一种强迫点火型超临界水热燃烧装置，包括主体外壳和顶部端盖，主体外壳内安装分割块，将内部分为上方的主燃空间和下方的掺混空间，顶部端盖上设有一级燃料进口、氧化剂进口和二级燃料进口，顶部端盖内设置有高温点火棒筒套，高温点火棒筒套内有高温点火棒，一级燃料进口连通高温点火棒筒套；顶部端盖底端安装燃烧筒套，高温点火棒伸入至燃烧筒套内，燃烧筒套顶端连通高温点火棒筒套和氧化剂进口，底端连通主燃空间，在燃烧筒套内形成稳燃空间；二级燃料进口和二级氧化剂进口连通主燃空间，本发明专利技术实现了物料冷态分级进射，小流量燃料强迫点火，大流量燃料吸热自燃着火，装置壁面冷却恒温，可实现超临界水热燃烧产生多元热流体或者处理有机废弃物。者处理有机废弃物。者处理有机废弃物。
【技术实现步骤摘要】
一种强迫点火型超临界水热燃烧装置
[0001]本专利技术属于超临界水热燃烧
，特别涉及一种强迫点火型超临界水热燃烧装置。
技术介绍
[0002]清洁高效地处理有机废弃物是人类社会可持续发展面临的重大挑战。处理有机废弃物的传统方法包括填埋和焚烧等方法，然而填埋不仅会占用大量的土地资源，还会产生渗滤液污染地下水，甚至产生沼气引起爆炸；直接焚烧有机废弃物则会产生二噁英和SO2等有害气体，对自然环境和人体健康造成极大的危害。超临界水氧化技术利用超临界水(T≥374.15℃且p≥22.12MPa)同时溶解有机废弃物和氧化剂，在均相的环境中氧化有机废弃物。由于超临界水环境消除了传质传热阻力，有机废弃物可在几秒至几分钟内完全降解，碳元素转化为CO2，氮元素转化为N2、N2O等物质，S、Cl等卤族元素转化为相应的无机盐，因此超临界水氧化技术被视为一种清洁高效的有机废弃物处理技术。
[0003]随着超临界水氧化技术的发展，腐蚀和盐沉积堵塞问题日益显著。超临界水热燃烧是指一定浓度的有机物与氧化剂在超临界水中发生剧烈氧化反应，产生水热火焰的新型燃烧技术。水热火焰作为内部热源，允许进料在室温下进进反应器，避免了进料在预热器和反应器进口处因被预热到超临界状态导致无机盐析出沉积堵塞，减小了管道和反应器的腐蚀。因为有水热火焰的存在，超临界水热燃烧的反应温度(＞700℃)要高于超临界水氧化的反应温度(400
‑
600℃)，从而反应可以在毫秒内完成，有机物降解率达到99.9％。超临界水热燃烧技术作为绿色清洁高效的有机废弃物处理技术和能源开采技术，具有广阔的市场前景，对其进行研究具有重大意义。
[0004]然而，目前大多数超临界水热燃烧反应器均采用热自燃点火方式，点火过程中，燃料和氧化剂在进入反应器前需被加热到较高温度，增大了燃料在反应器入口处析出无机盐，堵塞反应器，点火失败的可能性。如何稳定地产生水热火焰并维持火焰存在，是超临界水热燃烧技术的核心问题。
技术实现思路
[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种强迫点火型超临界水热燃烧装置，以稳定安全地产生超临界水热火焰，使有机物和氧化剂能够高效稳定地进行水热燃烧反应。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种强迫点火型超临界水热燃烧装置，包括主体外壳，主体外壳顶端安装顶部端盖，其中：
[0008]所述主体外壳内安装分割块，将主体外壳内部分为上方的主燃空间和下方的掺混空间，分割块上设有过孔，掺混空间上部设有掺混水进口，掺混空间底端设置燃烧产物喷嘴；
[0009]所述顶部端盖上设有一级燃料进口、氧化剂进口和二级燃料进口，顶部端盖内设置有高温点火棒筒套，高温点火棒筒套内有高温点火棒，其中一级燃料进口连通高温点火棒筒套的内部；
[0010]所述顶部端盖底端安装燃烧筒套，高温点火棒高温端伸入至燃烧筒套内，燃烧筒套顶端连通高温点火棒筒套和氧化剂进口，底端连通主燃空间，在燃烧筒套内形成稳燃空间A1；
[0011]所述二级燃料进口直接连通主燃空间。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述分割块底部为倒锥形，形成收口结构，在中心设出口喷嘴，锥面上设置多个倾斜的出口小孔，所述燃烧产物喷嘴的入口端截面小于掺混空间的截面，燃烧产物喷嘴出口端设有出口小孔和喷嘴，由此实现两重控压。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述分割块的外壁设置有掺混螺旋通道，所述掺混水进口与掺混螺旋通道连通。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述主燃空间对应的主体外壳内安装有主体外壳水冷壁，主体外壳水冷壁的外壁与主体外壳内壁之间有冷却水螺旋通道，螺旋水冷通道的主体外壳水冷壁进口位于顶部端盖上，主体外壳水冷壁出口位于主体外壳的下方。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述高温点火棒筒套外壁周向设置有氧化剂螺旋通道，氧化剂进口通过氧化剂螺旋通道连通稳燃空间A1。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述高温点火棒筒套的底端安装一级燃料喷嘴，一级燃料沿高温点火棒和高温点火棒筒套之间形成的环形空间，进入一级燃料喷嘴，并喷入稳燃空间A1。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述一级燃料喷嘴为可更换的喷嘴，与高温点火棒同轴安装，形成环形间隙，周向设有倾斜小孔，一级燃料同时倾斜和垂直射进稳燃空间A1，与氧化剂混合。