多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器，主要由筒体、上端盖、下端盖、烧嘴及蒸发壁构成，筒体与上端盖、下端盖分别固定安装，在筒体内安装蒸发壁，下端盖制有反应物出口，其特征在于：所述烧嘴为多层烧嘴，该多层烧嘴由一个安装于端盖中心的中心烧嘴及至少一个位于第一烧嘴下部的下层烧嘴构成，中心烧嘴与下层烧嘴之间有环状狭隙，中心烧嘴制有燃料与氧气混合物入口，下层烧嘴制有与所述环状狭隙连通的污水与氧气混合物入口。本发明专利技术结构设计科学合理，有效克服预热器、反应器、管路堵塞及腐蚀，减少蒸发壁用纯净水量，并能使反应器体积减小，降低贵重合金用量的多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环保
的超临界水氧化反应器，特别是一种多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器。
技术介绍
目前，含有有机化合物水样的工业化处理采用的主要方法为氧化法、吸附过滤法、焚烧法等。其中氧化法、吸附过滤法处理后的水样中还是会残余有机物，而焚烧法的处理成本较高，并且会产生二噁英等物质，需要后续处理。超临界水氧化(SCWO)技术最早是在20世纪80年代中期由美国学者Modell提出的一项能完全地、彻底地将有机物结构破坏的深度氧化技术。美国国家关键技术所列的六大领域之一“能源与环境”中指出，最有前途的废物处理技术是SCWO法。超临界水(SCW)是指温度超过374.15℃，压力超过22.12Mpa的特殊状态的水，该条件下水的介电系数大大降低，氧气和多种有机物质在水体系中形成均一相，消除传质阻力，使本来发生在液相、固相、气相之间的多相反应转化为在SCW中的均相氧化反应，反应速率更快，停留时间更短。而且大多不需使用催化剂，氧化效率很高，大部分有机物的去除率可达99％以上。另外，无机组分与盐类在SCW中溶解度很低，几乎可以完全沉淀析出，使反应过程中盐的分离变得容易。当有机物浓度在1wt％～2wt％时，就可依靠反应过程中自身的氧化放热来维持反应所需的温度，不需要外界供热，多余的热能可以回收。由于反应在封闭的环境下进行，符合全封闭处理的要求。反应温度远低于焚烧，且无二次污染物的产生。但是由于超临界水氧化反应的苛刻的条件374.15℃，22.12Mpa，很多工艺难以保持平稳的运行，很多工艺中对废水和氧化剂流体进行预热到超临界条件进入反应器，这样在预热阶段出现的盐类沉淀以及热解、裂解等反应带来的脱炭、焦化等引起的管路堵塞问题，反应器高温高压时材料选材问题，反应器蒸发壁需用纯净水量比较大的问题，反应后下层蒸发壁易堵问题，反应后产物对容器的腐蚀等问题大大制约了该技术的发展。中国专利技术专利201110121463.X中公开了一种利用辅助燃料补给热量的超临界水氧化反应器，其主要由釜体、端盖及多孔蒸发壁构成，在端盖上安装有燃料芯管，并制有热空气入口，釜体底部制有盐排出口，其利用辅助燃料补给反应所需热量，解决超临界水反应系统经济型问题。此种结构的反应器存在如下不足：1、其在端盖中心处制有一个燃料入口及一个氧气入口，存在辅助燃料需要量大，高温区集中的问题，且处理量小，难以工业放大；2、蒸发壁由于处于超临界状态，上层蒸发壁盐挂壁现象严重，需要大量纯净水进行冲刷，极易产生盐析出及挂壁现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有效克服预热器、反应器、管路堵塞及腐蚀，减少蒸发壁用纯净水量，并能使反应器体积减小，降低贵重合金用量的多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器。本专利技术决其技术问题是通过以下技术方案实现的：一种多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器，主要由筒体、上端盖、下端盖、烧嘴及蒸发壁构成，筒体与上端盖、下端盖分别固定安装，在筒体内安装蒸发壁，下端盖制有反应物出口，其特征在于：所述烧嘴为多层烧嘴，该多层烧嘴由一个安装于端盖中心的中心烧嘴及至少一个位于第一烧嘴下部的下层烧嘴构成，中心烧嘴与下层烧嘴之间有环状狭隙，中心烧嘴制有燃料与氧气混合物入口，下层烧嘴制有与所述环状狭隙连通的污水与氧气混合物入口。而且，所述的下层烧嘴由2-5层下层烧嘴构成，各下层烧嘴之间均有环状狭隙，各下层烧嘴上均制有与环状狭隙连通的污水与氧气混合物入口。而且，所述的蒸发壁的外壁与筒体的内壁之间形成狭隙，该狭隙由从上至下分隔开的多个狭隙构成，该多个狭隙至少包括一个高温蒸发壁狭隙，一个中温蒸发壁狭隙及一个低温蒸发壁狭隙，在筒体上制有分别与所述高温蒸发壁狭隙，中温蒸发壁狭隙及低温蒸发壁狭隙连通的高温蒸发壁水入口、中温蒸发壁水入口及低温蒸发壁水入口。