一種超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器的製造方法
2023-10-18 09:26:39 1
一種超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器，主要由上端法蘭、筒體、下端法蘭、頂部接頭、燒嘴組件、蒸發壁構成，上端法蘭與筒體、下端法蘭固裝成密封空間，頂部接頭連接燒嘴組件後固裝於上端法蘭中心，頂部接頭制有燃料入口，下端法蘭制有液體出口，其特徵在於：所述筒體為多層筒體，該多層筒體由上筒體、多個中間筒體構成，上筒體與上端法蘭固裝，多個中間筒體之間通過中間環固裝，在多個中間筒體的內部分別固裝蒸發壁，蒸發壁外表面與各中間筒體內表面之間形成密封狹隙，多個中間筒體均制有與該密封狹隙連通的蒸發壁水入口。本實用新型結構設計科學合理，有效避免汙水預熱管內熱解反應，鹽類沉澱等問題，且具有結構簡單、拆裝方便，易於檢修和維護的優點。
【專利說明】 一種超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及環保【技術領域】的超臨界水氧化反應器，特別是一種超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器。
【背景技術】
[0002]超臨界水氧化(SCWO)技術最早是在20世紀80年代中期由美國學者Modell提出的一項能完全地、徹底地將有機物結構破壞的深度氧化技術。美國國家關鍵技術所列的六大領域之一「能源與環境」中指出，最有前途的廢物處理技術是SCWO法。
[0003]超臨界水(SCW)是指溫度超過374.15°C，壓力超過22.12Mpa的特殊狀態的水，該條件下水的介電係數大大降低，氧化劑和多種有機物質在水體系中形成均一相，消除傳質阻力，使本來發生在液相、固相、氣相之間的多相反應轉化為在SCW中的均相氧化反應，反應速率更快，停留時間更短。而且大多不需使用催化劑，氧化效率很高，大部分有機物的去除率可達99%以上。另外，無機組分與鹽類在SCW中溶解度很低，幾乎可以完全沉澱析出，使反應過程中鹽的分離變得容易。當有機物濃度在lwt%?2?1:%時，就可依靠反應過程中自身的氧化放熱來維持反應所需的溫度，不需要外界供熱，多餘的熱能可以回收。由於反應在封閉的環境下進行，符合全封閉處理的要求。反應溫度遠低於焚燒且無二次汙染物的產生。
[0004]但是由於超臨界水氧化反應的苛刻的條件374.15°C, 22.12Mpa，很多工藝難以保持平穩的運行，所以很多工藝中對廢水和氧化劑流體進行預熱到超臨界條件進入反應器，這樣在預熱階段出現的鹽類沉澱以及熱解、裂解等反應帶來的焦炭，焦油等引起的管路堵塞問題，材料腐蝕問題，噴嘴易損問題大大制約了該技術的發展。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器，用於避免汙水預熱管內熱解反應，鹽類沉澱等問題。且具有結構簡單、拆裝方便，易於檢修和維護的優點。
[0006]本實用新型決其技術問題是通過以下技術方案實現的:
[0007]一種超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器，主要由上端法蘭、筒體、下端法蘭、頂部接頭、燒嘴組件、蒸發壁構成，上端法蘭與筒體、下端法蘭固裝成密封空間，頂部接頭連接燒嘴組件後固裝於上端法蘭中心，頂部接頭制有燃料入口，下端法蘭制有液體出口，其特徵在於:所述筒體為多層筒體，該多層筒體由上筒體、多個中間筒體構成，上筒體與上端法蘭固裝，多個中間筒體之間通過中間環固裝，在多個中間筒體的內部分別固裝蒸發壁，蒸發壁外表面與各中間筒體內表面之間形成密封狹隙，多個中間筒體均制有與該密封狹隙連通的蒸發壁水入口。
[0008]而且，所述的上端法蘭的底面制有細長的套筒，燒嘴組件包括燒嘴芯管及燒嘴，燒嘴芯管插入該套筒內，燒嘴芯管與上端法蘭之間形成氧化劑狹隙，上端法蘭制有與該氧化劑狹隙連通的第一路氧化劑入口 ；套筒與上筒體內壁之間形成汙水加熱間隙，上筒體制有與該汙水加熱間隙連通的汙水入口。
[0009]而且，所述的上筒體固裝燃燒室，燃燒室套裝於套筒下部，燃燒室與套筒之間形成汙水通道，燃燒室外壁與上筒體內壁之間形成氧化劑狹隙，上筒體制有與該氧化劑狹隙連通的第二路氧化劑入口。
