CS254354B1

CS254354B1 - Burner spray nozzle

Info

Publication number: CS254354B1
Application number: CS852560A
Authority: CS
Inventors: Ivo Bures
Original assignee: Ivo Bures
Priority date: 1985-04-05
Filing date: 1985-04-05
Publication date: 1988-01-15
Also published as: CS256085A1

Abstract

Rozprašovací tryska hořáku pro výrobu technických sazí zvláště měkkých typů technických sazí. Podstata řešení spočívá v tom, že čelo trysky hořáku je po obvodě uchyceno na válcovitém tělese trysky nejméně dvěma a nejvýše čtyřmi příchytkami, přičemž je toto čelo opatřeno vnitřní rozprašovací ploškou. Kolmá vzdálenost rozprašovací plošky od středu výstupního otvoru válcovitého tělesa trysky je 1,5 až 7,0 mm a celkový obsah rozprašovací plošky je deseti až šedesátinásobek průřezu výstupního otvoru. Součet částí obvodu rozprašovací plošky, zastíněných příchytkami, nepřevyšuje 15 % celkového obvodu rozprašovací plošky.Burner nozzle for the production of carbon black, especially soft types of carbon black. The essence of the solution is that the front of the burner nozzle is attached circumferentially to the cylindrical nozzle body by at least two and at most four clamps, the inner sputtering surface being provided. The perpendicular distance of the sputter face from the center of the outlet opening of the cylindrical nozzle body is 1.5 to 7.0 mm, and the total sputter surface is ten to sixty times the outlet aperture cross section. The sum of the portions of the spray pad circumference shielded by the clips does not exceed 15% of the total periphery of the spray pad.

Description

Vynález se týká rozprašovací trysky hořáku pro výrobu technických sazí zvláště měkkých typů technických sazí.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a burner spray nozzle for the production of technical carbon blacks, particularly soft types of technical black.

Dosud používané rozprašovací trysky hořáků pro výrobu technických sazí jsou různé konstrukce od trysek s rotujícími komůrkami až po speciální hořáky ultrazvukové. Konkrétní typ trysky se volí podle tvaru reakčního prostoru sazárenského reaktoru i podle druhu vyráběných sazí.The burner spray nozzles used so far for the production of technical carbon black are of various designs ranging from rotating chamber nozzles to special ultrasonic burners. The particular type of nozzle is chosen according to the shape of the reaction space of the carbon black reactor and the type of carbon black produced.

Výkon na jednu trysku stávajícího sazárenského hořáku se obvykle pohybuje od 200 do 1 000 kg prosazené kapalné sazárenské suroviny za hodinu. Přestože je většinou u stávajících typů trysek technicky možné zvýšit ještě dále hodinový průtok, získaný tvar plamene je nevhodný pro používané typy sazárenských reaktorů, což se silně negativně promítá na kvalitě vyráběných technických sazí. Typickým příkladem dosud používaného sazárenského hořáku je hořák s rotačním tělískem, který je tvořen válcovitým přívodem suroviny do válcovité komůrky s kuželovitým vyústěním do výstupního otvoru trysky, která má zvenčí opačně obrácené kuželovité zkosení. Rotační tělísko je tvořeno válečkem, který má středový otvor a po jehož obvodě je veden čtyřchodý volný závit.The output per nozzle of an existing carbon black burner typically ranges from 200 to 1,000 kg of the percolated liquid carbon black. Although it is generally technically possible to increase the hourly flow rate even with existing nozzle types, the flame shape obtained is unsuitable for the types of carbon black reactors used, which has a strong negative impact on the quality of the manufactured carbon black. A typical example of a carbon black burner used hitherto is a rotary-body burner, which consists of a cylindrical feed of material into a cylindrical chamber with a conical orifice into a nozzle outlet opening having an oppositely inverted conical bevel from the outside. The rotating body is formed by a roller having a central bore and a four-pass free thread being guided along its periphery.

