CN106190314A - 一种超临界水气化炉中残渣在线排出装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超临界水气化炉中残渣在线排出装置及方法，包括超临界水气化炉、冷却器、排渣锁斗、高压水泵、储渣池、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门及第五阀门；超临界水气化炉的出口经冷却器及第三阀门与排渣锁斗侧面的入渣口相连通，储渣池底部的出水口分为两路，其中一路经第五阀门与排渣锁斗侧面的入水口相连通，另一路经第一阀门与排渣锁斗顶部的入水口相连通，排渣锁斗顶部的出水口经第二阀门与储渣池的入水口相连通，排渣锁斗底部的出渣口经第四阀门与储渣池顶部的入渣口相连通；排渣锁斗的顶部连通有用于测量排渣锁斗内部压力的第二压力表，该装置及方法能够实现超临界水气化炉的顺利排渣。

Description

一种超临界水气化炉中残渣在线排出装置及方法
技术领域
本发明属于洁净能源转化领域以及有机废弃物处理领域，涉及一种超临界水气化炉中残渣在线排出装置及方法。
背景技术
传统能源利用方式带来能源的大量消耗和浪费，并且引起如全球变暖、雾霾、酸雨等众多环境问题。能源与环境问题正日益成为国际社会关注的焦点问题。因此寻找能源的清洁高效利用具有非常重要的意义。
超临界水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。
正因为超临界水具有这些优良的性质，超临界水气化有机物正成为一种能源清洁高效转化以及有机废弃物清洁处理的方式得到越来越多的关注。
目前应用于超临界水气化的有机物包括煤、生物质、城市污泥、生活垃圾、工业有机废弃物等。
应用超临界水气化的气化炉类型主要有管式气化炉、固定床气化炉、流化床气化炉等。这三种气化炉均可应用于连续式超临界水气化系统，但是管式反气化炉容易造成系统堵塞，固定床气化炉不适合处理固体有机物。流化床气化炉解决了系统易堵塞的问题，可以处理固体有机物和液体有机物，且反应物间传热传质均优于管式气化炉和固定床气化炉，是更有利于工业化的长时间连续稳定运行的气化炉。
虽然一些气化炉类型经过改造后可以实现残渣在炉内富集，但是在超临界水这样的高温高压环境中，各类气化炉均存在残渣排出难的问题。如果残渣不能及时排出气化炉，将会造成系统堵塞、气化不完全、经济效益降低等问题，甚至引起连续式超临界水气化系统的损坏，使系统不能长时间连续运行。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种超临界水气化炉中残渣在线排出装置及方法，该装置及方法能够实现超临界水气化炉的顺利排渣。
为达到上述目的，本发明所述超临界水气化炉中残渣在线排出装置包括超临界水气化炉、冷却器、排渣锁斗、储渣池、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门及第五阀门；
超临界水气化炉的出口经冷却器及第三阀门与排渣锁斗侧面的入渣口相连通，储渣池底部的出水口分为两路，其中一路经第五阀门与排渣锁斗侧面的入水口相连通，另一路经第一阀门与排渣锁斗顶部的入水口相连通，排渣锁斗顶部的出水口经第二阀门与储渣池的入水口相连通，排渣锁斗底部的出渣口经第四阀门与储渣池顶部的入渣口相连通；
冷却器的出口处连通有用于测量超临界水气化炉内部压力的第一压力表，排渣锁斗的顶部连通有用于测量排渣锁斗内部压力的第二压力表。
储渣池底部的出水口经高压水泵分为两路。
超临界水气化炉为连续式超临界水气化炉。
本发明所述的超临界水气化炉中残渣在线排出方法包括以下步骤：
