CN205948861U - 超临界水氧化反应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种超临界水氧化反应装置。该装置包括：壳体和热量回收管道；壳体内设置有反应体，所述壳体与所述反应体之间形成环形空间，所述热量回收管道置于环形空间内且与反应体的外壁相连接；壳体对应于所述环形空间的上部侧壁开设有出气口；壳体开设有与反应体相连通的预热后物料入口，所述热量回收管道的出口与预热后物料入口相连通，所述热量回收管道的入口用于接收待预热物料；所述壳体的底部还开设有排放口。本实施例中的热量回收管道可以更充分的吸收反应体产生的热量，大大地提高了反应热的利用率。另外，由于本实施例对反应体内的热量利用较为充分，所以可以大大地减少待处理污泥中高热值燃料的添加量，进而降低处理成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及超临界水氧化技术领域，具体而言，涉及一种超临界水氧化反应装置。
背景技术
超临界水氧化技术作为一种能够彻底破坏有机物结构的新型氧化技术，其原理是利用具有特殊性质的超临界水作为介质将原料中所含的有机物用氧气分解成水、二氧化碳等简单无毒的小分子化合物。目前，超临界水氧化技术在处理污泥方面已取得了较大的成功，但由于污泥的热值较低，为了维持***的热量平衡，需要向污泥中加入高热值的燃料，如甲醇，水煤浆等，但这势必提高污泥处理的运营成本。为了节约运行成本，也可以向污泥中添加有机废液，有机废液虽然可以提高污泥热值，但是处理有机废液需要相应的资质，污泥处理企业可能不具备该能力，难于普及。
由于超临界水氧化处理污泥的过程中会释放大量的热量，所以通过回收该热量以对待处理污泥进行预加热是一种经济有效的能源利用方式。为了对该热量进行回收利用，目前常用的方式是在超临界水氧化反应器中增设盘管结构，通过盘管换热来回收***热量。但现有的盘管换热形式主要是利用对流传热，该对流传热对反应体内进行的超临界反应的热量回收很有限，反应体内污泥原料释放的反应热没有被充分利用，为了维持***自热平衡，还不得不往待处理污泥中加入大量燃料，这势必造成污泥处理的成本的居高不下。
实用新型内容
鉴于此，本实用新型提出了一种超临界水氧化反应装置，旨在解决现有反应器会能量回收效果不够理想的问题。
本实用新型提出了一种超临界水氧化反应装置，该装置包括：壳体和热量回收管道；其中，所述壳体内设置有反应体，所述壳体与所述反应体之间形成环形空间，所述热量回收管道置于所述环形空间内且与所述反应体的外壁相连接；所述壳体对应于所述环形空间上部侧壁开设有出气口；所述壳体开设有与所述反应体相连通的预热后物料入口，所述热量回收管道的出口与所述预热后物料入口相连通，所述热量回收管道的入口用于接收待预热物料；所述壳体的底部还开设有排放口。
进一步地，上述超临界水氧化反应装置中，所述反应体的外壁连接有绕设于所述反应体的截面为弧形的弧形管道，所述弧形管道和所述反应体的外壁围设成所述热量回收管道。
进一步地，上述超临界水氧化反应装置中，所述弧形管道与所述反应体一体成型。
进一步地，上述超临界水氧化反应装置中，所述弧形管道为半圆形管道。
进一步地，上述超临界水氧化反应装置中，所述热量回收管道的入口为由弧形管道逐渐过渡成的圆形管道。
进一步地，上述超临界水氧化反应装置中，所述热量回收管道的出口为由弧形管道逐渐过渡成的圆形管道。
进一步地，上述超临界水氧化反应装置中，所述反应体的出料口和所述排放口之间的壳体开设有激冷液入口。
进一步地，上述超临界水氧化反应装置中，所述反应体为金属反应体。
进一步地，上述超临界水氧化反应装置中，所述弧形管道为金属管道。
本实用新型中，污泥在反应体内进行超临界水氧化反应时会释放大量的热量，由于本实用新型中的热量回收管道与反应体的外壁相连接，所以反应体内的热量会经过辐射传热的方式传递给热量回收管道，对热量回收管道内的污泥 进行预热，与现有技术中利用盘管对污泥进行预热的方式相比，本实用新型中的热量回收管道可以更充分的吸收反应体产生的热量，大大地提高了反应热的利用率。另外，由于本实用新型对反应体内的热量利用较为充分，所以可以大大地减少待处理污泥中高热值燃料的添加量，进而降低处理成本。此外，由于本实用新型大大地提高了辐射传热的效率，大大地降低了反应体内的温度，对反应体内的材料保护起到积极作用，降低了材料的壁温，减缓了材料的氧化腐蚀作用。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本实用新型实施例提供的超临界水氧化反应装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
