专利名称：蓄热式燃烧超临界水气化氧化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超临界水气化氧化装置，尤其涉及一种蓄热式燃烧超临界水气化氧化装置。
背景技术：
所谓超临界水(Supercritical Water，简称SCW)是指温度和压力均高于其临界点(T = 374. 15P = 22. 12MPa)的特殊状态的水。超临界水兼具有液态和气态水的性质，该状态下只有少量的氢键存在，介电常数近似于非极性有机溶剂，具有高的扩散系数和低的粘度。在足够高的压力下，SCW能与空气、氧气和有机物以任意比例混溶，从而形成均一相。此时，气液相界面消失了，也就消除了相间的传质助力，溶于其中的物质反应速度不再受传质的影响。同时，高的反应温度(约400-650°C )也使反应速度加快。
超临界水气化技术(Supercutical Water Gasif ication，简称SCWG)，利用超临界水强大的溶解能力，将有机物溶解，生成高密度、低粘度的液体，然后在高温高压的反应条件下，生成富含氢气的可燃性气体。超临界水氧化技术(Supercutical Water Oxidation, 简称SCW0)，利用水在超临界状态下所具有的特殊性质，使有机物和氧化剂在超临界水中迅速发生氧化反应来彻底分解有机物，是一种近年来受到高度关注的有机污染物和污水的极具有优势的技术。
现有技术中，超临界水气化氧化装置都使用电加热的方式提供热源，而在工业化应用中，如果使用电加热方式成本较昂贵，安装复杂，且造价高。发明内容
本发明的目的是提供一种燃烧效率高、节能环保、安全可靠的蓄热式燃烧超临界水气化氧化装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的
本发明的蓄热式燃烧超临界水气化氧化装置，包括蓄热式燃烧供热系统和超临界水气化氧化系统；
所述蓄热式燃烧供热系统包括预热室、反应室，所述预热室和反应室分别设有多个蓄热式燃烧器；
所述超临界水气化氧化系统包括反应器，所述反应器的进口设有水管道、物料管道、氧化剂管道，所述反应器的出口为混合气管道出口 ；
所述水管道、物料管道、氧化剂管道设于所述预热室中，所述反应器设于所述反应室中；
所述蓄热式燃烧器设有高温助燃空气入口和燃料气进口，所述燃料气进口包括混合气管道入口和备用燃料管道，所述混合气管道入口与所述混合气管道出口连接。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的蓄热式燃烧超临界水气化氧化装置，由于包括蓄热式燃烧供热系统和超临界水气化氧化系统；蓄热式燃烧供热系统包括预热室、反应室，所述预热室和反应室分别设有多个蓄热式燃烧器；超临界水气化氧化系统包括反应器，所述反应器的进口设有水管道、物料管道、氧化剂管道，所述反应器的出口为混合气管道出口 ；水管道、物料管道、氧化剂管道设于所述预热室中，所述反应器设于所述反应室中；蓄热式燃烧器设有高温助燃空气入口和燃料气进口，所述燃料气进口包括混合气管道入口和备用燃料管道，所述混合气管道入口与所述混合气管道出口连接。蓄热式加热炉的节能效果显著，且在进行超临界水气化反应时，燃料可由反应后的混合气提供， 实现产气、燃气、产气的循环利用，大幅提高了能源利用效率。整个加热炉的燃烧有效利用率(用于物料预热和反应的有效热量与燃料燃烧释放的总热量之比)可达到93%以上。
图1为本发明实施例提供的蓄热式燃烧超临界水气化氧化装置的结构示意图。
图中1、水管道，2、物料管道，3、氧化剂管道，4、备用燃料管道，5、混合气管道入口，6、预热室，7、反应室，8、反应器，9、蓄热室，10、混合气管道出口，11、空气入口，12、烟气通道。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。
本发明的蓄热式燃烧超临界水气化氧化装置，其较佳的具体实施方式
是
包括蓄热式燃烧供热系统和超临界水气化氧化系统；
所述蓄热式燃烧供热系统包括预热室、反应室，所述预热室和反应室分别设有多个蓄热式燃烧器；
所述超临界水气化氧化系统包括反应器，所述反应器的进口设有水管道、物料管道、氧化剂管道，所述反应器的出口为混合气管道出口 ；
