本实用新型专利技术涉及一种超临界气化装置，包括超临界气化炉，超临界气化炉换热装置和具有供物料进行气化反应的炉膛，换热装置和炉膛相连通，换热装置具有供气化前物料输入的物料进口和供气化后物料流出的物料出口，换热装置的物料进口通过炉膛与物料出口相连通，且所述物料进口和物料出口均外露于所述超临界气化炉之外，炉膛上具有供氧化剂输入的氧气喷管和供可燃气进入的燃气喷管，炉膛内氧气喷管与燃气喷管的端口间设置有用以点火的打火装置。本实用新型专利技术使得预热系统、超临界水介质加热系统、气化系统等集成起来，以便采取有效的保温措施而更加节能，而且很容易达到超临界气化所需最充分的实现条件。
【技术实现步骤摘要】
一种超临界气化装置
本技术涉及一种气化的装置，具体涉及一种超临界气化装置。
技术介绍
物质气化是世界范围内涉及人们生活与生产的重要方式，尤其在能源领域，由于人口大量增长和经济快速发展需要，以煤炭与石油为主的能源产业给地球环境带来不可估量的负面影响，主要表现在碳难以得到良性循环而导致全球气候变暖，进而导致自然灾害频发，同时人们赖以生存的自然环境污染趋于严重恶化，因此煤炭的清洁利用与获得替代石油的清洁能源是人类亟待解决的重大问题。煤炭与农林废弃物在工业生产上进行气化的方法已经很多，但在超临界水环境下进行气化的方法并不多见，本技术即为了提供一种能在能源与环境保护领域彻底解决困惑全人类难题的方法。超临界水是指当水处于其临界点(374.3℃，22.05MPa)的高温高压状态时，因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水。此时水的液体和气体便没有区别，完全交融在一起呈现为一种新的高温高压状态的液体，被称为超临界水(SupercriticalWater，简称SCW)，在此条件下水具有许多独特的性质：具有很好的传质、传热性质。这些特性使得超临界水成为一种优良的反应介质，如烃类等非极性有机物与极性有机物一样可完全与超临界水互溶，氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳等气体也都能以任意比例溶于超临界水中，故可形成单相反应。通常在几秒的反应时间內，即可达99.9％以上的破坏率，可用于处理难分解的有机氯化物、污泥、飞灰中的二噁英及其它危险性有机物质等。无机物尤其是盐类在超临界水中的溶解度很小，几乎可不溶而分离，恢复常温常压后成为一般流体的水溶液，故完全无二次污染之虑。超临界水氧化(SupercriticalWaterOxidation简称SCWO)法是一极具清洁处理效益的技术，不需后处理设备。另外，当有机物含量超过2％时SCWO过程可以形成自热而不需额外供给热量。这些特性使SCWO与生化处理法、湿式空气氧化法(WetAirOxidation,简称WAO)、燃烧法等传统的废水处理技术相比具有其独特的优势，对于传统方法难以处理的废水体系，SCWO已成为一种具有很大潜在优势的环保新技术。超临界水氧化法由美国学者Modell等人于20世纪80年代中期首次提出至今三十多年而不能进入市场，其主要原因是以往的SCWO技术反应系统包括：进料系统、泵、预热器、反应器、冷却器(或热回收系统)、分离器等。局限于物料预热系统、超临界水介质加热系统、氧化剂预热系统与反应器等相互之间的连接太复杂，设备材质要求很高，不仅设备建设与生产运行成本很高，而且也导致整个系统运行很不可靠。因此，亟需要一种容易达到SCWO法所需最充分的实现条件(温度＞374.3℃；压力＞22.05MPa)同时满足煤炭等物料在超临界水中完成吸热与还原制氢的新气化原理的技术方法和装置。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，提供一种结构简单合理、方便达到超临界状态、并且转化效率高而操作成本合理的超临界气化装置。