Rotační tělísko je uloženo ve válcovité komůrce. I když je možno změnou stoupání závitu na povrchu tělíska i změnou plochy výstupního otvoru měnit tvar plamene, například vypuštěním středového otvoru se změní plný rozprachový kužel na dutý, je funkční možnost trysky tohoto hořáku vyčerpána v případě sazárenské výroby v rozmezí 400 až 1 100 kg, prosazené suroviny za hodinu. Při přechodu na rozměrově větší trysku téhož typu lze sice technicky prosadit až 2 000 kg tekuté sazárenské suroviny za hodinu, není však možno zajistit úspěšně vedení sazotvorného procesu v reaktoru pro neúměrné zvýšení reakční doby vlivem nárůstu průměrné velikosti kapek suroviny v takto vytvořeném rozprachovém kuželu.The rotary body is housed in a cylindrical chamber. Although it is possible to change the shape of the flame by changing the thread pitch on the surface of the body and changing the area of the outlet orifice, for example, by releasing the central orifice to turn the full spray cone into a hollow, the burner nozzle functionality is exhausted for 400 to 1,100 kg. pushed raw materials per hour. Upon conversion to a larger nozzle of the same type, although up to 2,000 kg of liquid carbonaceous feedstock per hour can be technically enforced, it is not possible to successfully carry out the carbon black forming process in the reactor for disproportionately increasing reaction time.

V tepelné technice je pro spalování lehkého paliva, jako je například nafta, známo použití i nárazových hořáků, tvořených nárazovou destičkou přivařenou držáky na tělese trubkového přívodu paliva. Uchycení držáků je provedeno přímo na těle trubkového přívodu rovnoběžně se směrem výstřiku paliva. Takové trysky se používají rovněž na výrobu sazí, opět však je s ohledem na kvalitu sazí limitováno jejich využití prosazením suroviny v množství 1 000 kg za hodinu. V těch případech, kdy je z ekonomických důvodů požadováno vyšší prosazení suroviny jedním reaktorem, je nutno tuto situaci řešit tak, že se reaktor osadí dvěma či více tryskami. Prosazování takto uspořádaného reaktoru je neobyčejně náročné na regulaci a celkovou obsluhu technologického procesu, vznikají komplikace konstrukční i provozní a narůstají náklady na pořízení výrobního zařízení i náklady na jeho udržování.In thermal technology, the use of burner burners consisting of an impact plate welded to the holders on the fuel pipe housing is known for the combustion of a light fuel such as diesel. The holders are mounted directly on the body of the pipe in line with the fuel ejection direction. Such nozzles are also used for the production of carbon black, but again, due to the quality of the carbon black, their use is limited by the introduction of a feedstock of 1000 kg per hour. In those cases where higher throughput of one feedstock is required for economic reasons, this situation must be solved by fitting the reactor with two or more nozzles. The enforcement of such a reactor is extremely demanding in terms of regulation and overall servicing of the technological process, both constructional and operational complications arise and the cost of production equipment acquisition and maintenance costs increase.

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje rozprašovací tryska hořáku pro výrobu technikých sazí podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že čelo trysky hořáku je po obvodě uchyceno na válcovitém tělese trysky nejméně dvěma a nejvýše čtyřmi příchytkami, přičemž je toto čelo opatřeno vnitřní rozprašovací ploškou. Kolmá vzdálenost rozprašovací plošky od středu výstupního otvoru válcovitého tělesa trysky je 1,5 až 7,0 mm a celkový obsah rozprašovací plošky je deseti až šedesátinásobek průřezu výstupního otvoru.These drawbacks are largely overcome by the burner spray nozzle for producing the carbon blacks of the present invention. It consists in that the burner nozzle face is circumferentially mounted on the cylindrical nozzle body by at least two and at most four clips, the face being provided with an internal spray face. The perpendicular distance of the spray face from the center of the outlet orifice of the cylindrical nozzle body is 1.5 to 7.0 mm, and the total content of the spray face is 10 to 60 times the cross-section of the outlet.

