甲苯喷枪以及氯化法钛白粉生产线的制作方法

本发明涉及钛白粉生产技术领域，更具体地，涉及一种甲苯喷枪以及氯化法钛白粉生产线。

背景技术：

钛白粉(即主要成分为二氧化钛的白色颜料)作为白色颜料之王，有两种晶型，金红石型和锐钛型，两者皆为四方晶型。其中，与锐钛型钛白粉相比，金红石型钛白粉具有以下优点：更加稳定的物理、化学性能；颜色纯白，颗粒细小，折射率高；分散到介质中，能够表现出更强的遮盖力和着色力，更加良好的耐候性、耐热性、耐光性。

钛白粉生产工艺主要分为硫酸法和氯化法两类。在我国，硫酸法工艺成熟，技术门槛低，投资少，但生产过程中废酸、废渣多，污染大，产品以锐钛型钛白粉为主。氯化法工艺流程短，连续性好，废渣、废水、废气排放少，生产成本低，产品以金红石型钛白粉为主。

但是，由于氯化法钛白粉还处于刚刚起步阶段，已建成投产的氯化法钛白粉生产线寥寥可数。存在的困难主要是氯化法金红石型钛白粉的生产技术难度大，自动化控制水平要求高，各个环节的顺畅衔接是关键。在氯化法钛白生产工艺中主要核心工艺分为氧化工艺和氯化工艺，而甲苯使用是在氧化工艺过程中，这也主要决定了钛白产品的内在质量。

技术实现要素：

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

甲苯燃烧室的主要作用是将950℃左右的纯氧气通过甲苯燃烧加热后达到1700℃左右的温度。甲苯燃烧主要依靠甲苯喷枪来实现。甲苯燃烧室是一个容积不大的燃烧容器，在实际生产中需要保证甲苯燃烧时产生的大量热量不能够把处于甲苯燃烧室内壁的耐火材料以及后续设备损坏，同时还需要尽可能的延长甲苯枪的使用寿命，以使生产成本能得到很好的控制，并且还需要达到安全可靠的使用环境。

在氯化法钛白粉的生产线上存在着甲苯燃烧室的耐火材料以及甲苯喷枪的喷嘴经常被烧坏的问题。为克服该问题，本领域的技术人员将焦点放在对耐火材料以及喷嘴的改进上，试图通过提高耐火材料以及喷嘴的耐高温性以达到避免被烧坏的目的。这种改进无疑会增加成本，并且改进效果也并不理想。

本申请的发明人研究发现，在相关技术中，甲苯喷枪与甲苯燃烧室相连时，甲苯喷枪特别是喷嘴要伸入到甲苯燃烧室的燃烧腔内，这样，甲苯燃烧的火焰很容易冲刷到处于甲苯燃烧腔内壁上的耐火材料，使耐火材料较易被烧坏，同时火焰也易于冲击到喷嘴本身，从而导致喷嘴易被烧毁。本领域的技术人员在甲苯喷枪的设计及装配时并没有注意到这点，而本申请的发明人基于上述发现对甲苯喷嘴进行了改进，在不增加成本的情况下大大降低了耐火材料以及喷嘴被烧坏的风险。

另外，本申请的发明人还发现，相关技术中的甲苯喷枪内的气体通道在不同的部位尺寸不一，均匀性较差，导致甲苯与助燃气体的混合均匀性也较差，甲苯的燃烧效果也有待改进。

有鉴于此，本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请提出了一种甲苯喷枪，该甲苯喷枪以及与之相连的甲苯燃烧室不易被烧坏，使用安全可靠且成本较低。

本发明还提出了一种具有上述甲苯喷枪的氯化法钛白粉的生产设备。

根据本发明第一方面实施例的甲苯喷枪，所述甲苯喷枪适于与甲苯燃烧室相连，所述甲苯燃烧室内限定有燃烧腔，所述甲苯燃烧室上设有与所述燃烧腔连通的安装孔，所述甲苯喷枪具有第一进口、第二进口以及与所述第一进口和所述第二进口分别连通的出口，所述出口处设有与所述第一进口连通的喷嘴，其中，所述甲苯喷枪被构造成与所述甲苯燃烧室相连时，所述出口与所述燃烧腔连通且所述喷嘴伸入所述安装孔且不突出于所述燃烧腔的内壁面。

