申请日2000.12.29
公开(公告)日2001.11.28
IPC分类号C02F1/72
摘要
本实用新型涉及了一种超临界水氧化法污水处理反应器,本实用新型由承压部件、密封件、反应区、污水入口及洁净水出口等组成,其特征在于在反应器内部设置有超临界反应区,亚临界氧逸出区和固、液、气分离区;于超临界反应区设置数根用于承载超临界反应流体的波纹管,且在其外充满洁净水;在反应器的上端设有一内置式喷嘴。本实用新型具有制造成本低,拆装便捷,耐腐蚀、防垢,安全等优点。
権利要求書
1、一种采用波纹管的超临界水氧化法污水处理反应器，由承压部 件、密封件、反应区、污水入口及洁净水出口等组成，其特征在 于在反应器内部设置有超临界反应区，亚临界氧逸出区和固、液、 气分离区;于超临界反应区设置数根用于承载超临界反应流体的 波纹管，且在其外充满洁净水;在反应器的上端设有一内置式喷 嘴。
2、根据权利要求1所述的采用波纹管的超临界水氧化法污水处理反 应器，其特征在于所述作为承载超临界反应流体的反应区套管的 波纹管采用三根波纹管平行放置，波纹管两两相切，三根波纹管 夹角互为120°的波纹管，其波纹管采用较薄的特殊金属材料制 造。
3、根据权利要求1或2所述的采用波纹管的超临界水氧化法污水处 理反应器，其特征在于作为加温用的三根中温热管，放置在任意 两根波纹管和钛制隔离罩相切形成的空间内，在三根波纹管相切 形成的中间区域内设置了热电偶测温装置。
4、根据权利要求1所述的采用波纹管的超临界水氧化法污水处理反 应器，其特征在于所述的喷嘴内部为双环状框体，并预留空间形 成静压箱。
5、根据权利要求1或4所述的采用波纹管的超临界水氧化法污水 处 理反应器，其特征在于喷嘴采用环状和多点状喷雾区开口结构。
6、根据权利要求1所述的采用波纹管的超临界水氧化法污水处理反 应器，其特征在于：在反应器上端法兰处，通过喷嘴中心位置设 有一较细的承压热电偶套管，其内壁为钢材，外壁为钛材，热电 偶插入其中。
7、根据权利要求1所述的采用波纹管的超临界水氧化法污水处理反 应器，其特征在于在反应器外壳和波纹管区之间设有AI2O3陶瓷 管状隔热层，在陶瓷管内壁设有钛制隔离罩，并在Al2O3陶瓷管 外壁，设置有间距以流通冷却水。
8、根据权利要求7所述的采用波纹管的超临界水氧化法污水处理反 应器，其特征在于Al2O3陶瓷管外壁和外壳承压钢管之间通入高 压循环冷却水，由一管状金属隔层和反应出水隔开。
9、根据权利要求1所述的采用波纹管的超临界水氧化法污水处理反 应器，其特征在于的反应器用较细的、普通的不锈钢制厚壁铜管， 用较薄的的钛制或镍基超合金耐腐蚀金属制作反应器内衬。
说明书
采用波纹管的超临界水氧化法污水处理反应器
本实用新型涉及了一种超临界水氧化法污水处理反应器，特别适 用于采用波纹管的超临界水氧化法污水处理反应器。
超临界水氧化法污水处理技术是近年来受到高度关注的一种处理 有机废物和废水的极具优势的技术，具有反应速度快，反应完全和无 二次污染等特点。几乎可用于处理各种浓度的有机废水。但其苛刻的 反应条件(T>374℃,P>22.1Mpa)，对金属具有较强的腐蚀性，对 设备材质有较高要求，使得超临界水中材料的防腐技术成为该技术发 展的一个关键问题。由于属于高温高压技术，如果设备的建造全部使 用特殊材质金属，将引起投资成本的急剧上升，为降低本同时为满足 超临界氧化反应的需求，反应器需要采用特殊的选材、设计和制作技 术。