CN209668858U - 一种多层喷烧和多层冷却的超临界水氧化反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多层喷烧和多层冷却的超临界水氧化反应器，包括反应器筒体、上端筒体、上封头、下封头、多层烧嘴及冷却壁，其中：多层烧嘴下部伸入至反应器筒体内，在反应器筒体内的多层烧嘴外壁设置多层换热套，该多层换热套包括外套体及折流挡板，该多层换热套的外套体与多层烧嘴外壁之间由若干折流挡板分隔成为若干连通的冷却腔，在该若干冷却腔内均设置换热管，多层换热套设置一进气端及一出气端，进气端连通反应器筒体内部，出气端连通上端筒体所设置的气体产物出口，在多层换热套与反应器筒体之间的区域内设置有喷淋管，对气体产物进行喷淋降温。本实用新型有效防止堵塞及腐蚀，能够连续运行处理有机废液30～100吨/天。
Description
技术领域
本实用新型涉及环境化工领域的超临界水氧化技术，特别是一种对高浓度有机废液、垃圾、污泥进行快速氧化分解的多层喷烧和多层冷却的超临界水氧化反应器。
背景技术
超临界水氧化技术在发达国家受到广泛的重视和深入的研究。超临界水氧化技术处理有机废液速度快、效率高，将“有机废液”变“可再生资源”，相比传统的处理有机废液的方案，超临界水氧化技术具有突出的优势，能取得巨大的经济、环境和社会效益。
超临界状态下，水均可与有机物完全互溶，放出大量热。由于超临界水氧化技术对运行设备有很高的要求，在国内高效处理垃圾目前还是一项比较苛刻的难题，垃圾成分复杂，易堵塞管道、腐蚀材料，超临界氧化后气体产物温度高，造成气体出口管道、仪表、阀门的选型困难，超临界状态下无机盐固体颗粒易堵塞管口、腐蚀材料。因此亟待研发一种能够有效防止堵塞及腐蚀，实现连续运行处理的超临界水氧化反应器。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多层喷烧和多层冷却的超临界水氧化反应器，有效防止堵塞及腐蚀，能够连续运行处理有机废液30～100吨/天。
本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种多层喷烧和多层冷却的超临界水氧化反应器，包括反应器筒体、上端筒体、上封头、下封头、多层烧嘴及冷却壁，反应器筒体上端固定安装上端筒体及上封头，上封头设置物料进口，上端筒体设置氧化剂进口及气体产物出口，反应器筒体下部固定安装下封头，上端筒体内安装多层烧嘴，反应器筒体内设置冷却壁，其特征在于：所述多层烧嘴下部伸入至反应器筒体内，在反应器筒体内的多层烧嘴外壁设置多层换热套，该多层换热套包括外套体及折流挡板，该多层换热套的外套体与多层烧嘴外壁之间由若干折流挡板分隔成为若干连通的冷却腔，在该若干冷却腔内均设置换热管，多层换热套设置一进气端及一出气端，进气端连通反应器筒体内部，出气端连通上端筒体所设置的气体产物出口，在多层换热套与反应器筒体之间的区域内设置有喷淋管，对气体产物进行喷淋降温。
而且，所述冷却壁为多层冷却壁，该多层冷却壁的外壁与反应器筒体的内壁之间形成狭隙，该狭隙由从上至下分隔开的多个狭隙构成，该多个狭隙至少包括从上至下的一个高温蒸发壁狭隙，一个中温蒸发壁狭隙及一个低温蒸发壁狭隙，在反应器筒体上制有分别与所述高温蒸发壁狭隙，中温蒸发壁狭隙及低温蒸发壁狭隙连通的高温蒸发壁水入口、中温蒸发壁水入口及低温蒸发壁水入口。
而且，所述下封头设置有急冷水入口。
而且，所述上封头安装有插入至反应器筒体内部的温度变送器。
本实用新型的优点和有益效果为：
