CN111437762A - 一种超临界水氧化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超临界水氧化装置，属于危险废物技术领域，包括第一高压泵、第二高压泵、混合器、反应器和输气管，第一高压泵用于输送热值高于5MJ/Kg的危险废物；第二高压泵用于输送水或热值低于2MJ/Kg的物料；所述第一高压泵和所述第二高压泵均与所述混合器的进液口连接；所述反应器的进液口与所述混合器的出液口连接；所述输气管与所述反应器的进液口连通。本发明提供的超临界水氧化装置，解决了现有技术中对热值较高的危险废物进行配伍时步骤繁琐且效率低下的问题。

Description

一种超临界水氧化装置

技术领域

本发明属于危险废物处理技术领域，更具体地说，是涉及一种超临界水氧化装置。

背景技术

超临界水氧化是利用水在超临界状态下所具有的比热容大、传热系数高、扩散系数大、反应速率快等性质，使有机危险废物和氧化剂在超临界水中迅速发生氧化反应达到彻底分解。

在有机危险废物处理过程中，超临界处理技术对热值的要求为3-5MJ/kg,若原料热值过高，则需要加入热值较低的危险废物或水降低热值，以满足进料要求。此外在配伍过程中若有水不溶危险废物，则需要对其进行乳化，避免危险废物浆料出现分层。此类配伍过程均需要在配浆罐和乳化罐内分步完成操作，步骤繁琐且效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超临界水氧化装置，旨在解决现有技术中对热值较高的危险废物进行配伍时步骤繁琐且效率低下的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种超临界水氧化装置，包括：

第一高压泵，用于输送热值高于5MJ/Kg的危险废物；

第二高压泵，用于输送水或热值低于2MJ/Kg的物料；

混合器，所述第一高压泵和所述第二高压泵均与所述混合器的进液口连接；

反应器，所述反应器的进液口与所述混合器的出液口连接；以及

输气管，所述输气管与所述反应器的进液口连通。

作为本申请另一实施例，所述输气管还与所述混合器的进液口连接。

作为本申请另一实施例，所述混合器为静态混合器，包括壳体、第一扰流组件、第二扰流组件和混合内芯，所述第一扰流组件、所述第二扰流组件和所述混合内芯均设于所述壳体内，并沿所述静态混合器的进液口至出液口依次设置。

作为本申请另一实施例，所述第一扰流组件上设有第一扰流孔和第二扰流孔，所述第二扰流孔环绕所述第一扰流孔设置，所述第二扰流孔的数量少于所述第一扰流孔的数量。

作为本申请另一实施例，所述第二扰流组件包括滤筒和扰流片，所述扰流片环绕所述滤筒均匀设置，用于形成旋流，所述滤筒上均匀设有通孔。

作为本申请另一实施例，所述扰流片沿所述滤筒的轴线方向倾斜设置，多个所述扰流片的倾斜方向一致，所述扰流片上设有通孔。

作为本申请另一实施例，所述混合内芯包括定位板和螺旋叶片组，每个所述螺旋叶片组包括多个环绕所述壳体中轴设置的螺旋叶片，所述定位板分别设于所述螺旋叶片组的两端，所述定位板上设有多个导流孔。

作为本申请另一实施例，所述混合器的出液口与所述混合内芯之间设有第二扰流组件。

作为本申请另一实施例，所述螺旋叶片外设有定位环，所述定位环通过连接杆与所述螺旋叶片连接，用于对多个所述螺旋叶片进一步固定。

一种超临界水氧化装置的使用方法，包括以下步骤：

通过第一高压泵向混合器内输送热值高于5MJ/Kg的危险废物；

通过第二高压泵向混合器内输送水或热值低于2MJ/Kg的物料；

混合器将第一高压泵和第二高压泵输送的物料进行氧化反应，然后将混合后的物料输送至反应器；

输气管向反应器内输入气体，促进氧化反应，通过观察反应器内的温度确定混合器内危险废物和物料的热值是否达标。

本发明提供的超临界水氧化装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明超临界水氧化装置通过第一高压泵输送热值较高的危险废物，第二高压泵输送热值较低的物料或水，对于两种物料的热值已知，通过计算后分别得出危险废物和物料需要的输送量，通过控制第一高压泵和第二高压泵的输送量达到控制流量的目的。危险废物和物料输送至混合器内使其充分混合，降低危险废物的热值，使其达到额定热值范围，输入反应器内进行氧化反应，输气管向反应器内通入气体，促进氧化反应。通过观察反应器内的温度，确定混合后的物料热值是否符合要求，可以进行适当的调整。缩短了传统工艺调节物料的流程，节省了时间，同时增加了单位时间内对热值较高的危险废料的处理量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的超临界水氧化装置的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的静态混合器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的静态混合器中第一扰流组件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的静态混合器中第二扰流组件的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的静态混合器中混合内芯的结构示意图。