根据本发明实施例的甲苯喷枪不易被烧坏并且当甲苯喷枪与甲苯燃烧室相连时，甲苯燃烧室也不易被烧坏，使用安全可靠且成本相对较低。

另外，根据本发明上述实施例的甲苯喷枪还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，甲苯喷枪包括：内管，所述内管内限定有第一通道，所述第一通道的一端敞开形成所述第一进口，所述第一通道的另一端设有所述喷嘴；外管，所述外管套设在所述内管上，所述外管内限定有第二通道，所述外管上设有与所述第二通道连通的所述第二进口，所述第二通道的邻近所述喷嘴的一端敞开形成所述出口。

根据本发明的一些实施例，所述喷嘴位于所述第二通道内且不伸出所述出口。

根据本发明的一些实施例，所述出口形成为缩口。

根据本发明的一些实施例，所述内管与所述外管同轴设置。

根据本发明的一些实施例，所述喷嘴的喷射方向与所述内管的轴线之间的最大夹角的范围为5度-15度。

根据本发明的一些实施例，甲苯喷枪还包括支撑件，所述支撑件支撑在所述内管的外 周面与所述外管的内周面之间。

根据本发明的一些实施例，所述支撑件包括多个支撑杆，多个所述支撑杆沿所述内管的周向间隔开且每个所述支撑杆分别支撑在所述内管的外周面与所述外管的内周面之间。

根据本发明的一些实施例，所述第一进口处设有单向接口，所述单向接口被构造成可使气体单向进入所述第一进口。

根据本发明第二方面实施例的氯化法钛白粉生产线，包括根据本发明实施例的甲苯喷枪。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的甲苯喷枪的结构示意图；

图2是根据本发明实施例甲苯喷枪与甲苯燃烧室的装配示意图；

图3是通入根据本发明实施例的甲苯喷枪的气体流动的示意图。

附图标记：

甲苯喷枪10；第一进口101；第二进口102；出口103；第一通道104；第二通道105；内管11；外管12；喷嘴13；

甲苯燃烧室20；燃烧腔21；安装孔22；耐火材料层23；

甲苯供应管31；氮气供应管32；氧气供应管33。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例的甲苯喷枪10。

参照图1和图2所示，根据本发明实施例的甲苯喷枪10适于与甲苯燃烧室20相连。如图2所示，甲苯燃烧室20内可以限定有燃烧腔21，甲苯燃烧室20上可以设有安装孔22，安装孔22与燃烧腔21连通。具体而言，安装孔22可以贯穿甲苯燃烧室20的壁，安装孔22向内可以与燃烧腔21连通，向外可以与外界连通。甲苯燃烧室20的内壁上可以设有耐火材料层23，以提高甲苯燃烧室20的耐高温性能。

甲苯喷枪10可以具有第一进口101、第二进口102以及出口103。第一进口101可以与出口103连通，第二进口102也可以与出口103连通。出口103处可以设有喷嘴13，喷嘴13可以与第一进口101连通。

在使用时，第一进口101与第二进口102分别可以与对应的管路相连。具体地，与第一进口101相连的管路内可以通入甲苯，甲苯可以通过第一进口101进入到甲苯喷枪100。当然，吹扫气体也可以通过此管路进入，以简化结构，减少连接管路的数量。与第二进口102相连的管路内可以通入助燃气体以及冷却气体等。

由此，当甲苯在燃烧时，甲苯可以从第一进口101进入甲苯喷枪10并且从喷嘴13喷出，助燃气体可以从第二进口102进入甲苯喷枪10并且在出口103处与甲苯混合，实现甲苯的燃烧；在甲苯燃烧前，可以预先从第一进口101吹入氮气等吹扫气体，然后再吹入甲苯，以保证燃烧的安全以及燃烧效果；在甲苯燃烧完后，可以通过第二进口102吹入冷却气体。

如图2所示，甲苯喷枪10与甲苯燃烧室20相连时，出口103可以与燃烧腔21连通，喷嘴13可以伸入安装孔22并且不突出于燃烧腔21的内壁面。这里，需要说明的是，燃烧腔21的内壁面即为甲苯燃烧室20的朝向燃烧腔21的一侧壁面，当甲苯燃烧室20的内壁上设有耐火材料层23时，燃烧腔21的内壁面即为耐火材料层23的内侧面。当甲苯喷枪10与甲苯燃烧室20相连时，喷嘴13可以伸入安装孔22并且喷嘴13不会向内伸出安装孔22，即喷嘴13不会伸入到燃烧腔21内。

