本实用新型涉及超临界水氧化技术领域，具体而言，涉及一种超临界水氧化反应装置。
背景技术：
超临界水是指温度高于临界温度(Tc＝374.15℃)和压力高于临界压力(Pc＝22.12MPa)的特殊状态的水。超临界水氧化技术是利用超界水的低粘度、低介电常数、高扩散性等特殊性质，使完全溶解在其中的有机物与氧化剂发生快速、彻底的均相反应，有机物中的碳元素转化成二氧化碳，氯、硫、磷等元素转化成相应的无机盐，氮元素绝大多数转化成氮气，实现有机废物的高效无害化处理。因此，超临界水氧化技术在处理难降解、有毒有害有机物方面表现出了极大的技术优势。
目前，超临界水氧化反应的反应器的顶部为进料端，待处理的物料和氧化剂由进料端输入至反应器内，进行超临界水氧化反应。反应器的侧壁开设有第一输出口，反应器的底部开设有第二输出口，第一输出口用于将反应产物中的小颗粒产物、气体和亚临界水等混合物输出，第二输出口用于将反应产物中的大颗粒产物和水等混合物输出。然而，反应器的底部为锥形，当反应产物瞬时排出时，容易造成反应器内压力波动，出现反应器的底部的液位缺失，影响反应产物中的小颗粒产物、气体和亚临界水等混合物连续排出的稳定性。
技术实现要素：
鉴于此，本实用新型提出了一种超临界水氧化反应装置，旨在解决现有技术中超临界水氧化反应器排出反应产物时易造成压力波动进而导致反应产物中的小颗粒产物、气体和亚临界水等混合物无法连续稳定排出的问题。
本实用新型提出了一种超临界水氧化反应装置，该装置包括：内筒、外筒、物料喷射管和防扰动筒体；其中，内筒悬置于外筒内，内筒的顶部为封闭端，底部为开口端；防扰动筒体置于外筒内，防扰动筒体的第一端与内筒的开口端相连接，防扰动筒体的第二端与外筒的底部具有预设距离，用于防止反应产物在外筒的底部发生扰动；物料喷射管依次穿设于外筒的顶部和内筒的顶部且部分置于内筒的内部；外筒的底部开设有第一物料输出口，外筒的侧壁开设有第二物料输出口。
进一步地，上述超临界水氧化反应装置中，防扰动筒体包括：第一锥状筒体和第二锥状筒体；其中，第一锥状筒体的锥底端与内筒的开口端相连接，第一锥状筒体的锥顶端与第二锥状筒体的锥顶端相连接，第二锥状筒体的锥底端与外筒的底部具有预设距离，第二锥状筒体的锥底端的外缘与外筒的内壁之间具有间隙；外筒的侧壁还开设有冷却水入口。
进一步地，上述超临界水氧化反应装置中，第二锥状筒体的侧壁开设多个通孔。
进一步地，上述超临界水氧化反应装置中，第二锥状筒体的锥底端向外延设有朝向锥顶端的环形折弯边。
进一步地，上述超临界水氧化反应装置中，第一锥状筒体的锥底端与内筒开口端的连接处为圆弧过渡。
进一步地，上述超临界水氧化反应装置中，第一锥状筒体的锥顶端与第二锥状筒体的锥顶端的连接处为圆弧过渡。
进一步地，上述超临界水氧化反应装置中，冷却水入口与第二物料输出口相对设置。
进一步地，上述超临界水氧化反应装置还包括：环形的激冷水管道；其中，激冷水管道置于内筒与外筒之间的环形空间内，激冷水管道朝向内筒的侧壁开设多个喷射孔；外筒的侧壁开设激冷水入口，激冷水管道的入口端与激冷水入口相连接。
进一步地，上述超临界水氧化反应装置中，激冷水管道至少为两个，并且，各激冷水管道沿内筒的高度方向均匀设置，各激冷水管道相互连通。
本实用新型中，通过设置防扰动筒体，能够有效地防止反应产物排出外筒时在外筒的底部发生扰动，防止了内筒内压力的波动，避免出现外筒的底部的液位缺失的现象，进而确保了反应产物中的小颗粒产物、气体和亚临界水等混合物连续、稳定地排出，并且，保证了反应产物中的大颗粒产物和水的混合物也能够稳定排出，解决了现有技术中超临界水氧化反应器排出反应产物时易造成压力波动进而导致反应产物中的小颗粒产物、气体和亚临界水等混合物无法连续稳定排出的问题。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本实用新型实施例提供的超临界水氧化反应装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