图中：1、第一高压泵；2、第二高压泵；3、混合器；3-1、进液口；3-2、第一扰流组件；3-2-1、第一扰流孔；3-2-2、第二扰流孔；3-3、第二扰流组件；3-3-1、扰流片；3-3-2、滤筒；3-4、混合内芯；3-4-1、定位板；3-3-4-2、导流孔；3-4-3、螺旋叶片；3-4-4、定位环；3-4-5、连接杆；3-5、出液口；3-6、壳体；4、反应器；5、输气管。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

请参阅图1，现对本发明提供的超临界水氧化装置进行说明。一种超临界水氧化装置，包括第一高压泵1、第二高压泵2、混合器3、反应器4和输气管5，第一高压泵1用于输送热值高于5MJ/Kg的危险废物；第二高压泵2用于输送水或热值低于2MJ/Kg的物料；第一高压泵1和第二高压泵2均与混合器3的进液口3-1连接；反应器4的进液口与混合器3的出液口3-5连接；输气管5与反应器4的进液口连通，使物料与气体在进液口初步混合，提高反应效率。

本发明提供的超临界水氧化装置，与现有技术相比，本发明超临界水氧化装置通过第一高压泵1输送热值较高的危险废物，第二高压泵2输送热值较低的物料或水，对于两种物料的热值已知，通过计算后分别得出危险废物和物料需要的输送量，通过控制第一高压泵1和第二高压泵2的输送量达到控制流量的目的。危险废物和物料输送至混合器内使其充分混合，降低危险废物的热值，使其达到额定热值范围，输入反应器4内进行氧化反应，输气管5向反应器4内通入气体，促进氧化反应。通过观察反应器4内的温度，确定混合后的物料热值是否符合要求，可以进行适当的调整。缩短了传统工艺调节物料的流程，节省了时间，同时增加了单位时间内对热值较高的危险废料的处理量。

现有技术中，需要将危险废物先混合降低热值后再由高压泵输送，由于高压泵输送量的限制，混合后危险废物的输送量为2t/h，则待处理危险废物的实际输送量小于2t/h。本发明中，通过第一高压泵1和第二高压泵2分别输送危险废物和低热值的物料，即可输送危险废物量2t/h。大大提高了处理危险废物的效率。且现有技术中，在危险废物的处理过程中，出水pH出现偏酸或偏碱的情况，需要在调浆罐内进行添加调节物料，混合均匀后在通过泵输送至反应系统，然后观察出水pH的变化情况，该过程需要1-2小时，反馈严重滞后，对后序系统的腐蚀及水处理运行的稳定性影响较大。通过本发明提供的技术方案，可将该过程缩短至10-15分钟，且可灵活调节，最大程度的降低处置过程中对后系统的影响。

混合器3的使用温度为10-300℃，使用压力为10-30Mpa。

当反应器4内的温度在600-700℃之间时，说明混合物的热值在3-5MJ/Kg，符合标准。当反应器4的温度在700-800℃之间时，说明混合物的热值在6MJ/Kg以上；当反应器4的温度在400-600℃之间时，说明混合物的热值在3MJ/Kg以下。根据反应器4内温度的不同，调节第一高压泵1和第二高压泵2的输入量，控制危险废物和物料的向混合器内的进料量，从而改变反应器4内物料的热值。

优选的，第二高压泵2可输送调节危险废物酸碱性物料的输送泵进行使用，或另外设置调节泵调节危险废物酸碱性，调节泵与第一高压泵1的进液口连通，根据第一高压泵1输送危险废物的特性及反应后出水的pH值变化情况，通过第二高压泵2或另设置的调节泵输送相应的调节物料，可实现快捷灵活的调整，避免了在配浆罐内添加调节物料，搅拌均匀后再通过输送泵输送至第一高压泵1，然后再进入反应器4这一系列流程造成的调节效果延迟现象。