Součet částí obvodu rozprašovací plošky, zastíněných příchytkami, nepřevyšuje 15 % celkového obvodu rozprašovací plošky. Příchytky pro uchycení čela trysky na válcovitém tělese trysky mohou mít vytvořenu hranu ve směru k ose trysky. Rozprašovací ploška může mít tvar kruhu, kulového vrchlíku, paraboloidu či hyperboloidu. Celá tryska může být vyrobena z jednoho kusu nebo je možno ji z konstrukčních důvodů rozdělit na více částí, spojených například závitem. Tak lze třeba uchytit čelo trysky včetně příchytek na válcovitém tělese trysky.The sum of the parts of the spray pad circumference shaded by the clips does not exceed 15% of the total spray pad circumference. The clips for attaching the nozzle face to the cylindrical nozzle body may have an edge formed in the direction of the nozzle axis. The spray pad may be in the form of a circle, a spherical canopy, a paraboloid or a hyperboloid. The entire nozzle can be made in one piece or, for constructional reasons, can be divided into several parts connected, for example, by a thread. Thus, the nozzle face, including the clips, can be attached to the cylindrical nozzle body.

Jediná tryska podle vynálezu, použitá v sazárenském reaktoru odpovídající konstrukce, umožňuje prosazeni suroviny až do množství 3 200 kg za hodinu. Tím se snižují nejen provozní náklady na výrobu sazí, ale rovněž náklady investiční. Odpadají totiž náklady na další hořáky, které by jinak bylo nutno používat, ale i na další přípojky profukovací páry, rozprašovacího vzduchu, měřicí přístroje a potřebné armatury. Provozování reaktoru s tryskou podle vynálezu je podstatně rovnoměrnější a s daleko menšími nároky na obsluhu než u reaktorů s více tryskami, doba odstavování a zejména najíždění reaktoru s tryskou podle vynálezu je rovněž nepoměrně kratší.The only nozzle of the invention used in a carbon black reactor of the corresponding design allows feedstocks of up to 3200 kg per hour to be carried through. This reduces not only the operating costs of the carbon black production but also the investment costs. This eliminates the cost of other burners that would otherwise have to be used, as well as other connections for purge steam, atomizing air, measuring instruments and the necessary fittings. The operation of the nozzle reactor according to the invention is considerably more uniform and with far fewer operating demands than in the case of multi-nozzle reactors;

Vyráběné technické saze dosahují špičkové kvality, měrná spotřeba suroviny a energií pro výrobu ve srovnání s dosavadním stavem techniky je významně nižší. Zásadní význam má ta skutečnost, že trysku podle vynálezu lze použít univerzálně pro výrobu celé škály měkkých typů technických sazí ve stejném reaktoru, což dosud nebylo možné. Zatímco s využitím trysky podle vynálezu je možno zajistit výrobu všech druhů měkkých sazí pouhým použitím vhodného tvaru rozprašovací plošky a nastavením potřebného technologického režimu sazotvorného procesu, bylo dosud nutno k zajištění potřebné vnitřní struktury vyráběných sazí, kterou se jednotlivé typy sazí od sebe zejména liší, používat různé výrobní zařízení, zejména reaktory odlišného prostorového uspořádání a s odlišným přídavným zařízením.The technical carbon black produced is of the highest quality, the specific consumption of raw material and energy for production compared to the prior art is significantly lower. Of crucial importance is the fact that the nozzle according to the invention can be used universally for the production of a wide variety of soft soot types in the same reactor, which has not been possible so far. While using the nozzle according to the invention it is possible to ensure the production of all kinds of soft soot by simply using the appropriate shape of the spray pad and adjusting the necessary technological mode of the soot forming process, it has hitherto been necessary to use the necessary soot structure. various production facilities, in particular reactors of different spatial arrangements and with different attachments.