参见图1，图1为本实用新型实施例提供的超临界水氧化反应装置的结构示意图。如图所示，超临界水氧化反应装置可以包括：内筒2、外筒1、物料喷射管3和防扰动筒体4。其中，内筒2悬置于外筒1内，内筒2的顶部(图1所示的上部)为封闭端，内筒2的底部(图1所示的下部)为开口端。具体地，外筒1的顶部(图1所示的上部)和底部(图1所示的下部)均为封闭端，并且，外筒1具有预设高度，具体实施时，该预设高度可以根据实际情况来确定，本实施例对此不做任何限制。内筒2置于外筒1内，内筒2与外筒1为平行设置，并且内筒2与外筒1之间具有间隙。内筒2的顶部与外筒1的顶部相对应，内筒2的底部朝向外筒1的底部，并且，内筒2的底部与外筒1的底部之间具有预设距离。具体实施时，预设距离均可以根据实际情况来确定，例如，在本实施例中，内筒2的底部与外筒1的底部之间的距离大于等于外筒1高度的1/10。外筒1与内筒2之间可以通过支架相固定，也可以通过法兰相连接，当然，也可以通过其他的连接结构相固定，只要能够使得内筒2与外筒1相固定且内筒2悬置于外筒1内即可，本实施例对此不做任何限制。
在本实施例中，内筒2和外筒1均为内部中空的圆柱体，内筒2的高度大于外筒1的高度的2/3，内筒2的直径大于等于外筒1的高度的1/10。内筒2采用耐温耐压镍基合金材质制成。
物料喷射管3依次穿设于外筒1的顶部和内筒2的顶部且部分置于内筒2的内部，即物料喷射管3的一端置于外筒1的外部，另一端置于内筒2的内部。物料喷射管3置于外筒1外部的一端(图1所示的上端)用于接收物料和氧化剂，物料喷射管3置于内筒2内部的一端(图1所示的下端)用于向内筒2内喷射物料和氧化剂。外筒1的底部开设有第一物料输出口11，该第一物料输出口11用于将超临界水氧化反应的大颗粒反应产物排出。外筒1的侧壁开设有第二物料输出口13，第二物料输出口13用于将超临界水氧化反应的小颗粒反应产物、气体和亚临界水的混合物排出。
在本实施例中，第二物料输出口13与外筒1底部的距离大于等于外筒1高度的1/3。优选的，第二物料输出口13开设于内筒2的开口端所对应的外筒1的侧壁处。
具体实施时，外筒1的底部还可以与排渣锁斗相连接，排渣锁斗与灰渣罐相连接，外筒1的第一物料输出口11将反应产物输出至排渣锁斗中，排渣锁斗再将反应产物输出至灰渣罐。
防扰动筒体4置于外筒1内，防扰动筒体4的第一端(图1所示的上端)与内筒2的开口端(图1所示的下端)相连接，防扰动筒体4的第二端(图1所示的下端)与外筒1的底部具有预设距离，防扰动筒体4用于防止反应产物在外筒1的底部发生扰动。具体地，防扰动筒体4的内部中空，第一端与内筒2的开口端相连接，第二端并不与外筒1相连接，从而使得防扰动筒体4悬置于外筒1内。
在本实施例中，防扰动筒体4的高度小于等于内筒2高度的1/3。防扰动筒体4的材质为钛合金、镍基合金或不锈钢，防扰动筒体4的第一端与内筒2的开口端可以为焊接连接，当然，也可以为其他的连接方式，本实施例对此不做任何限制。