参见图1，图1为本实用新型实施例提供的超临界水氧化反应装置的结构示意图。如图所示，该装置包括：壳体1和热量回收管道2。其中，
壳体1内设置有反应体11，壳体1与反应体11之间形成环形空间。具体实施时，壳体1和反应体11均可以为圆环体，壳体1和反应体11之间为圆环 空间，热量回收管道2置于该环形空间内，并且，热量回收管道2与反应体11的外壁相连接。壳体1对应于环形空间开设有出气口14，具体实施时，出气口14可以开设于壳体1的上部侧壁。反应体11和热量回收管道2均由导热材料制成。优选地，反应体11和热量回收管道2均由金属制成，以获得较好的导热效果。
壳体1开设有与反应体11相连通的预热后物料入口111，热量回收管道2的入口22用于与待预热物料存储装置相连通，以接收待预热物料，并对待预热物料进行预热。热量回收管道2的出口21与预热后物料入口111相连通，将预热后的物料输送给反应体11，待预热物料可以为污泥等。具体实施时，预热后物料入口111可以开设在壳体1的顶部，也可以开设在壳体1的侧壁，具***置可以根据实际情况来确定，本实施例对其不做任何限定。
反应体11的下端为开口端，用于将反应得到的固液态产物输出至壳体1中，壳体1的底部还开设有排放口12，以排出反应得到的固液态产物。
下面以污泥为例，对本装置的具体处理过程进行说明。处理时，先将热量回收管道2的入口22与污泥存储装置相连接，热量回收管道2对接收的污泥进行预热，并通过预热后物料入口111将预热后的污泥输送入反应体11内，反应体11对污泥进行超临界水氧化处理，反应过程中产生的气态产物通过排气口14排出壳体1，反应过程中得到的固液产物通过排放口12排出壳体1。
本实施例中，污泥在反应体11内进行超临界水氧化反应时会释放大量的热量，由于本实施例中的热量回收管道2与反应体11的外壁相连接，所以反应体11内的热量会经过辐射传热的方式直接传递给热量回收管道2，对热量回收管道2内的污泥进行预热，与现有技术中利用盘管对污泥进行对流预热的方式相比，本实施例中的热量回收管道2主要通过辐射传热的方式从反应体11吸收热量，提高了***的热量利用率。另外，由于本实施例对反应体11内的热量利用较为充分，所以可以大大地减少待处理污泥中高热值燃料的添加量，进而降低处理成本。此外，由于本实施例大大地提高了辐射传热的回收效率， 大大地降低了反应体11内的温度，对反应体11内的材料保护起到积极作用，降低了材料的壁温，减缓了材料的氧化腐蚀作用。
继续参见图1，上述实施例中，反应体11的外壁可以连接有截面为弧形的弧形管道23，弧形管道23的开口端沿轴向延伸，弧形管道23绕设于反应体11的外壁，并且，弧形管道23的开口端与反应体11的外壁相连接，弧形管道23和反应体11的外壁围设成热量回收管道2。具体实施时，弧形管道23可以为半圆形管道。优选地，弧形管道23与反应体11一体成型，以提高整体强度。
需要说明的是，具体实施时，弧形管道23的横截面形状可以为半圆弧，也可以为其他各种弧形，本实施例对其不做任何限定。
本实施例中，反应体11的外壁为热量回收管道2的一部分，该结构可以使反应体11内的热量更好地辐射传热至热量回收管道内，进一步提高辐射传热的效率。
上述实施例中的热量回收管道2的入口可以为由弧形管道23逐渐过渡成的圆形管道，以使弧形管道23的入口与待处理物料存储装置的圆形管道相对接。同理，热量回收管道2的出口可以为由弧形管道23逐渐过渡成的圆形管道，以使弧形管道23的出口与反应体11的圆形预热后物料入口111相对接。
由于待预热物料中存在固体颗粒和无机盐类，而无机盐类在超临界水中析出会对下游管道造成堵塞，为了解决这一问题，还可以在反应体11的出料口和排放口12之间的壳体1开设有激冷液入口13，通过激冷液入口13向反应体11下方的空间喷射激冷液，形成激冷区，将激冷区降温至亚临界状态，对反应体11输出的固液态产物进行冷却，固液产物中的无机盐类在亚临界水中重新溶解，固体颗粒也会沉积在激冷区底部，通过排放口12以锁斗间歇式操作的方式将固体颗粒和一部分盐排出壳体1。此外，反应体11输出的高温反应产物与激冷水换热降温后折返上升，同时与热量回收管道2内的污泥原料进行对流传热，使污泥原料进一步升温，反应产物进一步降温，该过程最大程度的提高了***的热回收效率，同时降低了反应器出口温度，减少了后***循环冷却水 用量，降低了***运营成本。此外，由于相同直径的半圆形管道要比盘管流通面积小，所以污泥溶液的流速会快，而污泥溶液流速的提高，会有利于污泥的对流换热效果，提高对流换热效率。