所述水管道、物料管道、氧化剂管道设于所述预热室中，所述反应器设于所述反应室中；
所述蓄热式燃烧器设有高温助燃空气入口和燃料气进口，所述燃料气进口包括混合气管道入口和备用燃料管道，所述混合气管道入口与所述混合气管道出口连接。
所述高温助燃空气入口连接有蓄热室，所述蓄热室设有常温助燃空气入口和低温烟气出口，所述常温助燃空气入口和低温烟气出口之间设有换向装置。
所述混合气管道出口连接有压力调节阀和储气罐，所述混合气管道入口与所述储气罐连接。
所述水管道、物料管道和氧化剂管道分别设有高压柱塞泵，所述高压柱塞泵出口均设有超压保护装置。
该装置用于处理以下一种或多种有机废物有机污泥、工业废水、煤、煤与有机废水的混合物。
具体实施例
如图1所示，包括炉体，炉体的内部构成燃烧室，分为两段式，内设有超临界水气化氧化系统的预热段和反应段。所述预热段内设有预热管，所述预热管为3根，水平排设在预热室内，分别为超临界水管路、物料管路，氧化剂管路，都与超临界水气化氧化装置的反4应段内的反应器连接。
所述超临界水预热管路、物料管路、氧化剂管路分别与高压柱塞泵相连接，所述高压柱塞泵分别与水箱、物料罐、氧化剂储罐相连通。
所述超临界水、物料、氧化剂三路分开预热，可以设定各自的最终预热温度。当只开启超临界水支路和物料支路的时候，可以实现超临界水气化制取富氢燃料的功能，富氢气相产物混合气与蓄热式燃烧供热系统的燃烧器的燃料入口相连通。当开启氧化剂和物料支路的时候，可以实现超临界水氧化处理有机废物的功能。当三个回路同时开启的时候，则可实现超临界水气化-氧化的功能，可使物料发生部分氧化，从而变成无害的有机物，同时由于超临界水的大量存在，作为反应介质，可以使氧化的中间产物发生气化反应，从而得到富氢的气体，仍然作为燃料在蓄热式燃烧加热炉中燃烧。
所述的当开启氧化剂和物料支路的时候，进行氧化或半氧化反应时，打开备用燃料通道提供燃料进行燃烧。
所述超临界水气化氧化系统的反应器后连接有压力调节阀和储气罐。所述储气罐与蓄热式燃烧供热系统的燃烧器中气相产物混合气入口连接。
所述炉体的两端或侧墙上装有燃烧器，炉体至少装有两个燃烧器，可以设有多个燃烧器。所述的多个燃烧器中，每两个燃烧器为一对，相互周期性换向燃烧。可以设置1、2、 3、4对燃烧器，根据需要也可以是其它的数量。
所述的燃烧器设有高温助燃空气入口和燃料入口，进行超临界水气化或半氧化反应时，所述燃料入口与气相产物的混合气通道相连接，气相产物的混合气可直接作为燃料进行燃烧。进行超临界水氧化时，所述燃料入口与备用燃料储罐连接，使用备用燃料进行燃Jyti ο
所述燃烧器停止燃烧时，高温助燃空气入口和高温燃料入口用做高温烟气出口。 具体是，当燃烧器燃烧时，高温助燃空气入口用于进入高温助燃空气，高温助燃空气与燃料混合后在燃烧室内燃烧；当燃烧器停止燃烧时，高温助燃空气入口用于排出高温烟气。
所述高温助燃空气入口连接有蓄热室，所述的蓄热室连接有常温助燃空气入口和低温烟气出口 ；所述常温助燃空气入口和低温烟气出口之间可以设有换向装置。具体可以将与蓄热室连接的常温助燃空气进入管道和低温烟气排出管道设计为一条管道，在常温助燃空气入口和低温烟气出口交界处设置换向阀。也可以在常温助燃空气进入管道和低温烟气排出管道上分别设置控制阀，对二者分别进行控制。
低温烟气出口连接有引风机，低温烟气由引风机抽吸排出，使炉膛内保持负压。常温助燃空气入口开放，空气靠炉膛内负压抽吸进入炉膛，蓄热式燃烧加热炉系统可以不设有鼓风机。
常温助燃空气入口和低温烟气出口和燃料入口处还可以分别连接有流量控制装置。
蓄热式燃烧加热炉运行时，每对燃烧器中，其中任一个燃烧器燃烧时，另一个燃烧器关闭。所述的燃烧器燃烧过程中，与该燃烧器连接的常温助燃空气入口和低温燃料入口打开，同时与该燃烧器连接的低温烟气出口关闭；所述的燃烧器停止燃烧过程中，与该燃烧器连接的低温烟气出口打开，同时与该燃烧器连接的常温助燃空气入口和低温燃料入口关闭。
例如，当燃烧器A燃烧、燃烧器B关闭时，常温空气经过蓄热室A预热后，成为高温空气参与助燃，预热后的高温助燃空气的温度可达900°C以上；与此同时，高温烟气经过蓄热室B时释放热量，温度被降到120°C -200°C左右后排出。