本实施例的工作过程为：物料和氧化剂由物料喷射管3置于外筒1外部的一端输入至内筒2，在内筒2中，物料和氧化剂在预设反应温度和预设反应压力下发生超临界水氧化反应，产生反应产物。反应产物由内筒2输出至防扰动筒体4，再输入至外筒1的底部，反应产物中的大颗粒产物和水的混合物由第一物料输出口11排出外筒1后依次输送至排渣锁斗和灰渣罐中，并且，第一物料输出口11为间歇排料，第二物料输出口13为一直开放，则反应产物中的小颗粒反应产物、气体和亚临界水的混合物由第二物料输出口13输出。防扰动筒体4防止反应产物在外筒1的底部发生扰动，使得反应产物中的小颗粒反应产物、气体和亚临界水的混合物连续稳定地由第二物料输出口13输出。当反应产物中的大颗粒产物由第一物料输出口11输出的过程中，防扰动筒体4防止反应产物在外筒1的底部发生扰动，使得反应产物中的大颗粒产物和水的混合物能够连续地排出。
可以看出，本实施例中，通过设置防扰动筒体4，能够有效地防止反应产物排出外筒1时在外筒1的底部发生扰动，防止了内筒2内压力的波动，避免出现外筒1的底部的液位缺失的现象，进而确保了反应产物中的小颗粒产物、气体和亚临界水等混合物连续、稳定地排出，并且，保证了反应产物中的大颗粒产物和水的混合物也能够稳定排出，解决了现有技术中超临界水氧化反应器排出反应产物时易造成压力波动进而导致反应产物中的小颗粒产物、气体和亚临界水等混合物无法连续稳定排出的问题。
参见图1，上述实施例中，防扰动筒体4可以包括：第一锥状筒体41和第二锥状筒体42。其中，第一锥状筒体41的锥底端(图1所示的上端)与内筒2的开口端相连接，第一锥状筒体41的锥顶端(图1所示的下端)与第二锥状筒体42的锥顶端(图1所示的上端)相连接，第二锥状筒体42的锥底端(图1所示的下端)与外筒1的底部具有预设距离，第二锥状筒体42的锥底端的外缘与外筒1的内壁之间具有间隙。具体地，第一锥状筒体41和第二锥状筒体42均为内部中空的锥状体。第一锥状筒体41的锥底端的内径和第二锥状筒体42的锥底端的内径相匹配，则第一锥状筒体41的锥底端和第二锥状筒体42的锥底端相对应且相连通。第二锥状筒体42的锥底端朝向外筒1的底部，第二锥状筒体42的锥底端的外缘与外筒1的内壁并不连接，并且，第二锥状筒体42的锥底端的外缘与外筒1的内壁之间具有间隙，具体实施时，第二锥状筒体42的锥底端与外筒1的底部之间的预设距离和第二锥状筒体42的锥底端的外缘与外筒1的内壁之间的间隙均可以根据实际情况来确定，本实施例对此不做任何限制。
在本实施例中，第一锥状筒体41的锥顶端至外筒1的底部之间的距离小于等于防扰动筒体4的高度的1/3。
外筒1的侧壁还开设有冷却水入口12，该冷却水入口12用于向外筒1的底部输入冷却水。冷却水入口12可以开设于外筒1的侧壁的任意位置，该冷却水入口12的位置可以根据第一锥状筒体41和第二锥状筒体42的材料和耐温程度来确定，本实施例对此不做任何限制。在本实施例中，冷却水入口12与外筒1底部的距离大于外筒1高度的1/4。优选的，冷却水入口12开设于内筒2的开口端所对应的外筒1的侧壁处，能够更好地输入冷却水。更优选的，第二物料输出口13与冷却水入口12为相对设置，即第二物料输出口13与冷却水入口12位于外筒1侧壁的同一圆周上，并且，第二物料输出口13与冷却水入口12的位置相对设置。
具体实施时，为了起到更好地防止反应产物的扰动，冷却水入口12向外筒1输入的冷却水的液面应位于第二物料输出口13的下方。优选的，冷却水的页面位于第一锥状筒体41的锥顶端与第二物料输出口13之间。
