色素碳黑生產中的能量平衡

色素碳黑生產中的能量平衡 

為了提高收率，還必須對原料油的含水量進行處理。因為在反應爐內，水分的升溫同樣要消耗熱量，水蒸氣與原料油在高溫下還會發生副反應，既消耗原料油又消耗熱能，如果原料油中的水分增加1%。炭黑的收率就會降低1%左右。同時還需提高入爐空氣和油的預熱溫度，這樣，不僅可以節約燃料還可以提高收率。還有，減少爐體的散熱損失，也有利于提高炭黑的收率。

    在炭黑反應爐這個能力平衡體系中，燃料油的化學熱為供入能，而燃料油、原料油和入爐空氣的物理熱（超出常溫部分的熱量）為回收能。電能主要為輸送入爐空氣和燃料油所耗用的。電能在總的供入能中的比例是很小的。由于炭黑生產裝置所需入爐空氣的壓力較高，所以小型炭黑生產裝置大多選用羅茨風機，大型炭黑生產裝置則采用多級離心風機。其他用電設備就是輸送燃料油和原料油的油泵和輸送急冷水用的水泵。

    從中我們可以看出炭黑反應爐的供入總能量為：

      Q供=Q燃料油+Q原料油+Q風+Q電+Q水

       Q供——進入反應爐的總能量，kJ;

  Q燃料油——進入反應爐的燃料油總能量，包括物理熱和化學熱，kJ；

  Q原料油——進入反應爐的原料油總能量，包括物理熱和化學熱，kJ；

      Q風——進入反應爐的空氣的熱量，kJ;

      Q電——向主供風機、燃油泵、原料油泵、急冷水泵供的電能，kJ

      液體燃料的化學熱一般可以在實驗室內測定出來。如無條件測定，也可以用下列式來計算（門捷列夫經驗公式）：

      Q=339C+1030H-109(O-S)-25.12W

      式中：

            Q——工作質的低位發熱量，kJ/kg；

            W——工作質的含水量，%；

C、H、O、S——工作質的碳、氫、氧、硫的百分比含量，%。

      那么，進入反應爐的燃料油和原料油的熱量為：

        化學熱=m*Q（kg）

    式中：

      m——進入反應爐的燃料油（原料油）的質量，kg；

      Q——進入反應爐的燃料油（原料油）的低發熱值。KJ/kg。

進入反應爐的燃料油和原料油的物理熱（也稱顯熱），可由下式計算：

   Q物理熱=m*cp*t（kJ）

     式中：

m——進入反應爐燃料油（原料油）的質量，kg；

Cp——進入反應爐燃料油（原料油）的平均比熱容，kJ/（kg·℃）

 t——進入反應爐燃料油（原料油）的溫度，℃。

進入反應爐的空氣物理熱，可由下式計算：

   Q空熱=V空*cp*t（kJ）

式中：

V空——進入反應爐空氣的體積，Nm3；

Cp——進入反應爐空氣的平均定壓容積比熱容，kJ/（kg·℃）

 t——進入反應爐空氣的溫度，℃。

另外還有供入的電能可按下式計算：

Q電供=3595*A供（kJ）

式中：

3595——電的當熱量，kJ/（kW·h）（860kcal/kW·h）；

 A供——供給的電量，kW·h。

     供入的水可按下式計算：

 Q水供=2508*D急冷（kJ）

式中：

2508——水的等價熱量，kJ

 D急冷——進入反應爐的急冷水量，t

用同樣的方法也可以計算出排出炭黑反應爐的能量。其中，作為產品帶出反應爐的是化學熱；炭黑的化學熱是炭黑所固有的，是屬于有效能中的不可再生利用能。而炭黑的物理熱，炭黑尾氣的化學熱以及炭黑尾氣的物理熱，則是未利用能中可以回收的熱量，也就是炭黑生產中的余熱資源。而用電損耗和散熱損失則是未利用能中的損失能。

  從炭黑生產過程中來看，從炭黑反應爐經急冷后，已完成了炭黑的生產。而此后的一系列工序只是為了能夠收集炭黑。

  由于排出炭黑反應爐的物料，不僅溫度高而且數量也很大，所以說，炭黑生產中的余熱資源是很豐富的。