一種超臨界水氧化反應器的燃燒器組件的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種高溫高壓的化工設備，特別是一種超臨界水氧化反應器的燃燒器組件。
【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，該條件下水的介電系數大大降低，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，產物為無機鹽、二氧化碳和水。由于反應在封閉的反應器中進行，符合全封閉處理的要求。反應溫度遠低于焚燒且無二次污染物的產生。
[0004]高⑶D有機廢水、垃圾、污泥在超臨界狀態下的高溫氣體產物主要有02、C02、S02、N2,由于超臨界水氧化反應過程中放出大量的熱，使得反應器內部的溫度和壓力急劇升高，高溫高壓的氣體產物加劇了對反應器本身的腐蝕性，且高溫氣體易發生爆炸，兩種因素疊加起來對設備殼體內壁及內部零部件產生嚴重的腐蝕破壞。
[0005]在進行強度計算時，溫度高對反應器筒體和封頭的厚度影響很大，對材質、密封、強度要求高，高溫高壓反應器設備常用鍛件材料，耐高溫耐腐蝕性的鍛件材料選擇性少。且高溫氣體對設備氣體出口管道儀表和閥門的選型造成困難，對輸送氣體的管道材質要求高。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，儀表和閥門需要使用高合金材質，高合金材質比普通材質費用高出幾倍，造成整個工藝系統的成本造價居高不下。所以降低反應器內部溫度，對反應器、管道、儀表、閥門的成本有著直接聯系O
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種由多層環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隙，分別由不同的層段逐步交叉進入反應器充分反應，避免物料和氧化劑過早混合發生回流燃燒造成反應器內部腐蝕的超臨界水氧化反應器的燃燒器組件。
[0007]本實用新型決其技術問題是通過以下技術方案實現的:
[0008]—種超臨界水氧化反應器的燃燒器組件，其特征在于:包括安裝于反應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至外依次同軸套裝安裝于平蓋封頭及連接法蘭內；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隙，并在下端形成自內而外、逐級下降的環形出口，所述最外層套筒的下端為噴燒區域;各層環隙分別與側部物料通道及側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，其內部形成的環隙與側壁第一冷卻水入口連通，所述反應器筒體頂部下方與第一滲透壁外部之間形成冷卻區域，所述冷卻區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形空腔與側部物料通道連通。
[0011 ]所述反應器筒體頂部下方的筒壁向內收斂，所述冷卻區域為倒錐體空間。
[0012]所述反應器筒體頂部下方的筒壁內側設置第二滲透壁，所述第二滲透壁與筒壁內側之間形成第二環形空腔，所述第二環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燒結材料或者粉末冶金燒結材料。
[0014]經過所述第一滲透壁、第二滲透壁后霧化的冷卻水進入所述冷卻區域。
[0015]本實用新型的優點和有益效果為:
[0016]1、本實用新型的超臨界水氧化反應器的燃燒器組件，可調控產物氣體溫度的燒嘴組合結構主要是有多層燒嘴套筒結構進行上下環套布置，通入的物料分別通過環向環隙進入噴燒，在多層燒嘴套筒底部形成階梯形環狀出口，避免物料相遇過早發生反應。當物料、氧化劑逐步交叉通過物料環隙、氧化劑環隙逐步在噴燒區域噴出后，發生超臨界水氧化反應，之后高溫產物氣體向下移動，到冷卻水套筒底端后折回向上進入冷卻區域降溫，之后通過氣體出口排出。這樣可避免物料在死區發生反應產生設備腐蝕，多層燒嘴組合結構對不同物料分開通入反應器，避免混合發生回流燃燒，通過對進入各容腔的物質量，對不同反應物的流量可實時監控。
[0017]2、本實用新型的超臨界水氧化反應器的燃燒器組件，第一環形空腔、第二環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域噴出霧化水蒸汽，在冷卻區域形成一個霧化冷卻空間，吸收冷卻區域內超臨界蒸汽的熱量，通過調整通入冷卻水的流量可調控筒體內部溫度和氣體產物溫度。
[0018]3、本實用新型的超臨界水氧化反應器的燃燒器組件，燒嘴組合結構簡單，安裝方便，可拆卸，在使用過程中若出現燒嘴噴出端出現高溫灼燒，可及時拆卸更換。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0020]附圖標記說明
[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-物料第一環隙、10-氧化劑環隙、11-第一環形空腔、12-第二環形空腔、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-噴燒區域、18-冷卻區域、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-物料第二環隙、28-物料第二容腔。
【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范圍。
[0023]如圖1所示，本實用新型超臨界水氧化反應器的燃燒器組件，包括安裝于反應器筒體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、至少一個中間層套筒15及最外層套筒22。本實施例中給出了一個中間層套筒的例子。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由內至外依次同軸套裝安裝于平蓋封頭2及連接法蘭3內，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之間形成環隙并具有逐級下降的環形出口。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之間為物料第一環隙9，物料第一環隙9與側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之間形成氧化劑環隙10，