公布日：2024.12.27
申请日：2023.06.27
分类号：F23G7/04(2006.01)I;F23G5/44(2006.01)I;F23G5/50(2006.01)I
摘要
一种处理有机废水装置的进料系统，包括气化炉混合器、蒸汽供给端、烧嘴和管路；按照蒸汽在混合器中的流动方向，混合器依次包括依次包括旋流雾化段、节流雾化段和涡流雾化段，旋流雾化段、节流雾化段和涡流雾化段之间连通；旋流雾化段为腔体I，腔体I内部设置旋流雾化喷嘴，腔体I设置有机废水入口，有机废水入口与旋流雾化喷嘴连通；节流雾化段为腔体II，腔体II包括上段和下段，上段为缩径，下段为扩径；涡流雾化段包括腔体III，腔体III内部设有产生涡流的结构。蒸汽进入旋流雾化段，有机废水进入旋流雾化喷嘴，蒸汽和旋流雾化喷嘴喷出的有机废水，依次经过节流雾化段和涡流雾化段后，由涡流雾化段排出；涡流雾化段排出的蒸汽与有机废水由烧嘴进入气化炉中。
权利要求书
1.一种处理有机废水装置的进料系统，其特征在于，所述处理有机废水的装置为气化炉，所述进料系统包括：混合器、蒸汽供给端、烧嘴和管路；按照蒸汽在混合器中的流动方向，所述混合器依次包括旋流雾化段、节流雾化段和涡流雾化段，所述旋流雾化段、节流雾化段和涡流雾化段之间连通；所述旋流雾化段为腔体I，腔体I内部设有旋流雾化喷嘴，所述腔体I设置有机废水入口，所述有机废水入口与所述旋流雾化喷嘴连通；所述旋流雾化喷嘴内设置旋流雾化器；所述节流雾化段为腔体II，所述腔体II包括上段和下段，上段为缩径段，下段为扩径段；所述涡流雾化段为腔体III，腔体III内部设有产生涡流的结构；所述蒸汽供给端排出的蒸汽由管路I进入旋流雾化段，有机废水经有机废水入口进入旋流雾化喷嘴，蒸汽和旋流雾化喷嘴喷出的有机废水混合后，依次经过节流雾化段和涡流雾化段后，由涡流雾化段排出；涡流雾化段排出的蒸汽与有机废水经管路II由所述烧嘴进入气化炉中。
2.根据权利要求1所述的处理有机废水装置的进料系统，其特征在于，所述产生涡流的结构为腔体III内部从上至下依次设置的若干个十字档杆；优选的，所述十字档杆包括交汇点和四条边，四条边设置在腔体III，四条边的边长相等，交汇点在竖直方向处于同一直线上，所述腔体III的仰视图中若干十字档杆的四条边不重合。
3.根据权利要求1或2所述的处理有机废水装置的进料系统，其特征在于，所述进料系统还包括缓冲罐，缓冲罐内储存有机废水，所述缓冲罐包括缓冲罐出口和缓冲罐回流口，所述缓冲罐出口与所述有机废水入口通过管路III连通。
4.根据权利要求3所述的处理有机废水装置的进料系统，其特征在于，所述进料系统还包括增压泵，所述增压泵设置于管路III，增压泵位于缓冲罐和混合器之间。
5.根据权利要求4所述的处理有机废水装置的进料系统，其特征在于，所述管路III还设置流量调节阀一和切断阀一，所述流量调节阀一位于所述增加泵和所述混合器之间；所述切断阀一位于所述流量调节阀一与所述混合器之间；和/或，所述缓冲罐回流口和所述增加泵之间通过管路IV连通，所述管路IV设置切断阀二。
6.根据权利要求5所述的处理有机废水装置的进料系统，其特征在于，所述缓冲罐包括压力调节阀一和压力调节阀二；和/或，所述缓冲罐还包括安全阀和切断阀三。
7.根据权利要求6所述的处理有机废水装置的进料系统，其特征在于，管路I设置流量调节阀二和切断阀四。
8.一种处理有机废水装置的进料工艺，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的处理有机废水装置的进料系统，包括如下步骤：步骤一：蒸汽供给端的蒸汽进入旋流雾化段，有机废水由有机废水入口进入旋流雾化喷嘴内，有机废水经旋流雾化喷嘴雾化后喷出；步骤二：旋流雾化喷嘴喷出的有机废水与蒸汽共同进入节流雾化段，在节流雾化段，有机废水继续雾化，并与蒸汽混合后形成气雾I，气雾I由节流雾化段排出；步骤三：气雾I进入涡流雾化段，气雾I中的有机废水于涡流雾化段继续雾化，雾化后的有机废水与蒸汽形成气雾II，气雾II由涡流雾化段排出后，经烧嘴进入气化炉中。