Vhodnou volbou rozprašovací plosky je možno ovlivnit tvar rozprachového kužele a tím tvar plamene v reaktoru, což má význam nejenom při volbě výroby jednotlivých typů měkkých sazí, ale rovněž v případech, kdy je nutno používat sazárenskou surovinu s měnící se viskozitou v širších rozmezích, lze tak dosáhnout rovněž zúžení sazovacího plamene, což umožňuje lepší izolaci plamene v reakčním prostoru reaktoru a snížení tepelného namáhání vyzdívek reaktoru.By suitable choice of spraying plate, it is possible to influence the shape of the spray cone and thus the flame shape in the reactor, which is important not only in the choice of production of individual types of soft soot, but also in cases where it is necessary to use carbon black. it also achieves a narrowing of the typesetting flame, which allows better flame isolation in the reaction space of the reactor and reduces the thermal stress on the reactor linings.

Příklady praktického provedení trysky podle vynálezu podávají přiložené výkresy, kde na obr. 1 je v horní části znázorněn osový řéz tryskou s rozprašovací ploškou ve tvaru kruhu a se dvěma příchytkami pro upevnění čela trysky, v dolní části je znázorněn řez A-B touto tryskou v pohledu ve směru proudění kapaliny. Obr. 2 předkládá v horní části osový řez tryskou s rozprašovací ploškou ve tvaru kulového vrchlíku a se čtyřmi příchytkami pro upevnění čela trysky, v dolní části řez AvB touto tryskou je pozicí _1 označeno čelo trysky, pozicí 2 rozprašovací ploška, pozicí J3 příchytky čela trysky, pozicí 4 válcovité těleso trysky, pozicí _5 výstupní otvor, pozicí 6_ hrana příchytky, pozicí 7 matice trysky a pozicí 8. závit trysky.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION The attached drawings show, in FIG. 1, an axial section of a nozzle with a spray pattern in the form of a circle and two clips for fastening the nozzle face; direction of liquid flow. Giant. 2 shows an axial section of a nozzle with a spherical canopy spray surface and four clips for fastening the nozzle face at the top, the nozzle face at position 1 at the bottom of the nozzle section, position 1 at the nozzle position; 4 a cylindrical nozzle body, a outlet 5 position, a clip edge position 6, a nozzle nut position 7, and a nozzle thread 8 position.

Rozprašovací trysky podle vynálezu byly použity pro výrobu měkkých typů techničkých sazí ve velkokapacitních reaktorech s prosazením suroviny jednou tryskou v rozmezí 1 500 až 3 200 kg za hodinu. Byly úspěšně využity trysky podle vynálezu vyrobené z jednoho kusu, trysky svařené z jednotlivých dílů i trysky, jejichž čelo JL včetně příchytek 3_ bylo upevněno závitem k válcovitému tělesu £ trysky.The spray nozzles of the present invention were used to produce soft types of soot in large capacity reactors with feed rates of 1,500 to 3,200 kg per hour. One-piece nozzles according to the invention have been successfully used, the nozzles welded from individual parts and the nozzle whose face 11, including the clips 3, has been threaded fastened to the cylindrical nozzle body.

Navzájem jsou obě hlavní části spojeny příchytkami 3, a to po obvodě čela 2 trysky válcovitého tělesa 4. trysky, používají se nejméně dvě příchytky 2 nejvýše čtyři příchytky 3.. Součástí čela 2 trysky, a to budto součástí pevnou nebo součástí vyměnitelnou, je na její vnitřní straně umístěná rozprašovací ploška 2_, tvaru kruhu, kulového vrchlíku, paraboloidu či hyperboloidu podle druhu vyráběných sazí a podle charakteru zpracovávané suroviny. Válcovité těleso £ trysky má v ose kanálek pro přívod suroviny, který končí výstupním otvorem,5, na opačné straně je válcovité těleso 4_ trysky opatřeno závitem _8 pro uchycení trysky do hořáku, přičemž zašroubování je ulehčeno maticí 2' tvořící pevnou součást válcovitého tělesa £ trysky. Napojení čela 2 trysky na válcovité těleso 4. trysky je provedeno tak, aby kolmá vzdálenost středu rozprašovací plošky 2_ od výstupního otvoru činila 1,5 až 7 mm, velikost rozprašovací plošky 2_ byla volena v rozmezí deseti až éedesátinásobku průřezu výstupního otvoru 5, přičemž oba tyto parametry byly opět voleny v závislosti na druhu vyráběných sazí, charakteru zpracovávané suroviny a na velikostí prosazení suroviny..The two main parts are connected to one another by clamps 3 on the circumference of the nozzle face 2 of the cylindrical body 4 of the nozzle, at least two clips 2 of at most four clips 3 are used. The nozzle face 2, whether fixed or replaceable, an inner surface of a spraying surface 2, in the form of a circle, a spherical canopy, a paraboloid or a hyperboloid, according to the type of carbon black produced and the nature of the raw material being processed. The cylindrical nozzle body 4 has in the axis of the feed channel, which terminates in the outlet opening 5, on the other hand, the cylindrical nozzle body 4 is provided with a thread 8 for receiving the nozzle in the burner. . The connection of the nozzle face 2 to the cylindrical nozzle body 4 is designed so that the center distance of the center of the spray face 2 from the outlet opening is 1.5 to 7 mm, the size of the spray face 2 is chosen between 10 and 50 times the cross section of the outlet opening 5. these parameters were again chosen depending on the type of carbon black produced, the nature of the raw material being processed and the size of the raw material throughput.

