一種在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)氣體產(chǎn)物熱交換的超臨界反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高溫高壓的化工設(shè)備，特別是一種在內(nèi)部進(jìn)行氣體產(chǎn)物熱交換的超臨界反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]超臨界水氧化(SCWO)技術(shù)最早是在20世紀(jì)80年代中期由美國(guó)學(xué)者M(jìn)odell提出的一項(xiàng)能完全地、徹底地將有機(jī)物結(jié)構(gòu)破壞的深度氧化技術(shù)。美國(guó)國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)所列的六大領(lǐng)域之一“能源與環(huán)境”中指出，最有前途的廢物處理技術(shù)是SCWO法。
[0003]超臨界水(SCW)是指溫度超過(guò)374.15°C，壓力超過(guò)22.12Mpa的特殊狀態(tài)的水，該條件下水的介電系數(shù)大大降低，氧化劑和多種有機(jī)物質(zhì)在水體系中形成均一相，消除傳質(zhì)阻力，使本來(lái)發(fā)生在液相、固相、氣相之間的多相反應(yīng)轉(zhuǎn)化為在SCW中的均相氧化反應(yīng)，反應(yīng)速率更快，停留時(shí)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(jī)物的去除率可達(dá)99%以上，產(chǎn)物為無(wú)機(jī)鹽、二氧化碳和水。由于反應(yīng)在封閉的反應(yīng)器中進(jìn)行，符合全封閉處理的要求。反應(yīng)溫度遠(yuǎn)低于焚燒且無(wú)二次污染物的產(chǎn)生。
[0004]由于超臨界水氧化反應(yīng)過(guò)程中放出大量的熱，使得反應(yīng)器內(nèi)部的溫度和壓力急劇升高，高溫高壓的氣體產(chǎn)物加劇了對(duì)反應(yīng)器本身的腐蝕性，且高溫氣體易發(fā)生爆炸，兩種因素疊加起來(lái)對(duì)設(shè)備殼體內(nèi)壁及內(nèi)部零部件產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕破壞。因此進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng)的反應(yīng)器材料往往需要耐高溫、高壓、腐蝕，造成生產(chǎn)成本居高不下。
[0005]除了對(duì)設(shè)備的損壞之外，通常氣體產(chǎn)物需要輸出至反應(yīng)器外部冷卻后排放，熱交換過(guò)程在反應(yīng)器外部的管道中完成，一方面熱量在管道輸送過(guò)程中散失，另一方面高溫高壓的工作狀態(tài)更是對(duì)管道的材質(zhì)、密封、強(qiáng)度等提出了很高的要求，進(jìn)而增加了制造費(fèi)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在反應(yīng)器內(nèi)部降低氣體產(chǎn)物的溫度的同時(shí)對(duì)反應(yīng)物料進(jìn)行加熱，有利于熱量回收利用、降低反應(yīng)器材料要求、降低系統(tǒng)復(fù)雜度的在內(nèi)部進(jìn)行氣體產(chǎn)物熱交換的超臨界反應(yīng)器。
[0007]本實(shí)用新型決其技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]—種在內(nèi)部進(jìn)行氣體產(chǎn)物熱交換的超臨界反應(yīng)器，其特征在于:包括筒體、上端封頭、折流擋板、熱交換裝置及噴燒嘴，筒體上部安裝上端封頭，上端封頭下設(shè)置折流擋板、折熱交換裝置，反應(yīng)器的噴燒嘴自上端封頭穿過(guò)熱交換裝置的中部進(jìn)入筒體的燃燒區(qū)域;所述熱交換裝置包括套筒及盤管，套筒包括最內(nèi)層筒、最外層筒和中間層筒，相鄰兩層筒之間的空間用于容納一層盤管，最內(nèi)層筒和最外層筒的底部封閉連接，最內(nèi)層筒的頂部與折流擋板連接，最外層筒的頂部邊沿與折流擋板之間留有窗口；最內(nèi)層筒與次內(nèi)層筒之間的折流擋板上設(shè)置排氣通道，中間層筒與最內(nèi)層筒、最外層筒一起，在熱交換裝置的內(nèi)部形成一個(gè)相對(duì)封閉的折流氣路。
[0009]所述的最內(nèi)層筒和最外層筒的底部通過(guò)環(huán)形板封閉連接。
[0010]所述的中間層筒分為頂部與折流擋板連接的第一組筒和底部與環(huán)形板連接的第二組筒，且第一組筒和第二組筒交錯(cuò)設(shè)置。
[0011 ]所述的盤管包括一個(gè)或多個(gè)由一條管盤成的雙層盤管，各盤管的入口、出口之間為并聯(lián)關(guān)系。
[0012]所述的最內(nèi)層筒、最外層筒和中間層筒之間通過(guò)連接塊進(jìn)行加強(qiáng)連接。
[0013]所述的最外層筒的底部設(shè)置一個(gè)或多個(gè)冷凝水導(dǎo)流管，所述冷凝水導(dǎo)流管的自由端靠近筒體內(nèi)壁表面。
[0014]在所述的最外層筒、中間層筒上均設(shè)有等壓孔。
[0015]導(dǎo)熱片設(shè)置在最內(nèi)層筒的底部與噴燒嘴的出口段之間。
[0016]上端封頭設(shè)置有與盤管入口連通的液相入口、與盤管出口連通的液相出口，上端封頭還設(shè)置有物料入口及燃料入口。