[0010]而且，所述的中間環圓周間隔安裝有一組徑向插入筒體內的溫度傳感器，該一組溫度傳感器在徑向上插入深度不同。
[0011]本實用新型的優點和有益效果為:
[0012]1、本實用新型的超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器，採用多層筒體，各層筒體和蒸發壁之間形成四個獨立的區域，進入此區域的為亞臨界水，亞臨界水在壓差的作用下，流入蒸發壁內表面，由於蒸發壁採用多級安裝，各個分區單獨調節進水量，保證了在其上形成一層厚度均勻的水膜，溶解了在超臨界反應過程中產生的無機鹽，阻止了無機鹽在內壁上的結垢，同時防止了腐蝕性物質與內筒壁接觸從而造成的腐蝕；脫鹽後的反應流體從底部流出，提高了裝置的安全性，蒸發壁的使用降低了對反應釜筒體材料的選擇難度；同時當蒸發壁破碎或者堵塞時，無需更換所有蒸發壁，只需更換損壞的蒸發壁即可使用。
[0013]2、本實用新型的超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器，套筒與上筒體內壁之間形成汙水加熱間隙，根據需要預熱的汙水流量，計算出套筒與上部法蘭長度差，汙水緩慢的流入反應釜套筒與上筒體形成的加熱間隙，燃料和氧化劑經過外部預熱後進入噴嘴與套筒內壁組成的燃燒區域，在燃燒區域燃燒，在燃燒產生的大量熱能作用下，汙水的溫度迅速升高，達到燃燒條件，此方案減少了汙水的外部預熱系統，降低了製作成本，同時避免了汙水在外部預熱管內的熱解、裂解等反應帶來的焦炭，焦油等堵塞管路現象，提高了系統的可靠性。
[0014]3、本實用新型的超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器，第二路氧化劑從燃燒室與上筒體之間形成的氧化劑狹隙進入反應釜，與被加熱的汙水接觸發生氧化反應，同時預熱後的第一路氧化劑與燃料接觸產生穩定的火焰，多餘的第一路氧化劑附著在火焰周圍也與汙水發生氧化反應，這樣提高了汙水有機物的處理效率。
[0015]4、本實用新型的超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器，頂部接頭通過螺紋方式與上端法蘭連接，噴嘴通過螺紋方式與頂部接頭下部的芯管連接。只需擰下頂部接頭即可拆卸噴嘴，從而便於更改噴嘴直徑，以及噴嘴結構，以得到最佳的燃料流速。
[0016]5、本實用新型的超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器，多個中間筒體之間通過中間環固裝，中間環在圓周上均布四個測溫接口，溫度傳感器(熱電偶)採用螺紋方式安裝其上，探頭插入反應釜內長度不等，可以實現反應釜內多點位置溫度場的實時測量，更加方便、精確的觀察和控制反應過程。由於中間環的存在，整個反應釜可以採用多級安裝，更加便捷的改變蒸發壁的長度，有利於調整反應釜出口溫度。
[0017]6、本實用新型結構設計科學合理，有效避免汙水預熱管內熱解反應，鹽類沉澱等問題，且具有結構簡單、拆裝方便，易於檢修和維護的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0019]圖2為圖1的A部放大圖。
[0020]附圖標記說明:
[0021]1-液體出口、2-下端法蘭、3-中間筒體、4-蒸發壁水入口、5-中間環、6-第二路氧化劑入口、7-汙水入口、8_上筒體、9-第一路氧化劑入口、10-上端法蘭、11-頂部接頭、12-燃料入口、13-燒嘴芯管、14-套筒、15-燒嘴、16-燃燒室、17-蒸發壁、18-溫度傳感器安裝口。
【具體實施方式】
[0022]下面通過具體實施例對本實用新型作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護範圍。
[0023]一種超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器，主要由上端法蘭10、筒體、下端法蘭2、頂部接頭11、燒嘴組件、蒸發壁構成，上端法蘭與筒體、下端法蘭固裝成密封空間，頂部接頭連接燒嘴組件後固裝於上端法蘭中心，頂部接頭制有燃料入口 12，下端法蘭制有液體出口