而且，所述的筒体上插装有多个与蒸发壁内多个狭隙逐个对应连通的温度计。而且，所述的下端盖制有大倒角的锥形导流底面，该锥形导流底面的底端制有所述反应物出口。而且，所述的筒体与上端盖、下端盖均采用耐高温紧固螺母固装，并在该耐高温紧固螺母上套装有耐高温套筒。本专利技术的优点和有益效果为：1、本专利技术的多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器，设置多层烧嘴，最内的中心烧嘴为燃料烧嘴，通入加热的燃料进行加热，并在超临界水中氧化，放出的热量将加热第二层下层烧嘴喷出的污水，将污水直接加热到超临界状态，使之在超临界水中氧化，放出的热量将加热第三层下层烧嘴喷出的污水，以此类推，上一层烧嘴喷出的污水氧化产生的热量，直接加热下一层喷嘴的污水，使之达到超临界状态，以支持整体反应器的氧化反应。如此，污水预热器直接被烧嘴取代，能解决污水预热器因为加热温度过高而造成的脱碳焦化现象，因为是直接换热，换热效率要远大于预热器，并且因为是多层喷烧，可以根据单层的流体流量来控制最终火焰的形状，能有效的减少高温区的范围，极大的减小反应器的外形尺寸，降低耐高温耐高压合金的用量，可以根据需要做多层烧嘴，本实施例中为四层，每一层狭缝的流通面积是成几何级数增长的，故能很轻松的实现污水处理量的放大。2、本专利技术的多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器，蒸发壁的外壁与筒体的内壁之间形成狭隙，该狭隙由从上至下分隔开的多个狭隙构成，可以将上层的蒸发壁纯净水的流量加大，而减少下层的蒸发壁纯净水的流量，这样既可以防止上层的蒸发壁因为处于超临界状态盐析出的挂壁现象，也能使得下层的纯净水用量减少很多，解决了以前反应器要么纯净水用量大，要么上层蒸发壁的盐挂壁现象严重的问题。3、本专利技术的多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器，反应器下端盖制有大倒角的锥形导流底面，该锥形导流底面的底端制有所述反应物出口，这样可以最大限度的减少反应后产物对最下层蒸发壁的冲刷，能有效的防止蒸发壁的堵塞，并且减少亚临界水对下层蒸发壁的腐蚀。4、本专利技术结构设计科学合理，有效克服预热器、反应器、管路堵塞及腐蚀，减少蒸发壁用纯净水量，并能使反应器体积减小，降低贵重合金用量的多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器，可以广泛应用于对高浓度、含盐、难生化降解的有机废水/市政污泥/人体排泄物等有机废物进行的无害化处理和资源化回收利用。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。附图标记说明：1-耐高温紧固螺母、2-耐高温套筒、3-下端盖、4-筒体、5-低温蒸发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器，主要由筒体、上端盖、下端盖、烧嘴及蒸发壁构成，筒体与上端盖、下端盖分别固定安装，在筒体内安装蒸发壁，下端盖制有反应物出口，其特征在于：所述烧嘴为多层烧嘴，该多层烧嘴由一个安装于端盖中心的中心烧嘴及至少一个位于第一烧嘴下部的下层烧嘴构成，中心烧嘴与下层烧嘴之间有环状狭隙，中心烧嘴制有燃料与氧气混合物入口，下层烧嘴制有与所述环状狭隙连通的污水与氧气混合物入口。

【技术特征摘要】
1.一种多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器，主要由筒体、上
端盖、下端盖、烧嘴及蒸发壁构成，筒体与上端盖、下端盖分别固定安
装，在筒体内安装蒸发壁，下端盖制有反应物出口，其特征在于：所述
烧嘴为多层烧嘴，该多层烧嘴由一个安装于端盖中心的中心烧嘴及至少
一个位于第一烧嘴下部的下层烧嘴构成，中心烧嘴与下层烧嘴之间有环
状狭隙，中心烧嘴制有燃料与氧气混合物入口，下层烧嘴制有与所述环
状狭隙连通的污水与氧气混合物入口。
2.根据权利要求1所述的多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器，
其特征在于：所述的下层烧嘴由2-5层下层烧嘴构成，各下层烧嘴之间均
有环状狭隙，各下层烧嘴上均制有与环状狭隙连通的污水与氧气混合物
入口。
3.根据权利要求1所述的多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器，
其特征在于：所述的蒸发壁的外壁与筒体的内壁之间形成狭隙...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冰，高超，刘志立，
申请(专利权)人：内蒙古天一环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15