9.根据权利要求8所述处理有机废水装置的进料工艺，其特征在于，步骤一中，有机废水由缓冲罐收集后，由缓冲罐出口排出，缓冲罐出口排出的有机废水进入旋流雾化段；优选的，缓冲罐出口排出的有机废水在所述增压泵的作用下进入旋流雾化段；和/或，缓冲罐出口排出的有机废水进入旋流雾化段的过程中通过流量调节阀一控制流量；优选的，缓冲罐出口排出有机废水的流量为0-35t/h，进入气化炉内有机废水的质量与气化炉内投煤量的干基质量比小于等于1:5。
10.根据权利要求9所述的处理有机废水装置的进料工艺，其特征在于，每吨有机废水使用蒸汽的量不少于20m3。
11.根据权利要求10所述的处理有机废水装置的进料工艺，其特征在于，所述蒸汽的流量大于或等于100m3/h。
12.根据权利要求11所述处理有机废水装置的进料工艺，其特征在于，进料系统启动后，先关闭切断阀一，打开切断阀二，增压泵控制有机废水回流至缓冲罐，待增压泵出口压力稳定后，打开切断阀一，关闭切断阀二，增压泵控制有机废水进入旋流雾化段；和/或，关闭进料系统前，先关闭切断阀一，再关闭增加泵。
13.根据权利要求12所述的处理有机废水装置的进料工艺，其特征在于，反应过程中，通过压力调节阀一和压力调节阀二控制缓冲罐内压力；和/或，通过切断阀三控制有机废水是否流入缓冲罐；和/或，通过安全阀的自动泄压功能保证缓冲罐的安全性；和/或，通过调节流量调节阀二来控制进入混合器中蒸汽的流量；和/或，通过切断阀四控制蒸汽是否进入涡流雾化段。
14.一种权利要求要求1-7任一项所述的处理有机废水装置的进料系统或权利要求8-13任一项所述的处理有机废水装置的进料工艺在处理有机废水中的应用，所述有机废水为煤化工装置产生的有机废水或石油化工装置产生的有机废水，优选的，所述有机废水为MTO装置产生的有机废水、PDH装置产生的有机废水和EVA装置产生的有机废水中的一种。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种处理有机废水装置的进料系统及工艺。
第一方面，本发明提出了一种处理有机废水装置的进料系统，处理有机废水的装置为气化炉；
进料系统包括：混合器、蒸汽供给端、烧嘴和管路；蒸汽供给端储存蒸汽；
按照蒸汽在混合器中的流动方向，混合器依次包括旋流雾化段、节流雾化段和涡流雾化段，旋流雾化段、节流雾化段和涡流雾化段之间连通，蒸汽在混合器中依次流经旋流雾化段、节流雾化段和涡流雾化段；具体的，旋流雾化段、节流雾化段和涡流雾化段之间为固定连接或可拆卸连接。
旋流雾化段为腔体I，腔体I内部设置旋流雾化喷嘴，腔体I设置有机废水入口，有机废水入口与旋流雾化喷嘴连通；旋流雾化喷嘴内部设置旋流雾化器。
节流雾化段为腔体II，腔体II包括上段和下段，上段为缩径，下段为扩径；上段的长度短于下段的长度；
涡流雾化段包括腔体III，腔体III内部设有产生涡流的结构；具体的，在涡流雾化段进入流体后，在产生涡流的结构作用下，流体能够在涡流雾化段内产生涡流。
本发明中产生涡流的结构可以为现有技术中产生涡流的结构。
蒸汽供给端排出的蒸汽由管路I进入旋流雾化段，有机废水经有机废水入口进入旋流雾化喷嘴，蒸汽和旋流雾化喷嘴喷出的有机废水混合后，依次经过节流雾化段和涡流雾化段后，由涡流雾化段排出；涡流雾化段排出的蒸汽与有机废水经管路II由烧嘴进入气化炉中。
