专利名称：有机废水的燃煤超临界直流加热炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及高含盐(无机盐浓度大于2. Owt % )有机废水超临界水处理过程中的预热装置，特别涉及一种的燃煤超临界直流加热炉。
背景技术：
超临界水是指温度压力均高于临界点(Pc = 22. IMPa, Tc = 374. 15°C )的水，它兼具液态水和气态水的性质介电常数近似于有机溶剂，具有高的扩散系数和低的粘度；可以与有机物、非极性气体(特别是氧气)以任意比混溶，使非均相反应转变为均相反应，大大减少了传热、传质阻力；无机盐在超临界水中的溶解度极低，容易结晶分离出来。超临界水技术利用了超临界水的特殊性质，将超临界水、有机物和氧化剂形成均 相反应体系，使得有机物结构迅速破坏，有机物中的碳、氢、氮元素分别转化为二氧化碳、水和氮气，杂原子则转化为相应的酸根离子。超临界水氧化技术、超临界水部分氧化技术和超临界水气化技术均属于超临界水技术范畴，其中超临界水氧化技术的目的将废有机物处理至无害化并达标排放，超临界水部分氧化技术和超临界水气化技术的最终目的是将废有机物最大化的转化为氢气，并在此基础上尽量实现废有机物的无害化。常压常温下，大多数无机盐在水中的溶解度一般在10 100g/L的范围内。然而，在超临界水中，无机盐的溶解度极低，一般为I 100 X 10_6 (质量浓度)。因此，含盐有机废水在加热器(炉)中预热时，有机物气化生成焦油，发生结焦现象；本来溶解在废水中的无机盐很容易从超临界水中析出，析出的无机盐固体颗粒趋向接触加热面的内表面，如果趋向沉积的沉降力超过趋向输送它们的剪切力，无机盐就会沉积在加热面的内表面。再加上焦油和无机盐粘滞一起，粘在受热面上。因此，如果不进行处理，就会导致传热恶化，最后堵塞加热器(炉)管道，进而导致加热器(炉)乃至整个系统的停机、清洗、装配和重新启动，甚至引起重大安全事故。目前，国外商业化的超临界水处理有机废水的装置中，因为超临界条件下有机物结焦和无机盐沉积引起的设备及管道堵塞，阻碍了超临界水技术的商业化应用。另外，现在的国外商业化超临界水装置，均采用燃气加热炉预热废水；国内还没有商业化超临界水装置，现存的实验装置均采用电加热器预热废水。在商业化装置上，电加热的运行成本太过昂贵，无论国内外企业都无法承受；燃气加热炉的成本，也相对较高，只有国外特殊行业的示范装置采用。
发明内容
无机盐有在某一亚临界温度(以下称溶解温度)时溶解于水中，而在超临界水温度(以下称脱盐温度)时结晶析出的性质，本发明的目的在于提供一种高浓度高含盐有机废水的燃煤超临界直流加热炉。该装置使得在反应流体进入反应器之前，利用部分氧化防止焦油生成，通过引出管路将析出的盐脱除，而后再引回超临界直流加热炉加热至所需的温度。此外，该装置中溶解温度至脱盐温度的受热管路具有正常运行过程中反冲洗功能，可保证加热炉的长时间连续正常运行。本发明的最终目的是保证不发生结焦和盐沉积的前提下，将高浓度高含盐有机废水加热至反应所需的温度，并且采用煤作为燃料，可大大降低高含盐高浓度有机废水加热的运行成本。为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的一种有机废水的燃煤超临界直流加热炉，包括炉膛、烟道，其特征在于，所述炉膛内设置有水冷壁，所述烟道的高温对流段设置有过热器，所述烟道的尾部设置有省煤器，其中，省煤器入口流入常温有机废水，省煤器的出口与氧化剂管路通过三通接头连通，三通接头连通至水冷壁的入口 ；水冷壁的出口与一个炉体外的脱盐装置 的入口连通；脱盐装置的出口与过热器的入口连通，过热器的出口输出超临界含盐有机废水。上述方案中，所述的省煤器采用蛇形管的形式逆流布置在烟道尾部。所述水冷壁采用沿炉墙壁盘绕上升的形式布置在炉膛内。所述过热器采用蛇形管的形式顺流布置在烟道的高温对流段。所述的脱盐装置为脱除固体无机盐的水力旋流器或过滤装置。在氧化剂管路上设置辅助阀门。本发明通过在省煤器和水冷壁间引入部分氧化剂，在高含盐高浓度有机废水预热过程中进行部分氧化反应，防止焦油的产生；利用无机盐在超临界水中溶解度较低的特性，采用盘绕上升的直流加热炉，将加热过程中析出的无机盐带出水冷壁，并且在脱盐温度点设置脱盐设备将无机盐在加热过程中予以脱除，达到整个超临界水系统防止盐沉积的目的。另外，采用煤作为燃料，大大降低了整个加热炉的运行成本。
