[发明专利]一种超临界气化装置及方法

说明书

本发明涉及一种超临界气化装置，包括超临界气化炉，超临界气化炉换热装置和具有供物料进行气化反应的炉膛，换热装置和炉膛相连通，换热装置具有供气化前物料输入的物料进口和供气化后物料流出的物料出口，换热装置的物料进口通过炉膛与物料出口相连通，且所述物料进口和物料出口均外露于所述超临界气化炉之外，炉膛上具有供氧化剂输入的氧气喷管和供可燃气输入的燃气喷管，炉膛内氧气与燃气喷管的端口间设置有用以点火的打火装置。本发明还涉及一种超临界气化方法，使得预热系统、超临界水介质加热系统、气化系统等集成起来，以便采取有效的保温措施而更加节能，而且很容易达到超临界气化所需最充分的实现条件。

技术领域

本发明涉及一种气化的装置及方法，具体涉及一种超临界气化装置及方法。

背景技术

物质气化是世界范围内涉及人们生活与生产的重要方式，尤其在能源领域，由于人口大量增长和经济快速发展需要，以煤炭与石油为主的能源产业给地球环境带来不可估量的负面影响，主要表现在碳难以得到良性循环而导致全球气候变暖，进而导致自然灾害频发，同时人们赖以生存的自然环境污染趋于严重恶化，因此煤炭的清洁利用与获得替代石油的清洁能源是人类亟待解决的重大问题。煤炭与农林废弃物在工业生产上进行气化的方法已经很多，但在超临界水环境下进行气化的方法并不多见，本发明即为了提供一种能在能源与环境保护领域彻底解决困惑全人类难题的方法。

超临界水是指当水处于其临界点(374.3℃，22.05MPa)的高温高压状态时，因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水。此时水的液体和气体便没有区别，完全交融在一起呈现为一种新的高温高压状态的液体，被称为超临界水(Supercritical Water，简称SCW)，在此条件下水具有许多独特的性质：具有很好的传质、传热性质。这些特性使得超临界水成为一种优良的反应介质，如烃类等非极性有机物与极性有机物一样可完全与超临界水互溶，氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳等气体也都能以任意比例溶于超临界水中，故可形成单相反应。通常在几秒的反应时间內，即可达99.9％以上的破坏率，可用于处理难分解的有机氯化物、污泥、飞灰中的二噁英及其它危险性有机物质等。无机物尤其是盐类在超临界水中的溶解度很小，几乎可不溶而分离，恢复常温常压后成为一般流体的水溶液，故完全无二次污染之虑。

超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation简称SCWO)法是一极具清洁处理效益的技术，不需后处理设备。另外，当有机物含量超过2％时SCWO过程可以形成自热而不需额外供给热量。这些特性使SCWO与生化处理法、湿式空气氧化法(Wet Air Oxidation,简称WAO)、燃烧法等传统的废水处理技术相比具有其独特的优势，对于传统方法难以处理的废水体系，SCWO已成为一种具有很大潜在优势的环保新技术。超临界水氧化法由美国学者Modell等人于20世纪80年代中期首次提出至今三十多年而不能进入市场，其主要原因是以往的SCWO技术反应系统包括：进料系统、泵、预热器、反应器、冷却器(或热回收系统)、分离器等。局限于物料预热系统、超临界水介质加热系统、氧化剂预热系统与反应器等相互之间的连接太复杂，设备材质要求很高，不仅设备建设与生产运行成本很高，而且也导致整个系统运行很不可靠。

因此，亟需要一种容易达到SCWO法所需最充分的实现条件(温度＞374.3℃；压力＞22.05MPa)同时满足煤炭等物料在超临界水中完成吸热与还原制氢的新气化原理的技术方法和装置。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术的现状，提供一种结构简单合理、方便达到超临界状态、并且转化效率高而操作成本合理的超临界气化装置。

本发明所要解决的第二个技术问题是，提供一种工艺合理实用、高效节能的超临界气化方法，能有效降低操作成本。