[发明专利]一种旋流悬浮型超临界水氧化反应器

说明书

本发明公开了一种旋流悬浮型超临界水氧化反应器包括：同轴配合设置的承压外壳体和多孔内壳体，承压外壳体包括：顶盖、上部圆柱段和下部锥形段；第一空气注入管，设置在上部圆柱段的中部；燃料注入管和第二空气注入管，设置在下部锥形段的顶部，燃料注入管和第二空气注入管均匀间隔布置在同一水平圆周上，且两两平行偏离承压外壳体的中心轴距离r相向输入；有机废液输入管，设置在下部锥形段的上部，有机废液输入管的输入方向倾斜向上且指向承压外壳体的中心轴。通过本发明的技术方案，实现了对有机废液的高效快速预热，保障了有机废液的高效降解，同时具有较好的抗腐蚀、抗盐沉积性能，能够实现反应产物的气固分离，大大提高整体能量回收效率。

技术领域

本发明涉及超临界水氧化设备技术领域，具体涉及一种旋流悬浮型超临界水氧化反应器。

背景技术

高浓度、有毒、难降解有机废水的处理是国内外公认的技术难题。传统的有机废水处理技术(如物化处理技术、生物处理技术、湿式氧化、焚烧等)存在成本高、降解率低、易衍生二次污染等问题。超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，SCWO)作为一种新型的处理有机废水的技术，是有效解决这一难题的方法之一。超临界水氧化是在超过水的临界点(PC＝22.1MPa，TC＝374℃)的高温高压条件下，以空气或其他氧化剂，将有机物进行“燃烧”氧化的方法。水的极性是温度和压力的函数，超临界水是一种非极性溶剂。在超临界水的环境下，有机物和气体可完全互溶，气液两相的相界面消失，形成均一相体系，反应速度大大加快。在小于1分钟甚至几秒钟的停留时间内，99.9％以上的有机物迅速燃烧氧化成CO₂、H₂O和其他无毒无害的终端产物。反应温度一般在400℃–650℃，避免了SO₂、NO_x、二恶英等二次污染物的产生。

虽然均相的超临界水氧化反应可快速降解有机物，但是高含固、高含盐、或高含固且高含盐的有机废液，由于固相颗粒的存在及反应过程析出的无机盐，加大了过程的传热传质，进而阻碍了反应进程，需要强化反应过程以达到有机物彻底降解。

现有技术中，在采用超临界水氧化技术处理高含固、高含盐、或高含固且高含盐的有机废液时，存在以下技术缺陷：(1)热回收过程中，换热装置的换热效率较低；(2)有机废液中固体灰渣和析出无机盐容易沉积堵塞，影响系统的安全运行；(3)高浓度颗粒的有机废液在预热段容易结垢和堵塞，通过辅助燃料快进行超临界水氧化反应形成热液火焰，通过火焰释放的热量可实现产物废料的快速预热，但火焰和废料的充分及高效混合将影响物料的充分预热和后续的降解反应；(4)有机废液中的固相颗粒或析出的无机盐容易堆积，显著增加传热传质阻力，造成超临界水氧化反应效率不高，常规解决方法借助机械的手段在反应器内搅拌或者通过超长的反应停留时间，然而，在超临界水氧化反应条件下搅拌装置难以安装和密封，超长的反应停留时间容易造成反应器尺寸和投资过大。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种旋流悬浮型超临界水氧化反应器，处理含高含固、高含盐、或高含固且高含盐的有机废液，实现对有机废液的高效快速预热，保障有机废液的高效降解，同时具有较好的抗腐蚀、抗盐沉积性能，能够实现反应产物的气固分离，大大提高整体能量回收效率。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

一种旋流悬浮型超临界水氧化反应器，包括：同轴配合设置的承压外壳体和多孔内壳体，所述承压外壳体包括：同轴设置且相连接的顶盖、上部圆柱段和下部锥形段；第一空气注入管，设置在所述上部圆柱段的中部；燃料注入管和第二空气注入管，设置在所述下部锥形段的顶部，所述燃料注入管和所述第二空气注入管均匀间隔布置在同一水平圆周上，且两两平行偏离所述承压外壳体的中心轴距离r相向输入，并在相应的输入水平圆截面形成一个半径为r的虚拟圆；有机废液输入管，设置在所述下部锥形段的上部，所述有机废液输入管的输入方向倾斜向上且指向所述承压外壳体的中心轴，所述有机废液输入管的输入方向与所述承压外壳体的中心轴之间的夹角介于有机废液输入方向和虚拟圆相切时的角度α以及有机废液输入方向指向虚拟圆中心的角度β之间。