陈林东，黄敬彬 (茂名环星新材料股份有限公司，广东 茂名 525024)
摘 要：本文首先回顾了现有炭黑工艺中烟气回路输送与空气开路输送两种炭黑扑集输送的方法，比较了两种方法 的优缺点，提出了集炭黑两种扑集输送方法优点为一身的烟气开路输送。
关键词：炭黑;烟气开路输送;烟气回路输送;空气开路输送
1 引 言
炭黑是烃类化合物经热氧化分解或热裂解反 应方法生成的黑色粉体物质。反应后炭黑存在于 气溶胶态的炭黑烟气中。经一次水急冷，终止炭 黑反应;再经空气预热器、原料油预热器、余热锅 炉等炭黑烟气余热利用设备，炭黑烟气被降温到 后续的袋滤器滤袋能够承受的温度，含炭烟的气 体进入袋滤器，炭黑被阻留，气体被排出，这一过 程称为炭黑扑集。在袋滤器里炭黑被扑集，炭黑 由气密阀排出，烟气经净化由袋滤器顶部排出，经 净化的气体称为炭黑尾气。
由袋滤器气密阀排出炭黑，炭黑是以聚集体 或聚附体的形式和烟气或空气组成的混合气体组 成输送系统。当气流速度大于悬浮速度或沉降速 度时，物料颗粒被带走，这就是输送的基本原理。 混合气体组成的不同，形成了三种不同的输送方 法：烟气回路输送、空气开路输送以及烟气开路输 送，前两种输送方式是目前炭黑生产工艺中主要 的输送方式，炭黑烟气开路输送是环星公司的提 出的集两种扑集输送方法优点为一身的新型输送 方式。本文对这三种方式进行比较，并对烟气开 路输送进行详细的介绍。
2 烟气回路输送
炭黑烟气回路输送，也称为烟气闭路输送，其 工艺的示意图见下图1。在反应炉生产的炭黑烟气 经过空气预热器和原料油预热器进行热交换后， 一部分冷却烟气进入袋滤器扑集，收集到的炭黑 由袋滤器底部的气密阀排出，经净化的炭黑尾气 由袋滤器顶部排出。由烟气源引口引出一股炭黑 烟气作为输送气源直接进入气力输送管道，将炭 黑和烟气经微米粉碎机再由风送风机送至收集旋 风分离器。
含有炭烟尘粒的气流沿着切向进入旋风分离 器上部，受器壁约束而旋转向下作螺旋运动，在惯 性离心力的作用下，颗粒被甩向器壁与气流分离， 再沿壁面落至底部下灰口，经净化的气流在中心 轴附近范围内由下而上做旋转运动，最后由顶部 排出。排出的气体在回流风机的作用下，与冷却 烟气混合后再进入袋滤器扑集，如图1所示，形成 一个闭路。
输送气源是进入袋滤器前的来自炭黑反应炉 的炭黑烟气，与袋滤器气密阀卸料时泄露的气体同质，且输送系统是密闭的，不存在泄露空气现 象，即不存在气体爆炸可能。因此炭黑烟气回路 输送最大的优点是在安全性高，但是也存在以下 的缺点：
(1)影响收集效率 从旋风分离器回流的气体再次进入袋滤器扑 集，烟气中的炭黑浓度受到稀释，袋滤器的过滤速 度加快增加过滤阻力，导致滤袋的使用寿命变短， 影响收集效率。同时，气密阀的压力也增加，影响 其效率。
(2)影响造粒 从收集旋风分离器底部落下的炭黑收集到粉 炭罐，气流由下而上做旋转运动，容易造成气压的 不稳定和波动，给炭黑的造粒带来了一定的影 响。
3 空气开路输送
炭黑空气开路输送系统自 2001 年提出，后逐 步广泛应用到炭黑生产工艺中，其工艺的示意图 见图 2。
炭黑空气开路输送方式有如下优点：
(1)简化了热烟气输送系统,取消了回风调节 阀、控制回路、回流风机和回流管道。
(2)用收集袋滤器(脉冲袋滤器)代替了收 集旋风分离器，炭黑烟气经收集袋滤器净化后可 直接排放，省去了收集旋风分离器 扑集炭黑后烟 气回流及其带来的麻烦;
(3)炭黑空气输送，经粉罐的隔绝，湿法造 粒厂房为非防爆区，湿法造粒机等设备动力可不 采用防爆电机，电气设备可不采用防爆设备。
但炭黑空气开路输送方式也存在以下的问 题：
(1)引入了非系统的空气作为输送介质，增 加了额外需过滤的气体的过滤面积，带来了设备 费、运转费、生产成本的增加;