图I为高含盐高浓度有机废水超临界加热炉的示意图。图中1为省煤器，2为水冷壁，3为脱盐装置，4为过热器，5为氧化剂管路，6为辅助阀门，7为三通，8为冷灰斗，9为链条炉排，10为烟气出口，11为省煤器入口端，12为过热器出口端，13为氧化剂管路进口端，14为排渣口。
具体实施例方式参考图1，本发明一种高含盐高浓度有机废水的燃煤超临界直流加热炉，包括省煤器I，水冷壁2，脱盐装置3，过热器4，氧化剂管路5，辅助阀门6，三通接头7，其设备连接方式如下省煤器I的出口端与氧化剂管路5通过三通接头7连通，三通接头7另一端连通至水冷壁2入口端；水冷壁2出口端与脱盐装置3入口端连通；脱盐装置3流体出口端与过热器4入口端连通。省煤器I采用蛇形管的形式逆流布置在燃煤超临界直流加热炉的烟道尾部，其入口端11为高含盐高浓度有机废水入口，蛇形管将高含盐高浓度有机废水从常温加热至适
宜温度。氧化剂管路5提供氧化剂，氧化剂包括氧气或空气；氧化剂管路的进口端13为氧化剂入口，出口端与引入的省煤器出口端通过三通接头7连接，使高浓度有机废水与氧化剂混合均匀。在氧化剂管路上设置辅助阀门6。
水冷壁2采用沿炉墙壁盘绕上升的形式布置在燃煤超临界直流加热炉炉膛内，将来自三通的废水与氧化剂的混合流体加热至无机盐完全析出的脱盐温度。脱盐装置3用于在超临界水条件下脱除固体无机盐的水力旋流器或过滤装置，设置在燃煤超临界直流加热炉外，将来自水冷壁析出的固体盐颗粒脱除，固体盐从底部排渣口 14排出；脱盐后的混合流体从脱盐装置的出口端流出至过热器。过热器4采用蛇形管的形式顺流布置在燃煤超临界直流加热炉烟道的高温对流段，将从脱盐装置流体出口端流出的混合流体加热至设定的温度，过热器出口端12即为燃煤超临界直流加热炉的最终出口。本实施例采用燃煤的超临界直流加热炉，在确保将高含盐高浓度有机废水预热至所需超临界温度的前提下，一方面采用直流的管路布置形式，将有机废水加热至超临界，并提高管道内流体流速，把超临界水条件下结晶析出的无机盐携带走；一方面利用煤作为燃料，大大降低运行成本，显著提高废水处理的经济性。增设辅助脱盐、旁路，保证在燃煤超临界直流加热炉运行中不发生结焦、盐沉积，而且将无机盐有效脱除，保证整个超临界水系统 不发生盐沉积。
权利要求
1.一种有机废水的燃煤超临界直流加热炉，包括炉膛、烟道，其特征在于，所述炉膛内设置有水冷壁，所述烟道的高温对流段设置有过热器，所述烟道的尾部设置有省煤器，其中，省煤器入口流入常温有机废水，省煤器的出口与氧化剂管路通过三通接头连通，三通接头的另一接头连通水冷壁的入口 ；水冷壁的出口与一个炉体外的脱盐装置的入口连通；脱盐装置的出口与过热器的入口连通，过热器的出口输出超临界有机废水。
2.如权利要求I所述的有机废水的燃煤超临界直流加热炉，其特征在于，所述的省煤器采用蛇形管的形式逆流布置在烟道尾部。
3.如权利要求I所述的有机废水的燃煤超临界直流加热炉，其特征在于，所述水冷壁采用沿炉墙壁盘绕上升的形式布置在炉膛内。
4.如权利要求I所述的有机废水的燃煤超临界直流加热炉，其特征在于，所述过热器采用蛇形管的形式顺流布置在烟道的高温对流段。
5.如权利要求I所述的有机废水的燃煤超临界直流加热炉，其特征在于，在氧化剂管路上设置有辅助阀门。
6.如权利要求I所述的有机废水的燃煤超临界直流加热炉，其特征在于，所述的脱盐装置为脱除固体无机盐的水力旋流器或过滤装置。
全文摘要
本发明公开了一种有机废水的燃煤超临界直流加热炉，包括省煤器、水冷壁、脱盐设备以及过热器。本发明着眼于超临界水处理领域中高含盐高高浓度有机废水的预热，一方面采用煤作为燃料，显著降低了运行成本；另一方面，采用直流加热炉的形式，添加上辅助管路，避免在加热过程中因结焦和盐沉积而产生的堵塞问题，大大延长了燃煤超临界直流加热炉的连续运行时间，最终提高了整个超临界水系统的经济效益。
文档编号F24H1/22GK102633313SQ201210120219
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者公彦猛, 周璐, 唐兴颖, 徐东海, 王树众, 马红和 申请人:西安交通大学