优选的，此外第二高压泵2可作为乳化剂输送泵，在混合器3内与第一高压泵1输送的易分层危废进行在线乳化，形成均相物料后进入反应器4内进行氧化反应。

优选的，设置乳化泵分别与第一高压泵1的进液口连接，以及与第二高压泵2的进液口连接，分别向第一高压泵1和第二高压泵2内输送乳化剂，在第一高压泵1和第二高压泵2内实现第一次混合，是危险废物和物料初步乳化，然后在混合器3内实现二次混合，强化乳化效果，使易分层危险废物形成稳定均一相，保证物料在反应器4的稳定反应。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，输气管5还与混合器3的进液口3-1连通，向混合器3内通入气体以增加气体扰动实现危险废物和物料的混合均匀，保证物料在反应器4内的稳定反应。

作为本发明提供的超临界水氧化装置的一种具体实施方式，请参阅图2，混合器3为静态混合器，包括壳体3-6、第一扰流组件3-2、第二扰流组件3-3和混合内芯3-4，第一扰流组件3-2、第二扰流组件3-3和混合内芯3-4均设于壳体3-6内，并沿静态混合器内的液体流向的依次设置。

危险废物和物料从进液口3-1进入混合器3，依次经过第一扰流组件3-2、第二扰流组件3-3和混合内芯3-4后充分混合，降低危险废物的热值，使其满足条件后从出液口3-5排出，然后进入反应器4内进行氧化反应。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图3，第一扰流组件3-2上设有第一扰流孔3-2-1和第二扰流孔3-2-2，所述第二扰流孔3-2-2环绕所述第一扰流孔3-2-1设置，所述第二扰流孔3-2-2的数量少于所述第一扰流孔3-2-1的数量。

优选的，第二扰流孔3-2-2的孔径大于第一扰流孔3-2-1的孔径。

物料通过第一扰流孔3-2-1和第二扰流孔3-2-2后进行初步混合，第二扰流孔3-2-2的孔径大于第一扰流孔3-2-1的孔径，但第一扰流孔3-2-1设置数量大于第二扰流孔3-2-2，使物料通过第一扰流孔3-2-1和第二扰流孔3-2-2的流量均匀。由于物料通过第一绕流组件时，第一绕流孔3-2-1孔径小且设置密集，第二扰流孔3-2-2孔径大但设置稀疏，平衡了物料的流量，达到初步混合的目的。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图4，第二扰流组件3-3包括滤筒3-3-2和扰流片3-3-1，扰流片3-3-1环绕滤筒3-3-2均匀设置，用于形成旋流，滤筒3-3-2上均匀设有通孔。

危险废物和物料通过滤筒3-3-2时由滤筒3-3-2上的通孔向外扩散，形成小股水流外散，通过扰流片3-3-1之间的间隙形成旋流，湍动效果较好。通过滤筒3-3-2的水流与通过扰流片3-3-1的水流进一步混合。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图4，扰流片3-3-1沿滤筒3-3-2的轴线方向倾斜设置，多个扰流片3-3-1的倾斜方向一致；扰流片3-3-1上设有通孔。

优选的，扰流片3-3-1的靠近进液口3-1的一端和远离进液口3-1的一端倾斜角度为30°-60°。

在扰流片3-3-1上设置通孔，危险废物和物料流过扰流片3-3-1时，既可以通过扰流片3-3-1之间的间隙形成旋流，又可以通过扰流片3-3-1上的通过形成穿流，采用穿流和旋流结合，提高混合效率。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图5，混合内芯3-4包括定位板3-4-1和螺旋叶片组，每个螺旋叶片组包括多个环绕壳体3-6中轴设置的螺旋叶片3-4-3，定位板3-4-1分别设于两个螺旋叶片组的两端，多个螺旋叶片组之间与同一定位板3-4-1连接，定位板3-4-1上设有多个导流孔3-4-2。