燃烧一段时间后，蓄热室B温度升高、蓄热室A的温度下降到一定值时，关闭燃烧器A、启动燃烧器B，同时，两个燃烧器的常温助燃空气入口和烟气出口连接处的换向装置换向，常温助燃空气、经过空气蓄热室B预热后参与助燃、高温烟气经过蓄热室A释放热量后排出。换向的时间一般为30秒-200秒。
上述的燃烧过程中，通过周期性地换向，蓄热室A和蓄热室B轮换进行助燃空气的预热和高温烟气的放热，达到回收余热和预热助燃空气/燃料的目的。
本发明的蓄热式燃烧超临界水气化氧化装置，一方面进行气化和半氧化反应时， 可实现产气、燃气、产气的循环利用，使得富氢低热值气体得到有效燃烧利用，降低了对外部能源的依赖，提高了能源利用效率，同时也降低了加热系统的运行成本。另一方面，蓄热式燃烧加热炉部分，热烟气排出时，经过蓄热室进行余热回收，降低了热能损失，提高了燃烧效率；且燃烧器燃烧时，常温空气经过蓄热室预热后参与助燃，提高了燃烧温度；此外， 多个燃烧器采用周期性地换向燃烧，消除了燃烧室内局部高温区，使温度分布均勻，提高了炉膛寿命。这三方面都将燃料化学能得到了高效利用，具有显著的经济和环保效益。
本发明针对目前超临界水气化氧化技术主要用于处理有机废物和含碳废水，少量用于水煤浆制氢，所产气热值通常较低的特点，利用蓄热式燃烧技术充分利用低热值燃气为超临界水气化氧化装置提供热源；蓄热式燃烧加热炉利用的是高温空气燃烧技术(High Temperature Air Combustion)，该技术是二十世纪八十年代后期发展起来的一种燃烧技术，它的特征是烟气热量被最大限度地回收，助燃空气被预热到1000°C以上，燃料在低氧浓度下燃烧。本发明将其应用在超临界水气化氧化装置中，可实现产气、燃气、产气的循环利用，降低了对外部能源的依赖，提高了能源利用效率，同时还大幅降低了供热系统的运行成本，具有显著的经济效益和环境效益。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。权利要求
1.一种蓄热式燃烧超临界水气化氧化装置，其特征在于，包括蓄热式燃烧供热系统和超临界水气化氧化系统；所述蓄热式燃烧供热系统包括预热室、反应室，所述预热室和反应室分别设有多个蓄热式燃烧器；所述超临界水气化氧化系统包括反应器，所述反应器的进口设有水管道、物料管道、氧化剂管道，所述反应器的出口为混合气管道出口 ；所述水管道、物料管道、氧化剂管道设于所述预热室中，所述反应器设于所述反应室中；所述蓄热式燃烧器设有高温助燃空气入口和燃料气进口，所述燃料气进口包括混合气管道入口和备用燃料管道，所述混合气管道入口与所述混合气管道出口连接。
2.根据权利要求1所述的蓄热式燃烧超临界水气化氧化装置，其特征在于，所述高温助燃空气入口连接有蓄热室，所述蓄热室设有常温助燃空气入口和低温烟气出口，所述常温助燃空气入口和低温烟气出口之间设有换向装置。
3.根据权利要求2所述的蓄热式燃烧超临界水气化氧化装置，其特征在于，所述混合气管道出口连接有压力调节阀和储气罐，所述混合气管道入口与所述储气罐连接。
4.根据权利要求3所述的蓄热式燃烧超临界水气化氧化装置，其特征在于，所述水管道、物料管道和氧化剂管道分别设有高压柱塞泵，所述高压柱塞泵出口均设有超压保护装置。
5.如权利要求1至4任一项所述的蓄热式燃烧超临界水气化氧化装置，其特征在于，该装置用于处理以下一种或多种有机废物有机污泥、工业废水、煤、煤与有机废水的混合物。
全文摘要
本发明公开了一种蓄热式燃烧超临界水气化氧化装置，包括蓄热式燃烧供热系统和超临界水气化氧化系统；蓄热式燃烧供热系统包括预热室、反应室，预热室和反应室分别设有多个蓄热式燃烧器；超临界水气化氧化系统包括反应器，反应器的进口设有水管道、物料管道、氧化剂管道，反应器的出口为混合气管道出口；水管道、物料管道、氧化剂管道设于预热室中，反应器设于反应室中；蓄热式燃烧器设有高温助燃空气入口和燃料气进口，燃料气进口包括混合气管道入口和备用燃料管道，混合气管道入口与混合气管道出口连接。蓄热式加热炉的节能效果显著，且在进行超临界水气化反应时，燃料可由反应后的混合气提供，实现产气、燃气、产气的循环利用，提高了能源利用效率。
文档编号C02F1/72GK102502943SQ201110388480
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者吴道洪, 肖磊 申请人:北京神雾环境能源科技集团股份有限公司