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述燃烧筒套内安装旋流壁，旋流壁的外壁与燃烧筒套内壁之间有旋流壁冷却水通道，旋流壁冷却水通道的旋流壁冷却水进口位于顶部端盖上，旋流壁冷却水通道的旋流壁冷却水出口朝向主燃空间A2，使升温后的冷却水呈螺旋状喷进主燃空间A2，与二次燃料混合传热。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述高温点火棒、高温点火棒筒套、一级燃料喷嘴、旋流壁以及燃烧筒套同轴安装，贯穿顶部端盖。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，所述一级燃料进口的流量远小于二级燃料进口的流量，氧化剂进口的流量远小于二级氧化剂进口的流量，所述高温点火棒仅位于稳燃空间A1内的长度处于高温，使一级燃料与氧化剂在稳燃空间A1中强迫点燃，所述稳燃空间A1插进主燃空间A2上部，使得稳燃空间A1的高温燃烧产物和未燃烧的高温氧化剂快速射入主燃空间A2，与大流量冷态二级燃料湍流混合，引起强烈传热，使其快速升温至自燃温度，实现大流量物料冷态热自燃点火，产生稳定的水热火焰。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022]1、冷物料稳定点火和维持火焰：燃料分级送进装置，小流量一级燃料从一级燃料喷嘴倾斜和垂直流进稳燃空间A1，被高温点火棒高温前端迅速点燃，使稳燃空间A1内保持高温，确保了水热火焰的稳定燃烧，实现了冷物料进射条件下小流量燃料的强迫点火和稳
燃。
[0023]2、二级燃料热自燃着火：稳燃空间A1插进主燃空间A2一定长度，高温燃烧产物和未燃烧的高温氧化剂快速射入主燃空间A2，与大流量冷态二级燃料和二级氧化剂湍流混合，引起强烈传热，使其快速升温至自燃温度，实现了大流量物料冷态热自燃点火，产生稳定的水热火焰。
[0024]3、装置壁面冷却效果好：低温水流过旋流壁、主体外壳水冷壁和分割块，吸收燃烧产生的热量，避免了装置壁面过温，保证了装置安全可靠，此外，流过旋流壁和分割块的低温水被加热后与二级燃料或燃烧产物混合，起到回收能量，节约能源的作用。
[0025]4、装置内设多个控压结构：分割块底部为收口结构，燃烧产物从一个小直径的出口喷嘴和多个倾斜的出口小孔喷进掺混空间A3；掺混空间A3中掺混后的燃烧产物从较小直径的燃烧产物喷嘴喷出。
附图说明
[0026]图1是本专利技术结构示意图。
[0027]其中：A1
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稳燃空间、A2
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主燃空间、A3
‑
掺混空间、1
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顶部端盖、2
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高温点火棒筒套、3
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种强迫点火型超临界水热燃烧装置，包括主体外壳(10)，主体外壳(10)顶端安装顶部端盖(1)，其特征在于：所述主体外壳(10)内安装分割块(14)，将主体外壳(10)内部分为上方的主燃空间A2和下方的掺混空间A3，分割块(14)上设有过孔，掺混空间A3上部设有掺混水进口(15)，掺混空间A3底端设置燃烧产物喷嘴(17)；所述顶部端盖(1)上设有一级燃料进口(18)、氧化剂进口(19)和二级燃料进口(4)，顶部端盖(1)内设置有高温点火棒筒套(2)，高温点火棒筒套(2)内有高温点火棒(3)，其中一级燃料进口(18)连通高温点火棒筒套(2)的内部；所述顶部端盖(1)底端安装燃烧筒套(9)，高温点火棒(3)的高温端伸入至燃烧筒套(9)内，燃烧筒套(9)顶端连通高温点火棒筒套(2)和氧化剂进口(19)，底端连通主燃空间A2，在燃烧筒套(9)内形成稳燃空间A1；所述二级燃料进口(4)直接连通主燃空间A2。2.根据权利要求1所述强迫点火型超临界水热燃烧装置，其特征在于，所述分割块(14)底部为倒锥形，形成收口结构，在中心设出口喷嘴，锥面上设置多个倾斜的出口小孔，所述燃烧产物喷嘴(17)的入口端截面小于掺混空间A3的截面，燃烧产物喷嘴(17)出口端设有出口小孔和喷嘴，由此实现两重控压。3.根据权利要求1或2所述强迫点火型超临界水热燃烧装置，其特征在于，所述分割块(14)的外壁设置有掺混螺旋通道，所述掺混水进口(15)与掺混螺旋通道连通。4.根据权利要求1所述强迫点火型超临界水热燃烧装置，其特征在于，所述主燃空间A2对应的主体外壳(10)内安装有主体外壳水冷壁(11)，主体外壳水冷壁(11)的外壁与主体外壳(10)内壁之间有冷却水螺旋通道，螺旋水冷通道的主体外壳水冷壁进口(6)位于顶部端盖(1)上，主体外壳水冷壁出口(13)位于主体外壳(10)的下方。5.根据权利要求1所述强迫点火...
【专利技术属性】
技术研发人员：王树众，赫文强，李紫成，李艳辉，崔成超，张洁，张凡，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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