[实用新型]采用波纹管的超临界水氧化法污水处理反应器.

说明书

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。

本实用新型的附图说明如下：