1、本实用新型的多层喷烧和多层冷却的超临界水氧化反应器，有机废液在超临界反应放热后，气体产物温度急剧升高，如若直接排放，对气体产物出口附近的管道、仪表、阀门的损害严重，需要降低并控制气体产物温度在300℃以下，通过在反应器筒体上端内部安装喷淋管，实现气体上升过程中首次降温，首次降温后的气体再次进入多层换热套中，气体在多层换热套内经过多次折流排出，换热管内部通入冷却水，再次对气体进行降温，通过调节通入喷淋管和换热管冷却水的流量大小，控制气体产物出口的温度，实现降低并控制气体产物温度在300℃以下。
2、本实用新型的多层喷烧和多层冷却的超临界水氧化反应器，反应器筒体的内壁面在超临界反应区，温度过高，造成设计壁厚太大，耐高温高压抗腐蚀材料成本高，为解决此问题，采用水冷壁结构，降低壁面温度，水冷壁结构设计独特，安装后与筒体形成多个环腔，将低温水通过多层次的高温蒸发壁水入口、中温蒸发壁水入口及低温蒸发壁水入口，进行壁面循环降温，降低反应釜壁面温度对设计壁面厚度减少很大，节约成本。
3、本实用新型的多层喷烧和多层冷却的超临界水氧化反应器，温度变送器能够反应该设备不同位置的温度，根据温度变化，调整有机废液流量及其他物料流量，通过浓度、流量、COD监测、冷却水流量等可实现调整有机废液处理量大小。
4、本实用新型的多层喷烧和多层冷却的超临界水氧化反应器，结构设计科学合理，有效防止堵塞及腐蚀，能够连续运行处理有机废液30～100吨/天，不仅可以用来处理有机废液，同时也是超临界动力、超临界发电、超临界低温冶金、液化煤、制作纳米晶体的核心设备。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
附图说明
1-上封头、2-上端筒体、3-氧化剂进口、4-安全阀出接口、5-多层换热套、6-喷淋管、7-折流挡板、8-高温蒸发壁水入口、9-中温蒸发壁水入口、10-低温蒸发壁水入口、11-下封头、12-急冷水入口、13-低温蒸发壁狭隙、14-隔板、15-中温蒸发壁狭隙、16-高温蒸发壁狭隙、17-冷却壁、18-反应器筒体、19-多层烧嘴、20-换热管、21-气体产物出口、22-温度变送器、23-物料进口、24-进水口、25-无机盐出口。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
一种多层喷烧和多层冷却的超临界水氧化反应器，包括反应器筒体18、上端筒体2、上封头1、下封头11、多层烧嘴19及冷却壁17，反应器筒体上端固定安装上端筒体及上封头，上封头设置物料进口23，上端筒体设置氧化剂进口3，反应器筒体下部固定安装下封头，上端筒体内安装多层烧嘴，反应器筒体内设置冷却壁。上端筒体设置有气体产物出口21、安全阀出接口4。下封头底部设置无机盐出口25。
本超临界水氧化反应器的创新之处在于：多层烧嘴下部伸入至反应器筒体内，在反应器筒体内的多层烧嘴外壁设置多层换热套5，该多层换热套包括外套体及折流挡板7，该多层换热套的外套体与多层烧嘴外壁之间由若干折流挡板分隔成为若干连通的冷却腔，在该若干冷却腔内均设置换热管20，上封头设置有与换热管连通的进水口24。多层换热套设置一进气端及一出气端，进气端连通反应器筒体内部，出气端连通上端筒体所设置的气体产物出口，在多层换热套与反应器筒体之间的区域内设置有喷淋管6，对气体产物进行喷淋降温，喷淋管连接上封头所设置的进水口24。
冷却壁为多层冷却壁，该多层冷却壁的外壁与反应器筒体的内壁之间形成狭隙，该狭隙由从上至下通过隔板14分隔开的多个狭隙构成，该多个狭隙至少包括从上至下的一个高温蒸发壁狭隙16，一个中温蒸发壁狭隙15及一个低温蒸发壁狭隙13，在反应器筒体上制有分别与高温蒸发壁狭隙，中温蒸发壁狭隙及低温蒸发壁狭隙连通的高温蒸发壁水入口8、中温蒸发壁水入口9及低温蒸发壁水入口10。下封头设置有急冷水入口12。上封头安装有插入至反应器筒体内部的温度变送器22。