[0017]所述的盤管的液相出口連接反應(yīng)器的蒸發(fā)壁水進(jìn)口和/或物料預(yù)處理裝置中的熱交換器。
[0018]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為:
[0019]1、本實(shí)用新型的在內(nèi)部進(jìn)行氣體產(chǎn)物熱交換的超臨界反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)部完成超臨界蒸汽與盤管內(nèi)的低溫流體之間的熱交換，可用于對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部溫度進(jìn)行調(diào)整和控制，且低溫流體被加熱成高溫流體，可繼續(xù)作為超臨界蒸發(fā)壁用水或物料的預(yù)處理還可進(jìn)行其他的工業(yè)利用，減少外部熱交換造成的熱量損失，有利于能量回收;且超臨界蒸汽輸出反應(yīng)器時(shí)已經(jīng)呈低溫狀態(tài)，便于對(duì)超臨界蒸汽進(jìn)行后續(xù)處理，降低了管道對(duì)材料的耐高溫、密封要求。
[0020]2、本實(shí)用新型的在內(nèi)部進(jìn)行氣體產(chǎn)物熱交換的超臨界反應(yīng)器，中間層筒與最內(nèi)層筒、最外層筒一起，在熱交換裝置的內(nèi)部形成一個(gè)相對(duì)封閉的連續(xù)的氣路，中間層筒分為頂部與折流擋板連接的第一組筒和底部與環(huán)形板連接的第二組筒，且第一組筒和第二組筒交錯(cuò)設(shè)置，在最小的空間范圍內(nèi)，盡量加大換熱面積，使超臨界蒸汽與盤管內(nèi)的低溫流體之間充分換熱。
[0021]3、本實(shí)用新型的在內(nèi)部進(jìn)行氣體產(chǎn)物熱交換的超臨界反應(yīng)器，最內(nèi)層筒、最外層筒和中間層筒之間通過(guò)間隔的連接塊進(jìn)行加強(qiáng)連接，最內(nèi)層筒和中間層筒的頂部與折流擋板固定，最內(nèi)層筒內(nèi)壁連接噴燒嘴，使熱交換裝置的上下兩端都能夠固定，避免在超臨界蒸汽的流動(dòng)過(guò)程中因沖擊力過(guò)大造成的振動(dòng)。
[0022]4、本實(shí)用新型的在內(nèi)部進(jìn)行氣體產(chǎn)物熱交換的超臨界反應(yīng)器，在外筒周身設(shè)有等壓孔，用以保持熱交換裝置的內(nèi)部壓力與筒體的內(nèi)部壓力相等。
[0023]5、本實(shí)用新型的在內(nèi)部進(jìn)行氣體產(chǎn)物熱交換的超臨界反應(yīng)器，在套筒底部積蓄的水具有保護(hù)噴燒嘴的出口邊緣段的作用，當(dāng)噴燒嘴的出口溫度達(dá)到峰值，熱量通過(guò)導(dǎo)熱片導(dǎo)入套筒底部，通過(guò)底部積蓄的水能夠吸收出口的高溫，保護(hù)噴燒嘴的邊緣段不受高溫腐蝕。
[0024]6、本實(shí)用新型的在內(nèi)部進(jìn)行氣體產(chǎn)物熱交換的超臨界反應(yīng)器，經(jīng)過(guò)盤管外表面冷凝的蒸汽經(jīng)導(dǎo)流管流向蒸發(fā)壁形成薄膜，對(duì)蒸發(fā)壁形成保護(hù)。
[0025]7、本實(shí)用新型的在內(nèi)部進(jìn)行氣體產(chǎn)物熱交換的超臨界反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于加工制造、便于維修更換制造費(fèi)用低、占用空間小。
[0026]8、本實(shí)用新型的在內(nèi)部進(jìn)行氣體產(chǎn)物熱交換的超臨界反應(yīng)器，凝結(jié)的少量液態(tài)水輸出到殼體內(nèi)壁，保護(hù)殼體;冷卻效果好，保證了產(chǎn)物氣體的輸出溫度。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0028]圖2為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的熱交換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0030]1-筒體、2-上端封頭、3-折流擋板、4-熱交換裝置、5-氣相出口、6-冷凝水導(dǎo)流管、7-導(dǎo)熱片、8-套筒、9-盤管、I O-內(nèi)筒、11-中筒、12_外筒、13-噴燒嘴、14-環(huán)形板、15-窗口、16-連接塊、17-等壓孔。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0032]如圖1所示，一種在內(nèi)部進(jìn)行氣體產(chǎn)物熱交換的超臨界反應(yīng)器，它包括筒體1、上端封頭2、折流擋板3和熱交換裝置4，其中筒體I為一密封腔體，頂部由上端封頭2密封，底部設(shè)置有超臨界反應(yīng)的無(wú)機(jī)鹽等產(chǎn)物出口。折流擋板3固定在上端封頭2下方的筒體I內(nèi)，熱交換裝置4固定在折流擋板3的下方，反應(yīng)器的噴燒嘴13自上端封頭I穿過(guò)熱交換裝置4的中部進(jìn)入筒體I的燃燒區(qū)域。上端封頭2上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)氣相出口 5、液相入口和液相出口，除此之外上端封頭2上還設(shè)置用于輸入反應(yīng)物料的物料入口和用于輸入燃料的燃料入口。
[0033]熱交換裝置4包括套筒8和盤管9，套筒8可分為最內(nèi)層筒、最