本发明专利技术公开了一种可实现残渣富集的超临界水气化炉装置，包括超临界水气化炉及三级旋流分离器，超临界水气化炉自上到下依次分为小颗粒残渣分离区及超临界水气化反应区；超临界水气化反应区的侧壁上开设有物料入口及大颗粒残渣出口，超临界水气化反应区的底部开设有预热水入口，超临界水气化反应区内设置有分布板，该装置可实现超临界水气化炉中残渣的及时富集及排出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于能源清洁利用及有机废弃物高效处理领域，涉及一种可实现残渣富集的超临界水气化炉装置。
技术介绍
超临界水是指温度大于374.3℃，压力大于22.1MPa的水，当水处于超临界状态时具有很多特殊的性质，它是一种均匀的、有高扩散性、高传递特性的非极性溶剂。作为化学反应介质，它具有良好的传递和溶解特性，有机物和一些永久性气体(氮气、氢气、氧气等)能与超临界水以任意比混溶。并且通过调节温度和压力很容易实现对超临界水物性的控制。由于这些优良的性质，应用超临界水气化有机物已经成为一个研究热点正得到越来越多的关注。应用于超临界水气化的有机物包括煤、生物质、生活垃圾、城市污泥、工业有机废弃物等。当有机物中含有矿物质元素时，经超临界水气化之后，矿物质元素会以固体残渣的形式存在于超临界水中。如果这些残渣未被及时富集并排出气化炉，将会导致下游管道及阀门系统的磨损，甚至引起下游管路堵塞，使系统不能连续运行。因此，将反应后的残渣在气化炉内富集起来并及时集中排出气化炉将是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种可实现残渣富集的超临界水气化炉装置，该装置能够实现超临界水气化炉中残渣的及时富集及排出。为达到上述目的，本专利技术所述的可实现残渣富集的超临界水气化炉装置包括超临界水气化炉及三级旋流分离器，超临界水气化炉自上到下依次分为小颗粒残渣分离区及超临界水气化反应区；超临界水气化反应区的侧壁上开设有物料入口及大颗粒残渣出口，超临界水气化反应区的底部开设有预热水入口，超临界水气化反应区内设置有分布板，其中，物料入口、大颗粒残渣出口及分布板自上到下依次分布，且物料入口正对大颗粒残渣出口，大颗粒残渣出口与分布板之间的间距小于等于预设值，小颗粒残渣分离区与超临界水气化反应区过渡位置的侧面上开设有中等颗粒残渣出口，小颗粒残渣分离区的侧面设有小颗粒残渣出口，小颗粒残渣分离区的顶部设有气体产物出口，三级旋流分离器位于小颗粒残渣分离区内，三级旋流分离器的气体出口与气体产物出口相连通，三级旋流分离器的固体出口与小颗粒残渣出口相连通。三级旋流分离器由残渣富集管、第一级旋流分离器、第二级旋流分离器及第三级旋流分离器组成；第一级旋流分离器、第二级旋流分离器及第三级旋流分离器均包括旋流筒、上锥体、下锥体及排气管，其中，旋流筒顶部的侧面设有进气口，旋流筒的底部与上锥体的顶部相连通，上锥体的底部与下锥体的顶部相连通，下锥体的底部与残渣富集管侧面的入口相连通，残渣富集管的出口与小颗粒残渣出口相连通；第一级旋流分离器顶部的出气口经第一级旋流分离器的排气管与第二级旋流分离器中旋流筒顶部侧面的进气口相连通，第二级旋流分离器顶部的出气口经第二级旋流分离器的排气管与第三级旋流分离器中旋流筒顶部侧面的进气口相连通，第三级旋流分离器顶部的出气口经第三级旋流分离器的排气管与气体产物出口相连通。第二级旋流分离器中上锥体的高度为第一级旋流分离器中上锥体高度的1.4倍。第三级旋流分离器中上锥体的高度为第二级旋流分离器中上锥体高度的1.4倍。第一级旋流分离器中旋流筒的高度与第二级旋流分离器中旋流筒的高度及第三级旋流分离器中旋流筒的高度相同。