本多层喷烧和多层冷却的超临界水氧化反应器的工作原理为：
超临界水氧化反应器工作环境为高温高压，开车之前需要进行吹扫及压力试验。压力试验通过后，点火试验。从物料进口通入有机废液，助氧化剂进口通入助氧化剂，本实用新型超临界反应器上可添加与多层烧嘴连接的多层管口，包括物料进口和助氧化剂进口，交替通入相应物料，在超临界状态下，助氧化剂和有机废液发生剧烈反应放出热量。
多层烧嘴，可交替通入物料和助氧化剂，超临界反应后放出大量热，相邻层的物料和助氧化剂继续通入，热量逐层传递、相互加热，形成一条热量链，便于超临界水氧化的连续反应。烧嘴结构已经系列化，标准化，可根据不同有机废液更换烧嘴结构形式。
发生超临界水氧化反应后，保持流速稳定。有机废液在通过多层烧嘴喷烧，逐步将反应器内的温度达到工艺要求温度。燃烧同时通入冷却水和急冷水，监测气体产物出口、无机盐出口的温度和压力变化。通过温度和压力反馈进行调整物料的流量达到最佳流量。反应器通过多层次的水冷壁水，保证反应釜壁面温度不超过设备材质的许用温度。
无机盐出口处于常开状态，持续排出浓盐水，使釜体内反应持续进行。温度变送器能够反应该设备不同位置的温度，根据温度变化，调整有机废液流量及其他物料流量。通过浓度、流量、COD监测、冷却水流量等可实现调整有机废液处理量大小。
本实用新型虽公开了实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (4)
1.一种多层喷烧和多层冷却的超临界水氧化反应器，包括反应器筒体、上端筒体、上封头、下封头、多层烧嘴及冷却壁，反应器筒体上端固定安装上端筒体及上封头，上封头设置物料进口，上端筒体设置氧化剂进口及气体产物出口，反应器筒体下部固定安装下封头，上端筒体内安装多层烧嘴，反应器筒体内设置冷却壁，其特征在于：所述多层烧嘴下部伸入至反应器筒体内，在反应器筒体内的多层烧嘴外壁设置多层换热套，该多层换热套包括外套体及折流挡板，该多层换热套的外套体与多层烧嘴外壁之间由若干折流挡板分隔成为若干连通的冷却腔，在该若干冷却腔内均设置换热管，多层换热套设置一进气端及一出气端，进气端连通反应器筒体内部，出气端连通上端筒体所设置的气体产物出口，在多层换热套与反应器筒体之间的区域内设置有喷淋管，对气体产物进行喷淋降温。
2.根据权利要求1所述多层喷烧和多层冷却的超临界水氧化反应器，其特征在于：所述冷却壁为多层冷却壁，该多层冷却壁的外壁与反应器筒体的内壁之间形成狭隙，该狭隙由从上至下分隔开的多个狭隙构成，该多个狭隙至少包括从上至下的一个高温蒸发壁狭隙，一个中温蒸发壁狭隙及一个低温蒸发壁狭隙，在反应器筒体上制有分别与所述高温蒸发壁狭隙，中温蒸发壁狭隙及低温蒸发壁狭隙连通的高温蒸发壁水入口、中温蒸发壁水入口及低温蒸发壁水入口。
3.根据权利要求1所述多层喷烧和多层冷却的超临界水氧化反应器，其特征在于：所述下封头设置有急冷水入口。
4.根据权利要求1所述多层喷烧和多层冷却的超临界水氧化反应器，其特征在于：所述上封头安装有插入至反应器筒体内部的温度变送器。
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| CN114790053B (zh) * | 2022-04-29 | 2023-10-13 | 西安交通大学 | 高浓度有机溶剂的自热式超临界水氧化处理系统及方法 |
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