物料先通过定位板上的导流孔形成多股水流，然后经过螺旋叶片3-4-3改变已初步混合的液体流向，同一螺旋叶片组的螺旋叶片3-4-3之间的排列为分散-收缩-分散，水流沿螺旋叶片3-4-3的旋向流动，出现相应的变化，通过不断的改变流向，进一步提高混合效率。经过螺旋叶片组后再由定位板3-4-1上的导流孔3-4-2形成多股水流，如此循环，是物料混合均匀，不易产生分层。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2，静态混合器的出料口与混合内芯3-4之间设有第二扰流组件3-3。

经过混合内芯3-4后，再经过第二扰流组件3-3上的滤筒和扰流片对物料的进一步形成穿流和旋流，使物料混合更加均匀。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图5，螺旋叶片3-4-3外设有定位环3-4-4，定位环3-4-4通过连接杆3-4-5与螺旋叶片3-4-3连接，用于螺旋叶片3-4-3进一步固定。

提高螺旋叶片3-4-3的稳定，避免高速流动的液体对螺旋叶片3-4-3冲击过大，造成螺旋叶片3-4-3变形。

本发明还提供一种超临界水氧化装置的使用方法，包括以下步骤：

通过第一高压泵1向混合器3内输送热值高于5MJ/Kg的危险废物；

通过第二高压泵2向混合器3内输送水或热值低于2MJ/Kg的物料；

混合器3将第一高压泵1和第二高压泵2输送的物料进行氧化反应，然后将混合后的物料输送至反应器4；

输气管5向反应器4内输入气体，促进氧化反应，通过观察反应器4内的温度确定混合器内危险废物和物料的热值是否达标。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超临界水氧化装置，其特征在于，包括：

第一高压泵，用于输送热值高于5MJ/Kg的危险废物；

第二高压泵，用于输送水或热值低于2MJ/Kg的物料；

混合器，所述第一高压泵和所述第二高压泵均与所述混合器的进液口连接；

反应器，所述反应器的进液口与所述混合器的出液口连接；以及

输气管，所述输气管与所述反应器的进液口连通。

2.如权利要求1所述的超临界水氧化装置，其特征在于，所述输气管还与所述混合器的进液口连通。

3.如权利要求1所述的超临界水氧化装置，其特征在于，所述混合器为静态混合器，包括壳体、第一扰流组件、第二扰流组件和混合内芯，所述第一扰流组件、所述第二扰流组件和所述混合内芯均设于所述壳体内，并沿所述静态混合器内的液体流向依次设置。

4.如权利要求3所述的超临界水氧化装置，其特征在于，所述第一扰流组件上设有第一扰流孔和第二扰流孔，所述第二扰流孔环绕所述第一扰流孔设置，所述第二扰流孔的数量少于所述第一扰流孔的数量。

5.如权利要求3所述的超临界水氧化装置，其特征在于，所述第二扰流组件包括滤筒和扰流片，所述扰流片环绕所述滤筒均匀设置，用于形成旋流，所述滤筒上均匀设有通孔。

6.如权利要求5所述的超临界水氧化装置，其特征在于，所述扰流片沿所述滤筒的轴线方向倾斜设置，多个所述扰流片的倾斜方向一致，所述扰流片上设有通孔。

7.如权利要求3所述的超临界水氧化装置，其特征在于，所述混合内芯包括定位板和螺旋叶片组，每个所述螺旋叶片组包括多个环绕所述壳体中轴设置的螺旋叶片，所述定位板分别设于所述螺旋叶片组的两端，所述定位板上设有多个导流孔。

8.如权利要求3所述的超临界水氧化装置，其特征在于，所述静态混合器的出液口与所述混合内芯之间设有第二扰流组件。

9.如权利要求7所述的超临界水氧化装置，其特征在于，所述螺旋叶片外设有定位环，所述定位环通过连接杆与所述螺旋叶片连接。

10.一种超临界水氧化装置的使用方法，包括以下步骤：

通过第一高压泵向混合器内输送热值高于5MJ/Kg的危险废物；

通过第二高压泵向混合器内输送水或热值低于2MJ/Kg的物料；

混合器将第一高压泵和第二高压泵输送的物料进行氧化反应，然后将混合后的物料输送至反应器；

输气管向反应器内输入气体，促进氧化反应，通过观察反应器内的温度确定混合器内危险废物和物料的热值是否达标。

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