[實(shí)用新型]一種用于高含鹽有機(jī)廢物無(wú)害化處理的超臨界水熱燃燒裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921777194.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN210891686U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王樹(shù)眾;蔣卓航;李艷輝;崔成超;徐海濤;任萌萌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F23G7/00
• 分類(lèi)號(hào): F23G7/00;F23G5/08;F23G5/44;F23L7/00;F23M5/00;F23M5/08;F22B37/10;B01D29/35
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種用于高含鹽有機(jī)廢物無(wú)害化處理的超臨界水熱燃燒裝置，其端蓋設(shè)置于分體承壓壁上端，端蓋底部中心處設(shè)置有同軸噴嘴基臺(tái)，端蓋與噴嘴基臺(tái)間巧妙配合構(gòu)成多個(gè)反應(yīng)物環(huán)形空間。燃燒裝置內(nèi)部設(shè)置有高溫燃燒室，預(yù)熱過(guò)的氧氣和輔助燃料在高溫燃燒室中發(fā)生燃燒，進(jìn)而在燃燒裝置內(nèi)部引燃有機(jī)廢物，實(shí)現(xiàn)低溫有機(jī)廢物的快速升溫燃燒降解，并有效減少了預(yù)熱過(guò)程中的熱量消耗并防止該過(guò)程中腐蝕及鹽沉積的發(fā)生。燃燒裝置上設(shè)置有二級(jí)氧氣、輔助燃料注入口，以強(qiáng)化反應(yīng)過(guò)程。該裝置可使得反應(yīng)出水及無(wú)機(jī)鹽可以實(shí)現(xiàn)在線分離。此外，通過(guò)高溫出水對(duì)蒸發(fā)壁水進(jìn)行預(yù)熱，有效降低了系統(tǒng)的能耗，防止了蒸發(fā)壁水溫度過(guò)低影響燃燒裝置內(nèi)污染物的有效降解。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)及化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及利用超臨界水作為反應(yīng)介質(zhì)對(duì)高濃度難生化降解的含鹽有機(jī)污染物進(jìn)行無(wú)害化處理過(guò)程，特別涉及一種用于高含鹽有機(jī)廢物無(wú)害化處理的超臨界水熱燃燒裝置。

背景技術(shù)

超臨界水是指溫度和壓力超過(guò)其臨界點(diǎn)(374.15℃、22.1MPa)的特殊狀態(tài)的水。其密度與液體相近，比相應(yīng)常壓氣體要大100～1000倍；黏度與氣體的接近，約為相應(yīng)液體的1％～10％；擴(kuò)散系數(shù)介于氣體和液體之間，為普通液體的10～100倍。超臨界水具有較低的介電常數(shù)，使得超臨界水成為一種良好的溶劑，可以與有機(jī)物和氧氣以任意比例互溶成為均一相，而無(wú)機(jī)鹽在超臨界水中的解離常數(shù)和溶解度卻很低。同時(shí)較低的粘度和較高的擴(kuò)散系數(shù)，使得在超臨界水環(huán)境中進(jìn)行的反應(yīng)具有較高的反應(yīng)速度和良好的傳熱特性。

基于上述特點(diǎn)，上世紀(jì)80年代，美國(guó)的學(xué)者M(jìn)odell提出了超臨界水氧化技術(shù)。超臨界水氧化(Supercritical Water Oxidation，簡(jiǎn)寫(xiě)為SCWO)是指有機(jī)物和氧化劑(一般為過(guò)量氧化劑)在SCW中迅速發(fā)生均相氧化反應(yīng)，有機(jī)物被徹底分解為H₂O和CO₂的過(guò)程。超臨界水氧化技術(shù)適用范圍廣泛，可以處理各種工業(yè)有機(jī)廢水和廢棄物、城市污水、污水處理廠的過(guò)量活性污泥和人類(lèi)代謝污物，以及消除化學(xué)武器的毒物等，具有良好的環(huán)保效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。然而在傳統(tǒng)的超臨界水氧化工藝中，有機(jī)物料在預(yù)熱系統(tǒng)中被加熱至超臨界溫度，但是由于加熱過(guò)程中亞臨界向超臨界狀態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程緩慢，進(jìn)而導(dǎo)致預(yù)熱系統(tǒng)中的鹽析出、堵塞和腐蝕問(wèn)題。

超臨界水熱燃燒技術(shù)指當(dāng)有機(jī)物濃度足夠高，并且溫度高于其自燃溫度的條件下，有可能形成水熱火焰，超臨界水熱燃燒SCWO過(guò)程相對(duì)于傳統(tǒng)的SCWO 過(guò)程具有明顯的優(yōu)勢(shì)。其采用采用水熱火焰，可以在數(shù)毫秒的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的完全降解，進(jìn)而可減小燃燒裝置的體積。當(dāng)選擇容積式燃燒裝置運(yùn)行水熱火焰的SCWO過(guò)程時(shí)，進(jìn)口物料在室溫的條件下，反應(yīng)仍可進(jìn)行，從而避免了預(yù)熱階段的堵塞和腐蝕問(wèn)題。但對(duì)于高含鹽有機(jī)廢水，燃燒裝置內(nèi)部仍然會(huì)發(fā)生腐蝕及鹽沉積堵塞現(xiàn)象，具體表現(xiàn)有：

(1)材料腐蝕問(wèn)題。超臨界水環(huán)境中，高溫、高壓、溶解氧以及反應(yīng)中產(chǎn)生的某些自由基、離子都會(huì)加快耐蝕材料的腐蝕速率。

(2)鹽沉積問(wèn)題。常溫下水對(duì)大多數(shù)鹽來(lái)說(shuō)是一種優(yōu)良溶劑，溶解度較大。相反，大部分鹽在低密度的超臨界水中溶解度極小，從而導(dǎo)致大量沉淀析出，引起燃燒裝置進(jìn)出口管路堵塞，這不僅影響了燃燒裝置的正常運(yùn)行，還會(huì)帶來(lái)潛在的設(shè)備隱患。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種用于高含鹽有機(jī)廢物無(wú)害化處理的超臨界水熱燃燒裝置，其利用輔助燃料補(bǔ)給反應(yīng)熱量并通過(guò)其產(chǎn)生的活潑自由基完成難降解有機(jī)物的高效快速降解。通過(guò)在燃燒裝置內(nèi)設(shè)置多孔壁實(shí)現(xiàn)反應(yīng)出水與無(wú)機(jī)鹽的在線分離，并通過(guò)刮板結(jié)構(gòu)防止無(wú)機(jī)鹽沉積在燃燒裝置壁面，螺旋輸送結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)鹽的降壓輸送并進(jìn)行能量回收。除此之外，該燃燒裝置還具備拆裝方便，容易裝載和更換催化劑，易于檢修和維護(hù)等特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：