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种超临界气化装置，包括超临界气化炉。其特征在于：所述超临界气化炉包括换热装置和具有供物料进行气化反应的炉膛，所述换热装置和炉膛相连通，所述换热装置具有供气化前物料输入的物料进口和供气化后物料流出的物料出口，所述换热装置的物料进口通过炉膛与物料出口相连通，且所述物料进口和物料出口均外露于所述超临界气化炉之外，所述炉膛上具有供氧化剂输入的氧气喷管和供可燃气进入的燃气喷管，所述炉膛内氧气喷管口与燃气喷管口间设置有用以点火的打火装置。为了达到超临界状态气化反应所需停留时间，所述换热装置的进料换热管组有部分在炉膛内，使所述炉膛与换热装置集成为一体。这样，物料气化从非超临界过渡至超临界状态再从超临界过渡至非超临界状态的生产过程都在该超临界气化炉内完成。为了方便向炉膛内供给氧气和可燃气体，并使得炉膛内进行燃烧反应，所述物料进口和物料出口位于换热装置的同一侧，而所述氧气进口和燃气进口均位于远离物料进口的一侧，且在邻近所述氧气进口处设置有便于将氧气输入所述炉膛内的氧气喷管，在邻近所述燃气进口处设置有便于将可燃气输入所述炉膛内的燃气喷管，所述打火装置设置在所述氧气喷管口和燃气喷管口之间，这样，方便实现炉膛内的点燃。因此，将现有的外加热方式改为向炉膛内直接喷可燃气与纯氧气燃烧启动加热，运行时持续输入适量氧气来维持整个系统温度，同时采用管式的形状，能够更好的结合保温措施而达到更佳的节能效果；另外，为后续使炉膛达到并维持超临界状态做好准备。为了使超临界气化装置内的工作压力达到超临界要求，所述超临界气化炉包括第一壳体，所述炉膛和换热装置组成的炉芯位于第一壳体内，所述第一壳体上开设有供氮气输入的氮气进口和供氮气流出的氮气出口，所述物料进口和物料出口均外露于所述第一壳体之外。其中的第一壳体通常采用耐高压的保护壳体结构，从而更好地满足超临界气化反应对压力的要求，同时使超临界气化炉中的物料、电机与变速齿轮箱等都处于与干燥纯氮气近乎等压环境中，如同于常压下工作，也就解决了多个部件组合制作的设备因巨大压力差而造成的安全密封难题。进一步的，所述第一壳体内设置有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与自动化控制系统的压力信号输入端相连，所述自动化控制系统的信号输出端与氮气供应系统相连接。所述炉膛内设置有用以测试其内压力的压力传感器和用以测试其内温度的温度传感器，所述温度传感器、压力传感器的信号输出端与自动化控制系统的对应的信号输入端相连，所述自动化控制系统的信号输出端与氧化剂供应系统相连，所述自动化控制系统的信号输出端也与氮气供应系统相连。这样，运行时通过压力传感器将信号传递到自动化控制系统，再由自动化控制系统控制氮气供应系统向超临界气化炉内输入干燥纯氮气，使得超临界气化炉内的氮气压力与超临界气化炉膛内的压力保持等压状态，误差<0.5MPa；此外，温度传感器的信号连接到自动化控制系统，由自动化控制系统控制氧气供应系统向炉膛内喷入适量氧气以维持炉膛温度，物料进口与物料出口的温度传感器信号输出至自动化控制系统，由自动化控制系统指令物料给进系统控制进料流量而达到控制物料进出口的温度差。进一步地，所述第一壳体内设置有第二壳体作为炉膛与换热装置构成炉芯的保温层壳，所述换热装置部分位于所述第二壳体内，所述换热装置包括具有物料进口的进料管组和具有物料出口的出料管组，所述进料管组和出料管组均为包括内置有螺旋叶的换热管构成，所述第一壳体和第二壳体之间的空间内设置有用以驱动螺旋叶转动的电机，所述电机的动力输出端通过变速齿轮箱变成多个驱动轴，所述驱动轴与对应螺旋叶的螺旋轴相连。螺旋叶由电机与变速齿轮箱带动而缓慢绕自身螺旋轴旋转(比如每分种旋转一圈)而对换热管的内壁进行清垢处理，从而使物料在反应过程中对换热装置不会造成堵塞，同时物料在换热管内呈螺旋式前进，不仅可以使颗粒物对换热管壁有冲刷除垢作用，而且也有更好的换热效果。