由此，喷嘴13距离燃烧腔21的距离较近，保证了甲苯可以较好的被喷入燃烧腔21内燃烧，同时还可以尽量避免甲苯燃烧的火焰冲刷到耐火材料，防止耐火材料发生损坏，同时还可以保护喷嘴13，防止喷嘴13被烧坏。与相关技术中相比，本申请的发明人巧妙地克服了惯性思维，在不增加成本的情况下改善了甲苯喷枪10以及甲苯燃烧室20被烧坏的状况，甲苯喷枪10以及甲苯燃烧室20使用寿命较长。

如图1所示，甲苯喷枪10可以包括内管11和外管12。外管12可以套设在内管11上，以构成枪体部分。内管11内可以限定有第一通道104，外管12内可以限定有第二通道105。第一通道104的一端可以敞开形成第一进口101，第一通道104的另一端设有喷嘴13，喷嘴13通过第一通道104与第一进口101连通。外管12上设有第二进口102，第二进口102可以与第二通道105连通。第二通道105的邻近喷嘴13的一端可以敞开形成出口103。

由此，甲苯以及吹扫气体可以通过第一通道104到达喷嘴13，助燃以及冷却气体等可以通过第二通道105特别是内管11与外管12之间的间隙到达出口103，进气顺畅。如图1所示，由于内管11伸入到第二通道105内。因此，为了保证从第二进口102进入的助燃气体等可以顺利到达出口103，内管11的外径应大于外管12的内径，即内管11不会完全将第二通道105填实，或者说内管11的外周面不会完全贴合外管12的内周面，而是与外管12的内周面间隔开形成间隙，以保证内管11伸入外管12内时，外管12与内管11之间能够形成间隙，使助燃气体等顺利通过。

如图1所示，第二进口102可以为设在外管12的外周壁上的中空管的一端敞开形成的。由此，第一进口101与第二进口102在与其他管路相连时不会相互干扰，连接更方便。

如图1所示，喷嘴13可以位于第二通道105内并且不伸出出口103。由此，喷嘴13可以受到外管12的保护，防止在甲苯喷枪10的安装过程中出现损坏，同时喷嘴13喷出的甲苯可以更好被助燃气体包围，使助燃气体混合更均匀，保证了燃烧效果。

其中，由于甲苯燃烧室20是不透明的，并且当甲苯喷枪10与甲苯燃烧室20装配完成时，甲苯喷枪10在甲苯燃烧室20上的安装位置无法从外侧进行观察，若要确认甲苯喷枪10是否安装到位，需要将甲苯燃烧室20打开，并且甲苯喷枪10在安装时也没有定位，安装不便。因此，为方便安装，外管12的外周面上可以设有定位部，例如，定位线、定位块或点位凸点等。当定位部与甲苯燃烧室20的外壁面接触时，甲苯喷枪10即安装到位，即甲苯喷枪的喷嘴13处于安装孔22内但是没有伸入燃烧腔21，保证了甲苯喷枪10的安装准确性且安装更快速。

进一步地，出口103可以形成为缩口。由此，在沿第二通道105的轴向上，出口103横截面尺寸可以小于第二通道105的横截面尺寸，使混合气体更易于从出口103集中喷出，达到控制火焰大小并且矫正火焰的效果，使火焰燃烧稳定且不歪斜，进一步有效防止冲击耐火材料。

另外，第二进口102还可以通入矫正火焰气体，在甲苯燃烧时，矫正火焰气体可以与助燃气体一起经过第二进口102进入到出口103处与甲苯混合，以达到进一步矫正火焰的效果，防止火焰发生歪斜或者燃烧不稳定，进一步防止喷嘴以及甲苯燃烧室20被烧坏。可选地，矫正火焰气体可以为氧气，例如，在甲苯燃烧室，可以从第二进口102通入多余甲苯燃烧所需的氧气量，使一部分氧气可以作为助燃气体，另一部分氧气可以作为矫正火焰气体，保证甲苯燃烧的燃烧效果以及火焰的稳定性。

如图1所示，外管12的邻近喷嘴13的一端的边沿可以设有向内弯折的折边。由此，可以使位于第一通道104一端的出口103容易地形成为缩口，制造方便。其中，折边可以与外管12的轴向垂直，也可以不垂直。当然，还可以通过在出口103的边沿设置凸缘等内凸结构，以使出口103可以形成为缩口，这些结构也将在本发明的保护范围之内。

优选地，内管11与外管12可以同轴设置。也就是说，内管11与外管12的中心轴线可以重合。由此，内管11与外管12之间可以形成尺寸均匀的间隙，保证了从第二进口102进入的气体能够更均匀地流动，与甲苯混合更均匀。