Příchytky _3 byly konstruovány tak, aby se minimalizovaly ty části obvodu rozprašovací plošky 2_, které příchytky 2 zastiňují ve vztahu k rozprašované kapalné surovině. Proto se často, zejména použíjí-li se příchytky 3. v počtu tří nebo čtyř, provádí jejich zkosení do hrany 6 ve směru k ose trysky. Funkce trysky podle vynálezu je jednoduchá. Přívodním kanálkem vstupuje kapalná sazárenská surovina pod tlakem do válcovitého tělesa £ trysky. Válcovité těleso 54. trysky opouští kapalná surovina výstupním otvorem _5 a naráží na rozprašovací plošku 2^. Dochází k dokonalé disperzi suroviny, proud kapiček opouští trysku prostorem mezi čelem 1. trysky, příchytkami 3^ a výstupovou částí válcovitého tělesa 4_ trysky, načež vytváří rozprachový kužel. Stupeň disperze suroviny a tvar rózprachového kužele ovlivňuje právě tvar rozprašovací plošky 2, její velikost i její vzdálenost od výstupního otvoru 5_.The clips 3 have been designed to minimize those portions of the periphery of the spray pad 2 that overshadow the clips 2 relative to the liquid feed material to be sprayed. Therefore, often, especially when the clamps 3 are used in the number of three or four, they are chamfered into the edge 6 in the direction of the axis of the nozzle. The function of the nozzle according to the invention is simple. Through the feed channel, the liquid carbon black feedstock is pressurized into the cylindrical nozzle body. The cylindrical nozzle body 54 exits the liquid feed through the outlet orifice 5 and impinges on the spray face 21. A perfect dispersion of the feedstock occurs, the droplet stream leaves the nozzle through the space between the nozzle face 1, the clips 3 and the outlet portion of the cylindrical nozzle body 4, whereupon it forms a spray cone. The degree of dispersion of the feedstock and the shape of the dust cone influence the shape of the spraying surface 2, its size and its distance from the outlet opening 5.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A burner spray nozzle for the production of technical carbon black, in particular soft types of technical carbon black, characterized in that the nozzle face (1) of the nozzle with the internal atomizing surface (2) is circumferentially mounted by at least two and at most four clips (3) on the cylindrical body (4). ) of the nozzle, wherein the perpendicular distance of the spray face (2) from the center of the outlet opening (5) of the cylindrical nozzle body (4) is 1.5 to 7.0 mm, the total content of the spray face (2) being 10 to 60 times ) of the nozzle body (4) and the sum of the parts by the clips (3) of the shielded circumference of the spray pad (2) does not exceed 15% of the total circumference of the spray pad (2).

A burner spray nozzle according to claim 1, characterized in that the clips (3) have an edge (6) formed in the direction of the nozzle axis.

3. A burner spray nozzle according to claim 1 or claim 2, characterized in that the spray pad (2) is of a rotational shape, e.g. a circle, a spherical canopy, a paraboloid or a hyperboloid.