蒸汽经腔体I顶部进入腔体I内，有机废水经有机废水入口进入旋流雾化喷嘴内，经旋流雾化器第一次雾化后由旋流雾化器喷嘴喷出。
旋流雾化喷嘴喷出的有机废水与蒸汽混合后进入腔体II，在腔体II内于上段缩径节流后形成高速流体，高速流体进入下段，节流后的高速流体在下段迅速扩散，并形成部分负压区，此区域产生强烈湍流，有机废水于此段进一步雾化，并与蒸汽进一步混合后，形成气雾I，气雾I包括有机废水雾滴和蒸汽，气雾I由腔体II排出；
气雾I进入涡流雾化段(腔体III)，有机废水雾滴与蒸汽于涡流雾化段中充分传热传质，有机废水雾滴表面部分有机废水在此阶段被气化，有机废水雾滴直径进一步缩小，有机废水于此段进一步雾化，有机废水和蒸汽形成气雾II，气雾II由腔体III底部排出，腔体III排出的气雾II经烧嘴进入气化炉中。
作为本发明的具体实施方式，产生涡流雾化的结构为腔体III内部从上至下依次设置的若干个十字档杆。本发明中的挡杆可以为能够使流体在腔体III内部产生涡流的其他结构的档杆。
优选的，十字档杆包括交汇点和四条边，四条边设置在腔体III，四条边的边长相等，交汇点在竖直方向处于同一直线上，腔体III的仰视图中若干十字档杆的四条边不重合。
作为本发明的具体实施方式，进料系统还包括缓冲罐，缓冲罐内储存有机废水，缓冲罐包括缓冲罐出口和缓冲罐回流口，缓冲罐出口与有机废水入口通过管路III连通。
具体的，缓冲罐为密封的罐体。
作为本发明的具体实施方式，进料系统还包括增压泵，增压泵设置于管路III，位于缓冲罐和混合器之间。
作为本发明的具体实施方式，烧嘴为复合式烧嘴。
作为本发明的具体实施方式，管路III还设置流量调节阀一和切断阀一，流量调节阀一位于增加泵和混合器之间；切断阀一位于流量调节阀一与混合器之间。
作为本发明的具体实施方式，回流口和增加泵之间通过管路IV连通，管路IV设置切断阀二。
作为本发明的具体实施方式，缓冲罐包括压力调节阀一和压力调节阀二。压力调节阀一和压力调节阀用于调节缓冲罐内的压力。
作为本发明的具体实施方式，缓冲罐还包括安全阀和切断阀三。安全阀具有自动泄压功能，用于保证缓冲罐的安全。切断阀三用于控制上游的有机废水是否进入缓冲管内。
作为本发明的具体实施方式，管路I设置流量调节阀二和切断阀四。流量调节阀二用于调节进入混合器内的气体流量，切断阀四用于控制气体是否进入混合器中。
第二方面本发明提供了一种处理有机废水装置的进料工艺，采用本发明第一方面提供的处理有机废水装置的进料系统，包括如下步骤：
步骤一：蒸汽供给端的蒸汽进入旋流雾化段，有机废水由有机废水入口进入旋流雾化喷嘴内，有机废水经旋流雾化喷嘴雾化后喷出；
步骤二：旋流雾化喷嘴喷出的有机废水与蒸汽共同进入节流雾化段，在节流雾化段，有机废水继续雾化，并与蒸汽混合后形成气雾I，气雾I由节流雾化段排出；
步骤三：气雾I进入涡流雾化段，气雾I中的有机废水于涡流雾化段继续雾化，雾化后的有机废水与蒸汽形成气雾II，气雾II由涡流雾化段排出经烧嘴进入气化炉中。
作为本发明的具体实施方式，步骤一中，有机废水由缓冲罐收集后，由缓冲罐出口排出，缓冲罐出口排出的有机废水进入旋流雾化段。
作为本发明的具体实施方式，缓冲罐出口排出的有机废水在增压泵的作用下进入旋流雾化段。
作为本发明的具体实施方式，步骤一中缓冲罐出口排出的有机废水进入旋流雾化段的过程中通过流量调节阀一控制流量。
作为本发明的具体实施方式，缓冲罐出口排出有机废水的流量为0-35t/h。
作为本发明的具体实施方式，进入气化炉内有机废水的质量与气化炉内投煤量的质量比等于1:5。此质量比为干基质量比。
作为本发明的具体实施方式，进入气化炉内有机废水的质量与气化炉内投煤量的质量比小于1:5。此质量比为干基质量比。
作为本发明的具体实施方式，每吨有机废水使用蒸汽的量大于20m3。