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[0024]本反應器的創新之處在於:筒體為多層筒體，該多層筒體由上筒體8、多個中間筒體3構成，上筒體與上端法蘭固裝，多個中間筒體之間通過中間環5以法蘭連接方式固裝，在多個中間筒體的內部分別焊接固裝蒸發壁17，蒸發壁外表面與各中間筒體內表面之間形成密封狹隙，多個中間筒體均制有與該密封狹隙連通的蒸發壁水入口 4。
[0025]上端法蘭的底面制有細長的套筒14，燒嘴組件包括燒嘴芯管13及燒嘴15，燒嘴芯管插入該套筒內，燒嘴芯管與上端法蘭之間形成氧化劑狹隙，上端法蘭制有與該氧化劑狹隙連通的第一路氧化劑入口 9。套筒與上筒體內壁之間形成汙水加熱間隙，上筒體制有與該汙水加熱間隙連通的汙水入口 7。
[0026]上筒體固裝燃燒室16，燃燒室套裝於套筒下部，燃燒室與套筒之間形成汙水通道，燃燒室外壁與上筒體內壁之間形成氧化劑狹隙，上筒體制有與該氧化劑狹隙連通的第二路氧化劑入口 6。
[0027]中間環圓周間隔制有溫度傳感器安裝口 18，並在該溫度傳感器安裝口安裝有一組徑向插入筒體內的溫度傳感器，該一組溫度傳感器在徑向上插入深度不同。
[0028]本實用新型的工作原理為:
[0029]汙水緩慢的流入反應器套筒與上筒體形成的加熱間隙，燃料和氧化劑經過外部預熱後進入噴嘴與套筒內壁組成的燃燒區域，在燃燒區域燃燒，在燃燒產生的大量熱能作用下，汙水的溫度迅速升高，達到燃燒條件。第二路氧化劑從燃燒室與上筒體之間形成的氧化劑狹隙進入反應釜，與被加熱的汙水接觸發生氧化反應，同時預熱後的第一路氧化劑與燃料接觸產生穩定的火焰，多餘的第一路氧化劑附著在火焰周圍也與汙水發生氧化反應。
[0030]各層筒體和蒸發壁之間形成四個獨立的區域，進入此區域的為亞臨界水，亞臨界水在壓差的作用下，流入蒸發壁內表面，由於蒸發壁採用多級安裝，各個分區單獨調節進水量，保證了在其上形成一層厚度均勻的水膜，溶解了在超臨界反應過程中產生的無機鹽，阻止了無機鹽在內壁上的結垢，同時防止了腐蝕性物質與內筒壁接觸從而造成的腐蝕；脫鹽後的反應流體從底部流出。
[0031]儘管為說明目的公開了本實用新型的實施例和附圖，但是本領域的技術人員可以理解:在不脫離本實用新型及所附權利要求的精神和範圍內，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本實用新型的範圍不局限於實施例和附圖所公開的內容。
【權利要求】
1.一種超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器，主要由上端法蘭、筒體、下端法蘭、頂部接頭、燒嘴組件、蒸發壁構成，上端法蘭與筒體、下端法蘭固裝成密封空間，頂部接頭連接燒嘴組件後固裝於上端法蘭中心，頂部接頭制有燃料入口，下端法蘭制有液體出口，其特徵在於:所述筒體為多層筒體，該多層筒體由上筒體、多個中間筒體構成，上筒體與上端法蘭固裝，多個中間筒體之間通過中間環固裝，在多個中間筒體的內部分別固裝蒸發壁，蒸發壁外表面與各中間筒體內表面之間形成密封狹隙，多個中間筒體均制有與該密封狹隙連通的蒸發壁水入口。
2.根據權利要求1所述的超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器，其特徵在於:所述的上端法蘭的底面制有細長的套筒，燒嘴組件包括燒嘴芯管及燒嘴，燒嘴芯管插入該套筒內，燒嘴芯管與上端法蘭之間形成氧化劑狹隙，上端法蘭制有與該氧化劑狹隙連通的第一路氧化劑入口 ；套筒與上筒體內壁之間形成汙水加熱間隙，上筒體制有與該汙水加熱間隙連通的汙水入口。
3.根據權利要求2所述的超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器，其特徵在於:所述的上筒體固裝燃燒室，燃燒室套裝於套筒下部，燃燒室與套筒之間形成汙水通道，燃燒室外壁與上筒體內壁之間形成氧化劑狹隙，上筒體制有與該氧化劑狹隙連通的第二路氧化劑入口。
4.根據權利要求1所述的超臨界汙水處理的蒸發壁式反應器，其特徵在於:所述的中間環圓周間隔安裝有一組徑向插入筒體內的溫度傳感器，該一組溫度傳感器在徑向上插入深度不同。
【文檔編號】C02F1/72GK204251372SQ201420758330
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月5日 優先權日:2014年12月5日
【發明者】王冰, 高超, 尚剛 申請人:內蒙古天一環境技術有限公司