第一级旋流分离器的内壁上、第二级旋流分离器的内壁上及第三级旋流分离器的内壁上均设有耐磨耐腐蚀层。第一级旋流分离器的旋流筒中气流旋转的方向与第二级旋流分离器中气流旋转的方向及第三级旋流分离器中气流旋转的方向相同。排气管与旋流筒同轴布置。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的可实现残渣富集的超临界水气化炉装置在具体工作时，根据各残渣颗粒重量的不同，自上到下残渣颗粒的重量由小到大，通过大颗粒残渣出口将超临界水气化反应后的大颗粒残渣排出，通过中等颗粒残渣出口将超临界水气化反应后的中等颗粒残渣排出，超临界水气化反应后的小颗粒残渣经过三级旋流分离器分离出来，然后再经小颗粒残渣出口排出，实现超临界水气化炉中残渣的及时富集及排出，结构紧凑、残渣富集效率高、运行稳定。进一步，三级旋流分离器由残渣富集管、第一级旋流分离器、第二级旋流分离器及第三级旋流分离器组成，小颗粒残渣与产物气体依次经第一级旋流分离器分离、第二级旋流分离器分离及第三级旋流分离器分离，其中，分离出来的小颗粒残渣进入到残渣富集管中，分离出来的气体排出，从而有效的提高分离的质量及效率。进一步，第一级旋流分离器的旋流筒中气流旋转的方向与第二级旋流分离器中气流旋转的方向及第三级旋流分离器中气流旋转的方向相同，从而有效的保证每一级旋流分离器的旋流筒中气流的流畅性及流速的稳定性。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术中三级旋流分离器3的结构示意图。其中，1为超临界水气化反应区、2为小颗粒残渣分离区、3为三级旋流分离器、4为分布板、5为预热水入口、6为物料入口、7为气体产物出口、8为大颗粒残渣出口、9为中等颗粒残渣出口、10为小颗粒残渣出口、11为旋流筒、12为残渣富集管、13为下锥体、14为上锥体、15为进气口、16为排气管。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1，本专利技术所述的可实现残渣富集的超临界水气化炉装置包括超临界水气化炉及三级旋流分离器3，超临界水气化炉自上到下依次分为小颗粒残渣分离区2及超临界水气化反应区1；超临界水气化反应区1的侧壁上开设有物料入口6及大颗粒残渣出口8，超临界水气化反应区1的底部开设有预热水入口5，超临界水气化反应区1内设置有分布板4，其中，物料入口6、大颗粒残渣出口8及分布板4自上到下依次分布，且物料入口6正对大颗粒残渣出口8，大颗粒残渣出口8与分布板4之间的间距小于等于预设值，小颗粒残渣分离区2与超临界水气化反应区1过渡位置的侧面上开设有中等颗粒残渣出口9，小颗粒残渣分离区2的侧面设有小颗粒残渣出口10，小颗粒残渣分离区2的顶部设有气体产物出口7，三级旋流分离器3位于小颗粒残渣分离区2内，三级旋流分离器3的气体出口与气体产物出口7相连通，三级旋流分离器3的固体出口与小颗粒残渣出口10相连通。三级旋流分离器3由残渣富集管12、第一级旋流分离器、第二级旋流分离器及第三级旋流分离器组成；第一级旋流分离器、第二级旋流分离器及第三级旋流分离器均包括旋流筒11、上锥体14、下锥体13及排气管16，其中，旋流筒11顶部的侧面设有进气口15，旋流筒11的底部与上锥体14的顶部相连通，上锥体14的底部与下锥体13的顶部相连通，下锥体13的底部与残渣富集管12侧面的入口相连通，残渣富集管12的出口与小颗粒残渣出口10相连通；第一级旋流分离器顶部的出气口经第一级旋流分离器的排气管16与第二级旋流分离器中旋流筒11顶部侧面的进气口15相连通，第二级旋流分离器顶部的出气口经第二级旋流分离器的排气管16与第三级旋流分离器3中旋流筒11顶部侧面的进气口15相连通，第三级旋流分离器顶部的出气口经第三级旋流分离器的排气管16与气体产物出口7相连通。