1)关闭第三阀门，并启动冷却器；
2)开启超临界水气化炉进行超临界水气化反应，超临界水气化炉在进行超临界水气化反应时产生残渣；
3)打开第一阀门及第五阀门，将排渣池中的水注入到排渣锁斗中，直至第一压力表与第二压力表的示数相同为止，然后关闭第一阀门及第五阀门；
4)打开第二阀门，通过第二阀门排出排渣锁斗中的部分水，使第一压力表与第二压力表之间产生压差，再关闭第二阀门；
5)打开第三阀门，在压差的作用下使超临界水气化炉中的残渣进入到排渣锁斗中，待第一压力表与第二压力表的示数相等时，关闭第三阀门；
6)将排渣锁斗静置后，重复步骤4)和5)，直至第二阀门排出的水中含有残渣颗粒为止，再通过第二阀门排出排渣锁斗中的水，使第二压力表示数为0，然后再打开第四阀门，将排渣锁斗中的残渣排出到储渣池中；
7)打开第一阀门及第五阀门，将水注入到排渣锁斗中对排渣锁斗进行冲洗。
超临界水气化炉在稳定运行过程中，超临界水气化炉内流体的温度大于374.3℃，压力大于22.1MPa。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的超临界水气化炉中残渣在线排出装置及方法在具体操作时，先对超临界水气化炉中的残渣进行冷却，然后再利用压差法将残渣排出超临界水气化炉外，从而有效的使超临界水气化炉顺利排渣，同时降低第三阀门的磨损，延长第三阀门的使用寿命。另外，排渣锁斗顶部的排出物为水，不含固体残渣颗粒，从而延长第二阀门的使用寿命，在排渣前，使第二压力表示数为0，然后再打开第四阀门排出排渣锁斗中的残渣，从而在排渣过程中，第四阀门两侧的压差几乎为零，有效减少对第四阀门的磨损，提高第四阀门的使用寿命，最后需要说明的是，本发明结构紧凑、简单、易操作，排渣过程不会影响到超临界水气化炉的连续稳定运行，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为超临界水气化炉、2为冷却器、3为排渣锁斗、4为高压水泵、5为储渣池、6为第一压力表、7为第二压力表、8为第一阀门、9为第二阀门、10为第三阀门、11为第四阀门、12为第五阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的超临界水气化炉中残渣在线排出装置包括超临界水气化炉1、冷却器2、排渣锁斗3、储渣池5、第一阀门8、第二阀门9、第三阀门10、第四阀门11及第五阀门12；超临界水气化炉1的出口经冷却器2及第三阀门10与排渣锁斗3侧面的入渣口相连通，储渣池5底部的出水口分为两路，其中一路经第五阀门12与排渣锁斗3侧面的入水口相连通，另一路经第一阀门8与排渣锁斗3顶部的入水口相连通，排渣锁斗3顶部的出水口经第二阀门9与储渣池5的入水口相连通，排渣锁斗3底部的出渣口经第四阀门11与储渣池5顶部的入渣口相连通；冷却器2的出口处连通有用于测量超临界水气化炉1内部压力的第一压力表6，排渣锁斗3的顶部连通有用于测量排渣锁斗3内部压力的第二压力表7。
需要说明的是，储渣池5底部的出水口经高压水泵4分为两路；超临界水气化炉1为连续式超临界水气化炉。
本发明所述的超临界水气化炉中残渣在线排出方法包括以下步骤：
1)关闭第三阀门10，并启动冷却器2；
2)开启超临界水气化炉1进行超临界水气化反应，超临界水气化炉1在进行超临界水气化反应时产生残渣；
3)打开第一阀门8及第五阀门12，将排渣池中的水注入到排渣锁斗3中，直至第一压力表6与第二压力表7的示数相同为止，然后关闭第一阀门8及第五阀门12；
4)打开第二阀门9，通过第二阀门9排出排渣锁斗3中的部分水，使第一压力表6与第二压力表7之间产生压差，再关闭第二阀门9；