作为本发明的具体实施方式，每吨有机废水使用蒸汽的量等于20m3。
为了保证有机废水的雾化效果，需保证每吨有机废水使用的蒸汽的量不少于20m3。
作为本发明的具体实施方式，蒸汽的流量大于100m3/h。
作为本发明的具体实施方式，蒸汽的流量等于100m3/h。
当混合器内不加入有机废水或者有机废水的量较少时，为保证系统连续运行不受影响，需保证蒸汽的流量大于或等于100m3/h。
作为本发明的具体实施方式，处理有机废水装置的进料系统启动后，先关闭切断阀一，打开切断阀二，增压泵控制有机废水通过回流口回流至缓冲罐，待增压泵出口压力稳定后，打开切断阀一，关闭切断阀二，增压泵控制有机废水进入混合器。
作为本发明的具体实施方式，关闭处理有机废水装置的进料系统前，先关闭切断阀一，再关闭增加泵，实现有机废水添加系统运行独立于气化炉系统。
作为本发明的具体实施方式，反应过程中通过调节压力调节阀一和压力调节阀二控制缓冲罐内压力。
作为本发明的具体实施方式，通过切断阀三控制有机废水是否进入缓冲罐。
作为本发明的具体实施方式，通过安全阀的自动泄压功能保证缓冲罐的安全性。
作为本发明的具体实施方式，通过调节流量调节阀二来控制进入混合器中蒸汽的流量，通过控制气体的流量来调节涡流雾化段排出有机废水的温度。
作为本发明的具体实施方式，通过切断阀四控制气体是否进入混合器。
第三方面，本发明提供了一种本发明第一方面提供的处理有机废水装置的进料系统或本发明第二方面提供的处理有机废水进料工艺在处理有机废水中的应用，有机废水为煤化工产生的有机废水或石油化工产生的有机废水。
优选的，有机废水为MTO装置产生的有机废水、PDH装置产生的有机废水和EVA装置产生的有机废水中的一种。由于MTO装置、PDH装置和EVA装置产生的有机废水热值高、沸点低、挥发性高，采用本发明的处理有机废水装置的进料系统和工艺对其进行处理时，经济效益较好。
MTO装置为甲醇制烯烃装置，PDH装置为丙烷脱氢装置，EVA装置为乙烯-乙酸乙烯酯装置。
因气化炉炉内为同轴受限射流流场结构，存在射流区、回流区，其中回流区较大，强度也较大，有机废水液相进料对原有流场扰动大，颗粒停留时间受影响大，严重时导致部分区域反应不充分，而气相进料可为颗粒停留时间分布优化，为促进煤焦反应创造条件。
有机废液液相低温进料，废液进入气化炉后迅速蒸发，并发生分解反应，其分解区域比煤大，发生时间也更早，最终将导致煤焦二次反应区域下移，降低原反应碳转化率；而有机废液气相高温进料，进入气化炉后直接发生分解反应，大幅减小煤焦二次反应区域下移效应，对原反应碳转化率影响小。
在氧气量、煤流量一定的情况下，因废液转化需吸收热量，降低温度，因此废液加入会导致气化炉温度降低，而气相高温进料比现有技术的液相低温进料对气化炉内温度的反应温度及温度场的影响都要小很多。
基于上述发现，本发明提供了一种能够稳定可靠的将废水送入气化炉的工艺系统和方法，通过对混合器的结构设计，实现有机废水以气体或微小液滴的方式进入气化炉中，使有机废水进入气化炉后对炉内温度场，流场等影响较小，不会影响工艺操作性、产品质量，且无需对现有设备进行改造。
本发明中的处理有机废水装置的进料系统，提供了一种气化炉中有机废水进料方式，通过控制进入混合器中蒸汽的流量来实现有机废水进料温度可控，使其适用于各种工艺及原料的气化炉。
本发明提供的处理有机废水装置的进料系统操作灵活性高，在系统的管路上设置增加泵、切断阀一和切断阀二，操作过程中通过增加泵、切断阀一和切断阀二与缓冲罐和混合器的配合，实现了气化炉中有机废水进料量无最小流量限制，可调范围广，且不会因为有机废水进料量波动影响气化炉运行稳定性。
（发明人：潘怀民;黄习兵;张炜;傅亮;吴妙奇;张伟韬）