为此研究和了解材料在该环境下的腐蚀行为成为工程设计的重要 步骤。超临界水氧化反应处于特殊的高温高压和高氧浓度状态。当 Na+、H+、CI-、F-、NH+4等离子出现时腐蚀更为严重。一些国际研究机 构针对可能用于反应器的材料，如：不锈钢、镍基超合金、钛及钛合 金、铂及铂合金、陶瓷等做了大量相关的基础研究工作。当前，国际 上投入了越来越多的人力和物力致力于本技术的发展，许多的科学研 究和工程技术侧重于各种各样设计方式的超临界反应器的开发，以设 法解决高温高压下设备材质的腐蚀和结垢问题以及其它工艺问题，但 其中有相当数量仅是一种设想，不仅难以加工、建造，而且也存在一 定的科学问题。目前国际上发展得最成熟、考虑得最为周全的反应器 设计方法是采用了所谓发散或发汗冷却技术形成保护性水膜，将反应 容器的内壁与主反应区的高温腐蚀环境相隔离开，减轻超临界流体对 高压容器管壁的腐蚀和结垢，实际上这是起源于一种燃气涡轮机燃烧 室防高温腐蚀设计的技术，并已用在一些实际的中试设备中，但其需 要高达7层具有一定分布规律的交错开孔结构的金属材料紧密偶合来 满足水膜成型和压力平衡，以形成水冷壁，无疑增加了加工难度和制 造成本，特别是如果发汗冷却孔分布规律和反应器内部流体力学特征 不一致，或者加工造成偏差，或者反应区工况发生改变，将会在其水 冷壁不同位置出现水膜断流或分布起伏，造成局部过热和结垢，形成 恶性循环，很可能使外围承压部件温度过高而引起危险。
本实用新型为此提供了一种避免上述种种问题的用于超临界水 氧化反应的反应器。
本实用新型的目的是通过如下技术方案来实现的：本实用新型 由承压部件、密封件、反应区、污水入口及洁净水出口等组成，其特 征在于在反应器内部设置有超临界反应区，亚临界氧逸出区和固、液、 气分离区;于超临界反应区设置数根用于承载超临界反应流体的波纹 管，且在其外充满洁净水;在反应器的上端设有一内置式喷嘴。
本实用新型还可以把作为承载超临界反应流体的反应区套管的 波纹管采用三根波纹管平行放置，波纹管两两相切，三根波纹管夹角 互为120°的波纹管，其波纹管采用较薄的特殊金属材料制造。作为 加温用的三根中温热管，放置在任意两根波纹管和钛制隔离罩相切形 成的空间内，在三根波纹管相切形成的中间区域内设置了热电偶测温 装置。
本实用新型所述的喷嘴内部为双环状框体，并预留空间形成静压 箱。喷嘴采用环状和多点状喷雾区开口结构。
本实用新型在反应器上端法兰处，通过喷嘴中心位置设有一较细 的承压热电偶套管，其内壁为钢材，外壁为钛材，热电偶插入其中。
本实用新型反应器外壳和波纹管区之间设有AI2O3陶瓷管状隔热 层，在陶瓷管内壁设有钛制隔离罩，并在AI2O3陶瓷管外壁，设置有 间距以流通冷却水。AI2O3陶瓷管外壁和外壳承压钢管之间通入高压 循环冷却水，由一管状金属隔层和反应出水隔开。数根波纹管之间形 成的间隙，充满A1203陶瓷管内壁钛制隔离罩内的空间。
本实用新型反应器用较细的、普通的不锈钢制厚壁铜管，用较 薄的的钛制或镍基超合金耐腐蚀金属制作反应器内衬。反应后的处于 亚临界的高温高压洁净水，从亚临界区底端返回。
本实用新型充分利用了波纹管的特点，即：1.流体在其中形成 紊流，阻碍边界层形成，使传热性能大大提高，一般传热系数比光管 提高一倍以上;2.由于两侧面形成素流，不容易在表面上沉积污垢， 具有一定的自清洁能力;3.波纹管本身能承受热变形，吸收热应力。
本实用新型与现有技术相比具有制造成本低，拆装便捷，耐腐蚀、 防垢，安全等优点。