5)打开第三阀门10，在压差的作用下使超临界水气化炉1中的残渣进入到排渣锁斗3中，待第一压力表6与第二压力表7的示数相等时，关闭第三阀门10；
6)将排渣锁斗3静置后，重复步骤4)和5)，直至第二阀门9排出的水中含有残渣颗粒为止，再通过第二阀门9排出排渣锁斗3中的水，使第二压力表7示数为0，然后再打开第四阀门11，将排渣锁斗3中的残渣排出到储渣池5中；
7)打开第一阀门8及第五阀门12，将水注入到排渣锁斗3中对排渣锁斗3进行冲洗。
超临界水气化炉1在稳定运行过程中，超临界水气化炉1内流体的温度大于374.3℃，压力大于22.1MPa。
以上所描述的实施例仅是本发明的某一个实施例，而不是全部的实施例。在本发明中的实施例基础上，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种超临界水气化炉中残渣在线排出装置，其特征在于，包括超临界水气化炉(1)、冷却器(2)、排渣锁斗(3)、储渣池(5)、第一阀门(8)、第二阀门(9)、第三阀门(10)、第四阀门(11)及第五阀门(12)；
超临界水气化炉(1)的出口经冷却器(2)及第三阀门(10)与排渣锁斗(3)侧面的入渣口相连通，储渣池(5)底部的出水口分为两路，其中一路经第五阀门(12)与排渣锁斗(3)侧面的入水口相连通，另一路经第一阀门(8)与排渣锁斗(3)顶部的入水口相连通，排渣锁斗(3)顶部的出水口经第二阀门(9)与储渣池(5)的入水口相连通，排渣锁斗(3)底部的出渣口经第四阀门(11)与储渣池(5)顶部的入渣口相连通；
冷却器(2)的出口处连通有用于测量超临界水气化炉(1)内部压力的第一压力表(6)，排渣锁斗(3)的顶部连通有用于测量排渣锁斗(3)内部压力的第二压力表(7)。
2.根据权利要求1所述的超临界水气化炉中残渣在线排出装置，其特征在于，储渣池(5)底部的出水口经高压水泵(4)分为两路。
3.根据权利要求1所述的超临界水气化炉中残渣在线排出装置，其特征在于，超临界水气化炉(1)为连续式超临界水气化炉。
4.一种超临界水气化炉中残渣在线排出方法，其特征在于，基于权利要求1所述的超临界水气化炉中残渣在线排出装置，包括以下步骤：
1)关闭第三阀门(10)，并启动冷却器(2)；
2)开启超临界水气化炉(1)进行超临界水气化反应，超临界水气化炉(1)在进行超临界水气化反应时产生残渣；
3)打开第一阀门(8)及第五阀门(12)，将排渣池中的水注入到排渣锁斗(3)中，直至第一压力表(6)与第二压力表(7)的示数相同为止，然后关闭第一阀门(8)及第五阀门(12)；
4)打开第二阀门(9)，通过第二阀门(9)排出排渣锁斗(3)中的部分水，使第一压力表(6)与第二压力表(7)之间产生压差，再关闭第二阀门(9)；
5)打开第三阀门(10)，在压差的作用下使超临界水气化炉(1)中的残渣进入到排渣锁斗(3)中，待第一压力表(6)与第二压力表(7)的示数相等时，关闭第三阀门(10)；
6)将排渣锁斗(3)静置后，重复步骤4)和5)，直至第二阀门(9)排出的水中含有残渣颗粒为止，再通过第二阀门(9)排出排渣锁斗(3)中的水，使第二压力表(7)示数为0，然后再打开第四阀门(11)，将排渣锁斗(3)中的残渣排出到储渣池(5)中；
7)打开第一阀门(8)及第五阀门(12)，将水注入到排渣锁斗(3)中对排渣锁斗(3)进行冲洗。
5.根据权利要求4所述的超临界水气化炉中残渣在线排出方法，其特征在于，超临界水气化炉(1)在稳定运行过程中，超临界水气化炉(1)内流体的温度大于374.3℃，压力大于22.1MPa。
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