为了达到相邻进料换热管与出料换热管间的高效换热，所述进料换本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超临界气化装置，包括超临界气化炉(1.1)，其特征在于：所述超临界气化炉(1.1)包括换热装置(2.2)和具有供物料进行气化反应的炉膛(2.1)，所述换热装置(2.2)和炉膛(2.1)连通，所述换热装置(2.2)具有供气化前物料输入的物料进口(2.15)和供气化后物料流出的物料出口(2.16)，所述换热装置(2.2)的物料进口(2.15)通过炉膛(2.1)后与物料出口(2.16)相连通，且所述物料进口(2.15)和物料出口(2.16)均外露于所述超临界气化炉(1.1)之外，所述炉膛(2.1)上具有供氧化剂输入的氧气喷管(2.11)和供可燃气输入的燃气喷管(2.12)，所述炉膛(2.1)内设置有用以点火的打火装置。/n
【技术特征摘要】
1.一种超临界气化装置，包括超临界气化炉(1.1)，其特征在于：所述超临界气化炉(1.1)包括换热装置(2.2)和具有供物料进行气化反应的炉膛(2.1)，所述换热装置(2.2)和炉膛(2.1)连通，所述换热装置(2.2)具有供气化前物料输入的物料进口(2.15)和供气化后物料流出的物料出口(2.16)，所述换热装置(2.2)的物料进口(2.15)通过炉膛(2.1)后与物料出口(2.16)相连通，且所述物料进口(2.15)和物料出口(2.16)均外露于所述超临界气化炉(1.1)之外，所述炉膛(2.1)上具有供氧化剂输入的氧气喷管(2.11)和供可燃气输入的燃气喷管(2.12)，所述炉膛(2.1)内设置有用以点火的打火装置。
2.根据权利要求1所述的超临界气化装置，其特征在于：所述换热装置(2.2)的进料换热管组(2.3)有部分在炉膛(2.1)内，使炉膛(2.1)与换热装置(2.2)集成为一体。
3.根据权利要求1所述的超临界气化装置，其特征在于：所述物料进口(2.15)和物料出口(2.16)位于换热装置(2.2)的同一侧，而所述氧气进口(2.13)和燃气进口(2.14)均位于远离物料进口(2.15)的另一侧，且在邻近所述氧气进口(2.13)处设置有便于将氧气输入所述炉膛(2.1)内的氧气喷管(2.11)，在邻近所述燃气进口(2.14)处设置有便于将可燃气输入所述炉膛(2.1)内的燃气喷管(2.12)，所述打火装置设置在所述炉膛内的氧气喷管(2.11)和燃气喷管(2.12)在炉膛内的端口之间。
4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的超临界气化装置，其特征在于：所述超临界气化炉(1.1)包括第一壳体(2.10)，所述炉膛(2.1)与换热装置(2.2)构成的炉芯位于第一壳体(2.10)内，所述第一壳体(2.10)上开设有供氮气输入的氮气进口(2.17)和供氮气流出的氮气出口(2.18)，所述物料进口(2.15)和物料出口(2.16)均外露于所述第一壳体(2.10)之外。
5.根据权利要求4所述的超临界气化装置，其特征在于：所述第一壳体(2.10)内设置有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与自动化控制系统(1.7)的压力信号输入端相连，所述自动化控制系统(1.7)的信号输出端与氮气供应系统(1.4)相连接；所述炉膛(2.1)内设置有用以测试其内压力的压力传感器和用以测试其内温度的温度传感器，所述温度传感器...
【专利技术属性】
技术研发人员：楼龙春，
申请(专利权)人：楼龙春，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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