(nóng)藥、飼料等中作載體或流動(dòng)助劑，在牙膏中用作摩擦劑和增稠劑，在涂料中作沉降劑和消光劑，在紙中作填充劑等。

市場(chǎng)上常見(jiàn)的白炭黑主要有氣相法白炭黑和沉淀法白炭黑兩種，其中沉淀法白炭黑所用原料便宜、易得，生產(chǎn)工藝和設(shè)備較為簡(jiǎn)單，產(chǎn)品售價(jià)低，目前占產(chǎn)品總量的85%左右。中國(guó)的白炭黑產(chǎn)業(yè)從1958年生產(chǎn)開(kāi)始經(jīng)歷了快速發(fā)展過(guò)程，到2011年，直接從事白炭黑生產(chǎn)的企業(yè)有60多家，年總生產(chǎn)能力達(dá)到約145萬(wàn)噸，而當(dāng)年國(guó)外白炭黑的總產(chǎn)量還不足100萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)到2015年，中國(guó)白炭黑的生產(chǎn)能力將超過(guò)170萬(wàn)噸。

白炭黑生產(chǎn)的主要工序：反應(yīng)、壓濾和干燥。反應(yīng)工序生產(chǎn)出含有白炭黑沉淀物的粗漿液；壓濾工序?qū)Υ譂{液進(jìn)行固液分離處理，生產(chǎn)出含水率為78%至85%左右的濾餅，干燥工序?qū)V餅加熱、并蒸發(fā)除去濾餅中大部分水分，生產(chǎn)含水率3%至8%左右的白炭黑成品。

隨著白炭黑生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大、白炭黑用途的增加，白炭黑干燥工序必須滿足如下要求：

（1）產(chǎn)品必須達(dá)到比較高的純度，尤其在干燥過(guò)程中不能混入雜質(zhì)。

（2）干燥工序要求比較高的干燥熱效率。白炭黑生產(chǎn)的干燥工序中，需要將含水率為80%左右的糊狀漿液干燥成含水率5%左右的白炭黑產(chǎn)品，生產(chǎn)一噸白炭黑產(chǎn)品就需要蒸發(fā)掉3.75噸的水量，需消耗大量的熱能和電能，屬于高耗能產(chǎn)品，干燥工序占生產(chǎn)總能耗的80%以上。因此，較高的干燥熱效率不僅可以節(jié)省燃料成本，還可以因?yàn)榻档腿剂舷亩行Ы档痛髿馕廴疚锏呐欧帕俊?!-- SIPO -->

（3）干燥設(shè)備必須有足夠大的產(chǎn)量，設(shè)備的自動(dòng)化水平高、連續(xù)生產(chǎn)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠、故障率低。

為了滿足上述第（1）條要求，目前普遍采用間接加熱熱風(fēng)爐：煤炭燃燒產(chǎn)生含有大量煤灰的高溫?zé)煔猓g接加熱管壁另一側(cè)的潔凈空氣，潔凈的熱空氣進(jìn)入到干燥機(jī)內(nèi)與白炭黑濕料直接接觸換熱，使?jié)窳现械乃终舭l(fā)。

為了滿足上述第（2）條要求，需要提高進(jìn)入到干燥機(jī)的熱風(fēng)初始溫度。當(dāng)熱風(fēng)溫度從200℃上升到700℃時(shí)，干燥熱效率可以從50%上升到88%。

（二）白炭黑干燥技術(shù)現(xiàn)狀

二十世紀(jì)八十年代和九十年代開(kāi)發(fā)的白炭黑的箱式干燥技術(shù)、滾筒干燥技術(shù)、旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥技術(shù)和熱管干燥技術(shù)，存在如下缺點(diǎn)：干燥機(jī)的入口熱風(fēng)溫度全部低于600℃，干燥熱效率偏低；干燥過(guò)程的自動(dòng)化程度低、人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、單機(jī)產(chǎn)量低、不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)等。這些干燥技術(shù)逐漸被中國(guó)市場(chǎng)淘汰。

隨著耐高溫不銹鋼材料（如：310S）生產(chǎn)技術(shù)成熟，產(chǎn)生熱風(fēng)溫度高達(dá)750℃的間接加熱熱風(fēng)爐開(kāi)始投入市場(chǎng)，干燥熱效率可以高達(dá)85%以上。使用價(jià)格較低的燃煤作為燃料、使用耐高溫不銹鋼作為換熱器的間接加熱的高溫?zé)犸L(fēng)爐正在得到推廣應(yīng)用；噴霧干燥技術(shù)具有易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、產(chǎn)量高、能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。目前，以燃煤為燃料、使用耐高溫不銹鋼作為換熱器的間接加熱高溫?zé)犸L(fēng)爐的噴霧干燥技術(shù)正在被中國(guó)白炭黑的大規(guī)模生產(chǎn)商所采用，具有燃料價(jià)格低、干燥熱效率高、連續(xù)性生產(chǎn)、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)。但是，這種耐高溫不銹鋼間接加熱的高溫?zé)犸L(fēng)爐噴霧干燥技術(shù)存在以下不足：

（1）采用間接加熱的方式利用燃煤高溫?zé)煔忾g接加熱干凈的空氣，必然使高溫?zé)煔鉁囟扰c熱風(fēng)溫度之間存在一定的換熱溫差，熱效率降低；

（2）雖然耐熱不銹鋼（如310S）能夠承受一定高溫，但是在煙氣溫度高達(dá)800℃以上的高溫條件下?lián)Q熱，壽命非常有限，熱風(fēng)爐的故障率和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高；

（3）間接換熱熱風(fēng)爐的耐熱不銹鋼管兩側(cè)通過(guò)的都是氣體，氣體之間間接換熱的綜合換熱系數(shù)低，為了完成一定熱量的交換，需要非常大的換熱面積，不僅占地面積大，而且由于耐熱不銹鋼的價(jià)格昂貴（高達(dá)8萬(wàn)元/噸以上），熱風(fēng)爐的造價(jià)高昂。

（4）燃煤熱風(fēng)爐存在二氧化硫、氮氧化物、粉塵等大氣污染物的排放問(wèn)題，對(duì)熱風(fēng)爐當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成不利影響。在我國(guó)目前大氣污染物排放總量要求嚴(yán)格的條件下，很多地區(qū)的燃煤熱風(fēng)爐項(xiàng)目不能通過(guò)環(huán)境影響評(píng)價(jià)，推廣應(yīng)用受到限制。