一種超臨界水氧化反應(yīng)器的燃燒器組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高溫高壓的化工設(shè)備，特別是一種超臨界水氧化反應(yīng)器的燃燒器組件。
【背景技術(shù)】
[0002]超臨界水氧化(SCWO)技術(shù)最早是在20世紀(jì)80年代中期由美國(guó)學(xué)者M(jìn)odell提出的一項(xiàng)能完全地、徹底地將有機(jī)物結(jié)構(gòu)破壞的深度氧化技術(shù)。美國(guó)國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)所列的六大領(lǐng)域之一“能源與環(huán)境”中指出，最有前途的廢物處理技術(shù)是SCWO法。
[0003]超臨界水(SCW)是指溫度超過374.15°C，壓力超過22.12Mpa的特殊狀態(tài)的水，該條件下水的介電系數(shù)大大降低，氧化劑和多種有機(jī)物質(zhì)在水體系中形成均一相，消除傳質(zhì)阻力，使本來發(fā)生在液相、固相、氣相之間的多相反應(yīng)轉(zhuǎn)化為在SCW中的均相氧化反應(yīng)，反應(yīng)速率更快，停留時(shí)間更短。而且大多不需使用催化劑，氧化效率很高，大部分有機(jī)物的去除率可達(dá)99%以上，產(chǎn)物為無機(jī)鹽、二氧化碳和水。由于反應(yīng)在封閉的反應(yīng)器中進(jìn)行，符合全封閉處理的要求。反應(yīng)溫度遠(yuǎn)低于焚燒且無二次污染物的產(chǎn)生。
[0004]高⑶D有機(jī)廢水、垃圾、污泥在超臨界狀態(tài)下的高溫氣體產(chǎn)物主要有02、C02、S02、N2,由于超臨界水氧化反應(yīng)過程中放出大量的熱，使得反應(yīng)器內(nèi)部的溫度和壓力急劇升高，高溫高壓的氣體產(chǎn)物加劇了對(duì)反應(yīng)器本身的腐蝕性，且高溫氣體易發(fā)生爆炸，兩種因素疊加起來對(duì)設(shè)備殼體內(nèi)壁及內(nèi)部零部件產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕破壞。
[0005]在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，溫度高對(duì)反應(yīng)器筒體和封頭的厚度影響很大，對(duì)材質(zhì)、密封、強(qiáng)度要求高，高溫高壓反應(yīng)器設(shè)備常用鍛件材料，耐高溫耐腐蝕性的鍛件材料選擇性少。且高溫氣體對(duì)設(shè)備氣體出口管道儀表和閥門的選型造成困難，對(duì)輸送氣體的管道材質(zhì)要求高。除了管道用材之外，常用儀表和閥門的使用溫度在中高溫以下，溫度過高時(shí)，儀表和閥門需要使用高合金材質(zhì)，高合金材質(zhì)比普通材質(zhì)費(fèi)用高出幾倍，造成整個(gè)工藝系統(tǒng)的成本造價(jià)居高不下。所以降低反應(yīng)器內(nèi)部溫度，對(duì)反應(yīng)器、管道、儀表、閥門的成本有著直接聯(lián)系O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種由多層環(huán)形隔層自上而下套裝，形成階梯型燒嘴，物料和氧化劑分別通入隔層之間形成的環(huán)隙，分別由不同的層段逐步交叉進(jìn)入反應(yīng)器充分反應(yīng)，避免物料和氧化劑過早混合發(fā)生回流燃燒造成反應(yīng)器內(nèi)部腐蝕的超臨界水氧化反應(yīng)器的燃燒器組件。
[0007]本實(shí)用新型決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]—種超臨界水氧化反應(yīng)器的燃燒器組件，其特征在于:包括安裝于反應(yīng)器筒體頂部的平蓋封頭、連接法蘭、燒嘴套筒、冷卻水套筒及冷卻水第一滲透壁，所述反應(yīng)器筒體頂部與所述平蓋封頭之間通過所述連接法蘭固定，燒嘴套筒包括中心套筒、至少一個(gè)中間層套筒及最外層套筒，所述燒嘴套筒的中心套筒、各中間層套筒、最外層套筒、冷卻水套筒及冷卻水第一滲透壁由內(nèi)至外依次同軸套裝安裝于平蓋封頭及連接法蘭內(nèi)；所述中心套筒、中間層套筒、最外層套筒、冷卻水套筒之間形成環(huán)隙，并在下端形成自內(nèi)而外、逐級(jí)下降的環(huán)形出口，所述最外層套筒的下端為噴燒區(qū)域;各層環(huán)隙分別與側(cè)部物料通道及側(cè)部氧化劑通道交替連通;冷卻水套筒與第一滲透壁的底部封閉，其內(nèi)部形成的環(huán)隙與側(cè)壁第一冷卻水入口連通，所述反應(yīng)器筒體頂部下方與第一滲透壁外部之間形成冷卻區(qū)域，所述冷卻區(qū)域與連接法蘭上所制的氣體出口連通。
[0009]所述中心套筒與頂部物料通道及頂部氧化劑通道連通。
[0010]所述最外層套筒與冷卻水套筒之間的第一環(huán)形空腔與側(cè)部物料通道連通。