具体的，第二级旋流分离器中上锥体14的高度为第一级旋流分离器中上锥体14高度的1.4倍；第三级旋流分离器中上锥体14的高度为第二级旋流分离器中上锥体14高度的1.4倍；第一级旋流分离器中旋流筒11的高度与第二级旋流分离器中旋流筒11的高度及第三级旋流分离器中旋流筒11的高度相同；第一级旋流分离器的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可实现残渣富集的超临界水气化炉装置，其特征在于，包括超临界水气化炉及三级旋流分离器(3)，超临界水气化炉自上到下依次分为小颗粒残渣分离区(2)及超临界水气化反应区(1)；超临界水气化反应区(1)的侧壁上开设有物料入口(6)及大颗粒残渣出口(8)，超临界水气化反应区(1)的底部开设有预热水入口(5)，超临界水气化反应区(1)内设置有分布板(4)，其中，物料入口(6)、大颗粒残渣出口(8)及分布板(4)自上到下依次分布，且物料入口(6)正对大颗粒残渣出口(8)，大颗粒残渣出口(8)与分布板(4)之间的间距小于等于预设值，小颗粒残渣分离区(2)与超临界水气化反应区(1)过渡位置的侧面上开设有中等颗粒残渣出口(9)，小颗粒残渣分离区(2)的侧面设有小颗粒残渣出口(10)，小颗粒残渣分离区(2)的顶部设有气体产物出口(7)，三级旋流分离器(3)位于小颗粒残渣分离区(2)内，三级旋流分离器(3)的气体出口与气体产物出口(7)相连通，三级旋流分离器(3)的固体出口与小颗粒残渣出口(10)相连通。
【技术特征摘要】
1.一种可实现残渣富集的超临界水气化炉装置，其特征在于，包括超临界水气化炉及三级旋流分离器(3)，超临界水气化炉自上到下依次分为小颗粒残渣分离区(2)及超临界水气化反应区(1)；超临界水气化反应区(1)的侧壁上开设有物料入口(6)及大颗粒残渣出口(8)，超临界水气化反应区(1)的底部开设有预热水入口(5)，超临界水气化反应区(1)内设置有分布板(4)，其中，物料入口(6)、大颗粒残渣出口(8)及分布板(4)自上到下依次分布，且物料入口(6)正对大颗粒残渣出口(8)，大颗粒残渣出口(8)与分布板(4)之间的间距小于等于预设值，小颗粒残渣分离区(2)与超临界水气化反应区(1)过渡位置的侧面上开设有中等颗粒残渣出口(9)，小颗粒残渣分离区(2)的侧面设有小颗粒残渣出口(10)，小颗粒残渣分离区(2)的顶部设有气体产物出口(7)，三级旋流分离器(3)位于小颗粒残渣分离区(2)内，三级旋流分离器(3)的气体出口与气体产物出口(7)相连通，三级旋流分离器(3)的固体出口与小颗粒残渣出口(10)相连通。2.根据权利要求1所述的可实现残渣富集的超临界水气化炉装置，其特征在于，三级旋流分离器(3)由残渣富集管(12)、第一级旋流分离器、第二级旋流分离器及第三级旋流分离器组成；第一级旋流分离器、第二级旋流分离器及第三级旋流分离器均包括旋流筒(11)、上锥体(14)、下锥体(13)及排气管(16)，其中，旋流筒(11)顶部的侧面设有进气口(15)，旋流筒(11)的底部与上锥体(14)的顶部相连通，上锥体(14)的底部与下锥体(13)的顶部相连通，下锥体(13)的底部与残渣富集管(12)侧面的入口相...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭烈锦，程泽宁，金辉，徐加陵，欧国标，朱超，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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