中国国家知识产权局2026-03-06发布中国实用新型专利授权公告：乌海黑猫炭黑有限责任公司开发一种新型轴向旋流燃烧式炭黑反应炉，以专利授权公告号CN 223974028予以公布；申请日为2025-03-26。

本实用新型的反应炉，包括反应炉本体；煤气枪头，沿反应炉轴向设置，能够喷射煤气；第一空气分配盘，设于煤气枪头的外周。这种炭黑反应炉，空气带有一定旋流角度通过煤气枪头喷入，使煤气燃烧更加的充分，提升炉膛温度，减少原料油二次燃烧，提高了产量，降低炭黑产品的单耗。

炭黑作为轮胎、橡胶制品及高端复合材料的关键补强填料，其生产过程中的燃烧效率与热能利用率直接决定产品成本控制与碳排放水平。传统炭黑反应炉普遍采用径向煤气喷入与轴向空气混合的燃烧模式，存在煤气无法深入炉膛中心、混合不均匀、燃烧温度场分布失衡等问题，导致部分原料油未参与裂解反应即发生二次燃烧，不仅造成原料浪费，还会引发炉膛局部过热、耐火材料损耗加速，制约产能提升与能耗降低。针对这一行业共性技术瓶颈，乌海黑猫炭黑有限责任公司研发的轴向旋流燃烧式炭黑反应炉，通过重构煤气与空气的混合路径，实现了燃烧过程的集中化与高效化，为炭黑生产的节能降耗提供了新的工程化解决方案。

该装置的核心创新在于将传统径向煤气喷射改为轴向多点喷射，并配套设计旋流空气分配结构。反应炉本体由风套、过渡段与反应段依次密封连接而成，风套顶部设置第一空气进气口，作为助燃空气的入口通道。轴向设置的煤气枪头沿反应炉中心线分布，前端周向开设多个喷射口，喷射方向与炉体轴向呈70-90°夹角，使煤气以水平旋流状态向外周扩散，而非传统设计的径向直射。套设于煤气枪头外周的第一空气分配盘位于风套与过渡段之间，其内置的旋流叶片与炉体轴向垂直面呈30-50°夹角，可将轴向流入的助燃空气转化为螺旋上升的气流，与周向喷射的煤气在过渡段形成强烈紊流混合区。这种结构设计打破了传统燃烧模式中“煤气在外围、空气在中心”的分层状态，使两种介质在炉膛前部即完成均匀混合，燃烧火焰更集中于炉体中心区域，避免了边缘散热导致的温度损失。

在具体实施过程中，主供风机将加压后的助燃空气从第一空气进气口送入风套，经第一空气分配盘的旋流叶片导向后，形成具有30-50°旋流角的螺旋气流；煤气加压风机将煤气输送至轴向布置的煤气枪头，通过周向喷射口以70-90°夹角向外喷射，与旋流空气在过渡段形成高浓度混合区，由点火器引燃后形成稳定、集中的高温燃烧带。为进一步优化燃烧效果，该设计采用4支煤气枪头环绕点火器周向均匀分布，且枪头末端延伸至点火器前方，确保喷射出的煤气始终处于点火区域范围内，避免因气流扰动导致的熄火或燃烧不稳。同时，第一空气分配盘兼具结构支撑功能，其中心设置点火器安装口，外周布置4个煤气枪头安装口，既保证了燃烧部件的定位精度，又简化了炉体装配工艺。实际应用数据表明，该技术方案实现了多重性能提升：一是燃烧效率显著提高，煤气与空气的紊流混合使燃烧速率加快，炉膛中心温度较传统设备提升80-120℃，减少了原料油的二次燃烧比例，吨炭黑原料油消耗降低3%-5%；二是产能稳定性增强，集中的高温燃烧带为裂解反应提供了更均匀的热场，炭黑产率提升5%-8%，产品吸碘值、DBP吸收值等关键指标波动幅度缩小；三是设备寿命延长，取消了易损的径向煤气分配器，改用过渡段替代其功能，减少了高温冲刷导致的结构损坏，检修周期从原来的3个月延长至6个月以上。此外，该设计支持通过更换不同喷射口数量的枪头适配不同品级炭黑的生产需求，增强了装置的柔性生产能力，尤其适合年产5万吨以上的大型炭黑生产线改造，为行业实现“双碳”目标提供了可复制的技术路径。