[0011 ]所述反應(yīng)器筒體頂部下方的筒壁向內(nèi)收斂，所述冷卻區(qū)域?yàn)榈瑰F體空間。
[0012]所述反應(yīng)器筒體頂部下方的筒壁內(nèi)側(cè)設(shè)置第二滲透壁，所述第二滲透壁與筒壁內(nèi)側(cè)之間形成第二環(huán)形空腔，所述第二環(huán)形空腔與筒壁上的第二冷卻水入口連通。
[0013]所述的第一滲透壁和第二滲透壁為多孔絲網(wǎng)燒結(jié)材料或者粉末冶金燒結(jié)材料。
[0014]經(jīng)過所述第一滲透壁、第二滲透壁后霧化的冷卻水進(jìn)入所述冷卻區(qū)域。
[0015]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為:
[0016]1、本實(shí)用新型的超臨界水氧化反應(yīng)器的燃燒器組件，可調(diào)控產(chǎn)物氣體溫度的燒嘴組合結(jié)構(gòu)主要是有多層燒嘴套筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行上下環(huán)套布置，通入的物料分別通過環(huán)向環(huán)隙進(jìn)入噴燒，在多層燒嘴套筒底部形成階梯形環(huán)狀出口，避免物料相遇過早發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)物料、氧化劑逐步交叉通過物料環(huán)隙、氧化劑環(huán)隙逐步在噴燒區(qū)域噴出后，發(fā)生超臨界水氧化反應(yīng)，之后高溫產(chǎn)物氣體向下移動(dòng)，到冷卻水套筒底端后折回向上進(jìn)入冷卻區(qū)域降溫，之后通過氣體出口排出。這樣可避免物料在死區(qū)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生設(shè)備腐蝕，多層燒嘴組合結(jié)構(gòu)對(duì)不同物料分開通入反應(yīng)器，避免混合發(fā)生回流燃燒，通過對(duì)進(jìn)入各容腔的物質(zhì)量，對(duì)不同反應(yīng)物的流量可實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0017]2、本實(shí)用新型的超臨界水氧化反應(yīng)器的燃燒器組件，第一環(huán)形空腔、第二環(huán)形空腔分別通入一定流量的常溫冷卻水，在一定的壓力下，冷卻水通過滲透壁向冷卻區(qū)域噴出霧化水蒸汽，在冷卻區(qū)域形成一個(gè)霧化冷卻空間，吸收冷卻區(qū)域內(nèi)超臨界蒸汽的熱量，通過調(diào)整通入冷卻水的流量可調(diào)控筒體內(nèi)部溫度和氣體產(chǎn)物溫度。
[0018]3、本實(shí)用新型的超臨界水氧化反應(yīng)器的燃燒器組件，燒嘴組合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，可拆卸，在使用過程中若出現(xiàn)燒嘴噴出端出現(xiàn)高溫灼燒，可及時(shí)拆卸更換。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]附圖標(biāo)記說明
[0021 ] 1-筒體、2-平蓋封頭、3-封頭法蘭、4-頂部物料通道、5-物料第一容腔、6_氧化劑容腔、7-冷卻水容腔、8-中心套筒、9-物料第一環(huán)隙、10-氧化劑環(huán)隙、11-第一環(huán)形空腔、12-第二環(huán)形空腔、13-第一滲透壁、14-第二滲透壁、15-中間層套筒、16-冷卻水套筒、17-噴燒區(qū)域、18-冷卻區(qū)域、19-氣體出口、20-冷卻水第一入口、21-冷卻水第二入口、22-最外層套筒、23-頂部氧化劑通道、24-側(cè)部氧化劑通道、25-物料第二通道、26-物料第一通道、27-物料第二環(huán)隙、28-物料第二容腔。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0023]如圖1所示，本實(shí)用新型超臨界水氧化反應(yīng)器的燃燒器組件，包括安裝于反應(yīng)器筒體I頂部的平蓋封頭2、連接法蘭3、燒嘴套筒、冷卻水套筒16及冷卻水第一滲透壁13 ο連接法蘭3連接安裝于反應(yīng)器頂部與平蓋封頭2之間，燒嘴套筒包括中心套筒8、至少一個(gè)中間層套筒15及最外層套筒22。本實(shí)施例中給出了一個(gè)中間層套筒的例子。燒嘴套筒的中心套筒8、中間層套筒15、最外層套筒22、冷卻水套筒16及冷卻水第一滲透壁13由內(nèi)至外依次同軸套裝安裝于平蓋封頭2及連接法蘭3內(nèi)，中心套筒8自平蓋封頭垂直插入，中心套筒8、中間層套筒15、最外層套筒22、冷卻水套筒16之間形成環(huán)隙并具有逐級(jí)下降的環(huán)形出口。中心套筒與頂部物料通道4及頂部氧化劑通道23連通；中心套筒8、中間層套筒15之間為物料第一環(huán)隙9，物料第一環(huán)隙9與側(cè)部通過物料第一容腔5與物料第一通道26連通；中間層套筒15、最外層套筒22之間形成氧化劑環(huán)隙10，