在本发明的一些具体实施方式中，甲苯喷枪10还可以包括支撑件，支撑件可以支撑在内管11的外周面与外管12的内周面之间。支撑件具有支撑作用，可以使甲苯喷枪10的结构更稳定，保证内管11与外管12之间的间隙保持恒定且均匀，使气体能够均匀地在间隙 内流动。

可选地，支撑件可以包括多个支撑杆，多个支撑杆可以沿内管11的周向间隔开。每个支撑杆分别可以支撑在内管11的外周面与外管12的内周面之间。由此，多个支撑杆相互配合可以在内管11与外管12之间形成多个沿径向的支撑，结构稳定性更好。优选地，多个支撑杆可以沿内管11的周向均匀地间隔开，以保证可以具有更均匀的支撑力，结构更稳定。

例如，在本发明的一个具体示例中，支撑件包括三个支撑杆，三个支撑杆均匀设置，相邻的两个支撑杆之间形成120度的夹角，支撑较为稳固。支撑杆的一端可以与内管11焊接相连，以进一步保证结构的稳定性。

可以理解的是，支撑件可以具有多个，多个支撑件可以沿内管11的轴向间隔开设置。由此，不仅在内管11的周向上分布有多个支撑杆，在内管11的轴向上也分布有多个支撑杆，内管11与外管12之间的支撑结构更牢固且均匀，甲苯喷枪10结构牢固且具有均匀的间隙，保证了气体流动的均匀性以及混合的均匀性。

根据本发明的一些实施例，喷嘴13的喷射方向与内管11的轴线之间的最大夹角α的范围可以为5度-15度。也就是说，被经过内管11的轴线的平面剖切后得到的喷嘴13的最大喷射角度2α的范围为10度-30度。该小角度喷烧的火焰能达到不伤害甲苯燃烧室20的作用，并且燃烧集中，燃烧效果好。其中，为避免外管12被烧毁，在安装时，可以使出口103的边沿位于喷嘴13的喷射范围之外，以保证火焰能够不直接冲刷到出口103的边沿，有效防止甲苯喷枪10被烧坏。在制造时，可以根据喷射角度确定缩口大小。

由于甲苯从第一进口101经过第一通道104才流向喷嘴13，因此，当喷嘴13停止燃烧时，或者在燃烧的过程中，第一通道104内甲苯也有可能会反向流动而从第一进口101流出。因此，为避免这种现象的发生，可选地，第一进口101处可以设有单向接口，单向接口被构造成可使气体从第一进口101单向进入第一通道104。也就是说，单向接口具有止回作用，使第一进口101可以形成为单向进口，甲苯等气体只能从第一进口101流入，而不能从第一进口101流出，安全性大大提高，同时单向接口也利于装配，方便检修时的快速拆装。

在实际制造时，甲苯喷枪10可以采用具有耐高温耐腐蚀性能的金属材料进行制备，以提高甲苯喷枪10的使用寿命。喷嘴13与内管11的连接处可以采用具有韧性的密封垫进行密封，防止甲苯泄漏燃烧后损坏甲苯喷枪10。为满足生产需要，在喷嘴13选择上可灵活，根据产能的不同选择的喷嘴13大小不一；为满足苛刻的工艺条件，喷嘴13可以使用特殊的合金材料制作。甲苯喷枪10安装时需要检查喷嘴13与内管11的连接处是否泄漏，以保证安全。

如图3所示，根据本发明的一个具体示例，第一进口101与甲苯供应管31以及氮气供应管32相连，第二进口102与氧气供应管33相连。甲苯供应管31、氮气供应管32与氧气供应管33上分别设有阀门。甲苯点火前事先将助燃气体氧气供应管33的阀门开启，然后关闭吹扫气体氮气供应管32的阀门，最后启动甲苯给料泵，开启甲苯供应管31到甲苯喷枪10的自动阀门，使得甲苯管道压力达到一定压力才能使甲苯点燃。当甲苯需要熄火或未点火的时候，可以关闭甲苯供应管31的自动阀门，关闭氧气供应管33的阀门，开启氮气供应管32的阀门一段时间后再关闭。

根据本发明实施例的氯化法钛白粉生产线可以包括根据本发明实施例的甲苯喷枪10。具体地，氯化法钛白粉生产线上可以包括氧化工艺设备和氯化工艺设备等，甲苯喷枪10可以应用于氧化工艺设备上。由于根据本发明实施例的甲苯喷枪10具有上述有益的技术效果，因此根据本发明实施例的生产设备不易被烧坏，使用更安全可靠。

根据本发明实施例的生产线和甲苯喷枪10的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施 例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。