本实施例的工作过程为：外界的冷却水由冷却水入口12输入至外筒1的底部，并将冷却水的液面控制在物料输出口13以下。超临界水反应产生的反应产物由内筒2输入至第一锥状筒体41内，由于第一锥状筒体41的锥顶端置于下方，所以，反应产物的流速增加，并输入至第二锥状筒体42内，由于第二锥状筒体42的锥顶端置于上方，锥底端置于下方，所以反应产物随着第二锥状筒体42的内径的变化，流速减小，最终掉落至外筒1的底部，使得反应产物与冷却水更好地相接触。反应产物由第一锥状筒体41输入至第二锥状筒体42后，反应产物会由第二锥状筒体42的锥底端的外缘与外筒1内壁之间的间隙进入至外筒1与第二锥状筒体42之间的空间内。由于第一物料输出口11为间歇开放，而第二物料输出口13为一直开放的，所以反应产物中的小颗粒产物、气体和亚临界水等混合物会由第二物料输出口13排出，而反应产物中的大颗粒产物在重力作用下掉落至外筒1的底部，最终由第一物料输出口11间歇排出，此时，由于冷却水的作用，所以冷却水对大颗粒产物排出产生的扰动进行缓冲，降低对反应装置内的压力波动。
可以看出，本实施例中，通过第一锥状筒体41和第二锥状筒体42的锥顶端相连接，反应产物由第一锥状筒体41输入至第二锥状筒体42时，反应产物由于瞬时释放则由第二锥状筒体42的锥底端的外缘与外筒1的内壁之间的间隙向上运动，这样，第二锥状筒体42的设置能够对反应产物进行隔挡，起到了缓冲的作用，有效地降低了反应产物无规则运动对反应装置的压力的影响，从而降低了压力的波动，并且，第二锥状体筒体42能够增加反应产物在外筒1底部的面积，使得反应产物能够更好地与外筒1底部的冷却水相接触，则冷却水起到了很好的防扰动作用，有效地确保反应产物中的小颗粒产物、气体和亚临界水等混合物连续稳定排出。当反应产物中的大颗粒产物和水的混合物由第一物料输出口11排出时，冷却水能够有效地缓冲大颗粒产物和水的混合物对该反应装置产生的压力波动。当反应产物中含有盐时，盐溶解于冷却水中形成盐水，盐水与反应产物中的大颗粒产物一起由第一物料输出口11排出，防止盐从第一物料输出口11输送到后系统造成堆积堵塞，提高反应装置的稳定性；此外，冷却水的输入不仅能够降低反应产物的温度，还能够降低第一锥状筒体41和第二锥状筒体42的温度，以确保该反应装置的稳定运行。
继续参见图1，上述实施例中，第二锥状筒体42的侧壁开设多个通孔，具体地，各通孔沿圆周方向均匀分布。在本实施例中，通孔的孔径为1mm-10mm，通孔的分布率为10％-50％。
可以看出，本实施例中，通过第二锥状筒体42的侧壁开设通孔，能够使得经过第二锥状筒体42后的反应产物更好地向上运动，起到了对反应产物更好地缓冲作用，有效地防止了反应产物排出时产生的扰动，大大降低了压力波动，使得反应产物中的小颗粒产物、气体和亚临界水等混合物连续稳定地排出，并且，能够使得反应产物中的大颗粒产物和小颗粒更好地分离，便于后续的操作。
继续参见图1，上述各实施例中，第二锥状筒体42的锥底端向外延设有朝向锥顶端的环形折弯边，具体地，第二锥状筒体42的锥底端的外缘设置有环形的折弯边，该折弯边朝向锥顶端的方向翘起。这样，能够有效地减少反应产物向上运动时导致的第二锥状筒体42锥底端的外缘磨损，减少反应产物的冲刷作用力。
继续参见图1，上述各实施例中，第一锥状筒体41的锥底端与内筒2的开口端之间的连接处为圆弧过渡，也就是说，第一锥状筒体41的锥底端与内筒2开口端的连接面为圆弧面，该圆弧面的弧度与第一锥状筒体41的锥顶端的内径和内筒2的直径相关。优选的，该圆弧的弧度为10°-60°，圆弧的直径为100mm-250mm。
可以看出，本实施例中，第一锥状筒体41的锥底端与内筒2的开口端通过圆弧过渡平滑连接，有效地避免了反应产物对第一锥状筒体41和内筒2的连接处的磨损，也避免了第一锥状筒体41与内筒2的连接处产生死角使得反应产物滞留。