(2)主袋滤器、排气袋滤器和再处理袋滤器 的卸料气密阀的规格和转速须重新选用;炭黑品 种变化导致炭黑产量变化时，需用变频器调整其 转速，避免炭黑烟气泄露到空气输送管道里。事 实上是很难做到的，烟气泄漏量占输送混合气的 13% ～ 15%，因此引起炭黑烟气损失及其带来的 环境污染，严重者造成生产事故危及作业者人身 安全。据悉，脉冲袋滤器烧坏事故在炭黑同行生 产企业中时有发生，存在着较大的安全隐患。
4 烟气开路输送
烟气回路输送和空气开路输送两种输送烟气 方式各有优缺点，提出了集两种输送方式优点的 烟气开路输送方式，其工艺的示意图见下图 3。
炭黑的烟气开路输送方法，如图所示，经过热 交换后的炭黑烟气进入袋滤器前，由烟气源引口 引出一股炭黑烟气作为输送气源，进入袋滤器气 密阀下设置的气力输送管道;主袋滤器扑集来自 炭黑反应炉的炭黑烟气里的炭黑;排气袋滤器扑 集经排气风机送来的来自干燥机携带炭黑粉尘的 湿气体;再处理袋滤器扑集来自吸尘风机含有炭 黑粉尘的气体，袋滤器扑集的炭黑经气密阀卸料 口进入气力输送管道。在风送风机的作用下，炭 黑由风送风机进口进入，增压后由风送风机出口 排出到收集袋滤器进口，在收集袋滤器中扑集炭 黑，净化后的炭黑尾气由收集袋滤器出口排出，进 入尾气汇总管进口，与主袋滤器的尾气风机输送来的炭黑尾气在尾气汇总器汇合后送到尾气燃烧 炉作为燃料，其余部分可作为电站锅炉的燃料或 作为它用。
输送气源是进入袋滤器前的来自炭黑反应炉 的炭黑烟气，与袋滤器气密阀卸料时泄露的气体 同质，且输送系统是密闭的，不存在泄露空气现 象，即不存在气体爆炸可能。
采用空气开路输送方式扑集炭黑，多数的炭 黑生产商是在风送风机出口输送气温度 120℃情 况下运行，即是在炭黑尾气泄露到输送气里的量 占输送气量 30% 状况下运行。本文将空气开路输 送和烟气开路输送两种不同的输送方式，应用在 生产硬质炭黑 N339 的炭黑生产中扑集炭黑，进行 对比。表1是炭黑尾气泄露到输送气里的量占输送 气量30%的状况下，硬质炭黑N339的两种输送方 法各参数的详细对比表。
由于空气开路输送方式的尾气需要放空，因 此当炭黑尾气泄露到输送气里的量占输送气量 30%状况下运行时，这种条件下浪费的尾气各详细 数据见下表 2。
采用空气开路输送方式扑集炭黑，少数的炭 黑生产商是在风送风机出口输送气温度 93℃情况 下运行，即是在炭黑尾气泄露到输送气里的量占 输送气量15%状况下运行。表3是炭黑尾气泄露到 输送气里的量占输送气量 15% 的状况下，生产硬 质炭黑 N339，空气开路输送和烟气开路输送，两 种方式各参数的详细对比表：
由于空气开路输送方式的尾气需要放空，因 此当炭黑尾气泄露到输送气里的量占输送气量 15%状况下运行时，这种条件下浪费的尾气各详细 数据见下表4。
通过上述的详细对比可以总结出，烟气开路 输送方式存在以下的优点：
(1)收集袋滤器的炭黑烟气进口为切向 1 个 或多个，收集袋滤器的尾气出口连接的尾气汇总 器，有效地解决了不同压力流体的汇合问题。
(2)输送炭黑的气源由空气改为炭黑烟气， 消除了空气输送过程中的空气-尾气混合气带来 超过尾气爆炸下限运行，以确保设备和人身安 全。
(3)杜绝了空气 - 尾气混合气经收集袋滤器 扑集炭黑后排入大气造成能源浪费和环境污染;
(4)减少了空气输送带来的袋滤面积的增 加，节约了设备初投资、运行成本，提高了经济效 益。
5 结 语
烟气回路输送和空气开路输送两种输送烟气 方式各有优缺点，针对这两种输送方式，提出了烟 气开路输送方式。烟气开路输送有效地解决了不 同压力流体的汇合问题，具有安全性好、杜绝了浪 费和环境污染、节约了设备初期投资、运行成本， 提高了经济效益等优点，是一种新型的、安全、环 保的高效炭黑烟气输送方式。