本实施例中，反应体11内为反应辐射区，是该反应装置的核心区域，污泥的超临界水氧化反应是在该区域发生的，污泥原料经过外部换热和反应装置内热量回收管道换热两步换热后达到超临界状态，然后进入反应装置中的反应辐射区，进而发生超临界水氧化反应，反应释放的反应热可以作为辐射热源，将热量辐射传递给热量回收管道中的污泥溶液，污泥溶液在热量回收管道中吸收辐射热而温度上升。污泥在反应辐射区发生超临界水氧化反应后分解成水，二氧化碳等小分子，高温反应产物在反应辐射区内向下移到壳体底部的激冷区，激冷区的作用是将反应辐射区出口的高温反应产物通过冷却水混合的方式进行降温至合适的温度，使激冷区内的水呈亚临界状态。
可以看出，本实施例中反应装置内的热量回收分为两部分：一部分是利用反应辐射区内的高温辐射热能，将污泥原料进行一次加热，污泥吸收辐射热量后温度升高有利于反应的发生和减少高热值燃料的用量，同时对反应辐射区内的材料保护起到积极作用，降低了材料的壁温，减缓了材料的氧化腐蚀作用；另一部分是热量回收管道内的污泥受到激冷降温后的反应产物向上折返，通过与热量回收管道中的污泥进行对流传热后，使污泥的温度进一步上升，也进一步回收了反应释放的热量，提供了***的热利用率。
综上，本实施例中的热量回收管道可以更充分的吸收反应体产生的热量，大大地提高了反应热的利用率。另外，由于本实施例对反应体内的热量利用较为充分，所以可以大大地减少待处理污泥中高热值燃料的添加量，进而降低处理成本。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动 和变型在内。
Claims (9)
1.一种超临界水氧化反应装置，其特征在于，包括：壳体(1)和热量回收管道(2)；其中，
所述壳体(1)内设置有反应体(11)，所述壳体(1)与所述反应体(11)之间形成环形空间，所述热量回收管道(2)置于所述环形空间内且与所述反应体(11)的外壁相连接；所述壳体(1)对应于所述环形空间上部侧壁开设有出气口(14)；
所述壳体(1)开设有与所述反应体(11)相连通的预热后物料入口(111)，所述热量回收管道(2)的出口(21)与所述预热后物料入口(111)相连通，所述热量回收管道(2)的入口(22)用于接收待预热物料；所述壳体(1)的底部还开设有排放口(12)。
2.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应装置，其特征在于，
所述反应体(11)的外壁连接有绕设于所述反应体(11)的截面为弧形的弧形管道(23)，所述弧形管道(23)和所述反应体(11)的外壁围设成所述热量回收管道(2)。
3.根据权利要求2所述的超临界水氧化反应装置，其特征在于，所述弧形管道(23)与所述反应体(11)一体成型。
4.根据权利要求2所述的超临界水氧化反应装置，其特征在于，所述弧形管道(23)为半圆形管道。
5.根据权利要求2所述的超临界水氧化反应装置，其特征在于，所述热量回收管道(2)的入口为由弧形管道(23)逐渐过渡成的圆形管道。
6.根据权利要求2所述的超临界水氧化反应装置，其特征在于，所述热量回收管道(2)的出口为由弧形管道(23)逐渐过渡成的圆形管道。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的超临界水氧化反应装置，其特征在于，所述反应体(11)的出料口和所述排放口(12)之间的壳体(1)开设有激冷液入口(13)。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的超临界水氧化反应装置，其特征在于，所述反应体(11)为金属反应体。
9.根据权利要求2至6中任一项所述的超临界水氧化反应装置，其特征在于，所述弧形管道(23)为金属管道。
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2016
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