继续参见图1，上述各实施例中，第一锥状筒体41的锥顶端与第二锥状筒体42的锥顶端之间的连接处为圆弧过渡，也就是说，第一锥状筒体41的锥顶端与第二锥状筒体42的锥顶端的连接面为圆弧面，该圆弧面的弧度与第二锥状筒体42的锥顶端的内径、第二锥状筒体42的高度和内筒2的直径相关。优选的，该圆弧的弧度为100°-150°。圆弧的直径根据内筒2的直径和物料的性质进行计算得出的，物料中含固量越大，圆弧的直径越大。
可以看出，本实施例中，第一锥状筒体41的锥顶端与第二锥状筒体42的锥顶端通过圆弧过渡平滑连接，有效地避免了反应产物对第一锥状筒体41和第二锥状筒体42连接处的磨损。
继续参见图1，上述各实施例中，该反应装置还可以包括：环形的激冷水管道5。其中，激冷水管道5置于内筒2与外筒1之间的环形空间内，激冷水管道5朝向内筒2的侧壁开设多个喷射孔，喷射孔用于向内筒2的侧壁喷射激冷水。外筒1的侧壁开设激冷水入口14，激冷水管道5的入口端与激冷水入口14相连接，激冷水管道5的另一端为封闭端。具体地，内筒2与外筒1之间具有间隙，则内筒2与外筒1之间的间隙形成环形的空间，激冷水管道5置于该环形空间内，并且，激冷水管道5与内筒2之间具有间隙，该间隙应大于内筒2的侧壁在进行超临界水氧化反应时受热的膨胀量，例如，该间隙为3mm-10mm。该激冷水管道5可以与内筒2相连接，也可以与外筒1相连接，具体的连接方式可以为通过支架相连接，当然，也可以通过其他方式进行连接，本实施例对此不做任何限制。
喷射孔在激冷水管道5上为对称开设，喷射孔的开孔方向朝向内筒2的侧壁。在本实施例中，激冷水管道5与喷射管置于内筒2内部的一端之间的距离为50mm-100mm，保证内筒2与外筒1连接处的温度和内筒2侧壁的温度满足要求，避免温度过高导致的内筒2侧壁的应力减小。
可以看出，本实施例中，通过设置激冷水管道，能够有效地降低内筒2侧壁的温度，确保内筒2内超临界水氧化反应的安全进行，避免内筒2的损伤。
继续参见图1，上述实施例中，激冷水管道5至少为两个，并且，各激冷水管道5沿内筒2的高度方向(图1所示的由上至下的方向)均匀设置，各激冷水管道5相互连通。具体地，各激冷水管道5均匀设置于内筒2与外筒1之间的环形空间内，并且，相邻两个激冷水管道5之间通过连接管道6相连通。具体实施时，最上方的激冷水管道5与喷射管置于内筒2内部的一端之间的距离为50mm-100mm。
可以看出，本实施例中，通过设置多个激冷水管道5，能够更好地降低内筒2的温度，结构简单，易于实施。
具体实施时，内筒2设置有温度检测装置，该温度检测装置穿设于该内筒2的顶部且部分置于内筒2的内部，该温度检测装置用于测量内筒2内部的温度。物料喷射管3设置有温度检测装置，该温度检测装置用于测量物料输入处的温度。第二物料输出口13连接有管道，该管道设置有温度检测装置，并且，该温度检测装置靠近第二物料输出口13设置，该温度检测装置用于测量第二物料输出口13出口处的温度。外筒1的内壁和内筒2的外壁也设置有温度检测装置，该温度检测装置用于检测外筒1和内筒2的壁温。根据各温度检测装置检测到的各个位置处的温度可以调节激冷水的水量和冷却水的水量。其中，温度检测装置可以为热电偶。
在第二物料输出口13处还设置有压力传感器，该压力传感器用于检测第二物料输出口13的压力，进而调节内筒2内的压力。
综上所述，本实用新型中，通过设置防扰动筒体，能够有效地防止反应产物排出外筒时在外筒的底部发生扰动，防止了内筒内压力的波动，避免出现外筒的底部的液位缺失的现象，进而确保了反应产物中的小颗粒产物、气体和亚临界水等混合物连续、稳定地排出，并且，保证了反应产物中的大颗粒产物和水的混合物也能够稳定排出。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。