[实用新型]一种用于高含盐有机废物无害化处理的超临界水热燃烧装置

说明书

一种用于高含盐有机废物无害化处理的超临界水热燃烧装置，其端盖设置于分体承压壁上端，端盖底部中心处设置有同轴喷嘴基台，端盖与喷嘴基台间巧妙配合构成多个反应物环形空间。燃烧装置内部设置有高温燃烧室，预热过的氧气和辅助燃料在高温燃烧室中发生燃烧，进而在燃烧装置内部引燃有机废物，实现低温有机废物的快速升温燃烧降解，并有效减少了预热过程中的热量消耗并防止该过程中腐蚀及盐沉积的发生。燃烧装置上设置有二级氧气、辅助燃料注入口，以强化反应过程。该装置可使得反应出水及无机盐可以实现在线分离。此外，通过高温出水对蒸发壁水进行预热，有效降低了系统的能耗，防止了蒸发壁水温度过低影响燃烧装置内污染物的有效降解。

技术领域

本发明属于环境保护及化工技术领域，涉及利用超临界水作为反应介质对高浓度难生化降解的含盐有机污染物进行无害化处理过程，特别涉及一种用于高含盐有机废物无害化处理的超临界水热燃烧装置。

背景技术

超临界水是指温度和压力超过其临界点(374.15℃、22.1MPa)的特殊状态的水。其密度与液体相近，比相应常压气体要大100～1000倍；黏度与气体的接近，约为相应液体的1％～10％；扩散系数介于气体和液体之间，为普通液体的10～100倍。超临界水具有较低的介电常数，使得超临界水成为一种良好的溶剂，可以与有机物和氧气以任意比例互溶成为均一相，而无机盐在超临界水中的解离常数和溶解度却很低。同时较低的粘度和较高的扩散系数，使得在超临界水环境中进行的反应具有较高的反应速度和良好的传热特性。

基于上述特点，上世纪80年代，美国的学者Modell提出了超临界水氧化技术。超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，简写为SCWO)是指有机物和氧化剂(一般为过量氧化剂)在SCW中迅速发生均相氧化反应，有机物被彻底分解为H₂O和CO₂的过程。超临界水氧化技术适用范围广泛，可以处理各种工业有机废水和废弃物、城市污水、污水处理厂的过量活性污泥和人类代谢污物，以及消除化学武器的毒物等，具有良好的环保效益、社会效益和经济效益。然而在传统的超临界水氧化工艺中，有机物料在预热系统中被加热至超临界温度，但是由于加热过程中亚临界向超临界状态转变过程缓慢，进而导致预热系统中的盐析出、堵塞和腐蚀问题。

超临界水热燃烧技术指当有机物浓度足够高，并且温度高于其自燃温度的条件下，有可能形成水热火焰，超临界水热燃烧SCWO过程相对于传统的SCWO 过程具有明显的优势。其采用采用水热火焰，可以在数毫秒的反应时间内实现有机物的完全降解，进而可减小燃烧装置的体积。当选择容积式燃烧装置运行水热火焰的SCWO过程时，进口物料在室温的条件下，反应仍可进行，从而避免了预热阶段的堵塞和腐蚀问题。但对于高含盐有机废水，燃烧装置内部仍然会发生腐蚀及盐沉积堵塞现象，具体表现有：

(1)材料腐蚀问题。超临界水环境中，高温、高压、溶解氧以及反应中产生的某些自由基、离子都会加快耐蚀材料的腐蚀速率。

(2)盐沉积问题。常温下水对大多数盐来说是一种优良溶剂，溶解度较大。相反，大部分盐在低密度的超临界水中溶解度极小，从而导致大量沉淀析出，引起燃烧装置进出口管路堵塞，这不仅影响了燃烧装置的正常运行，还会带来潜在的设备隐患。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于高含盐有机废物无害化处理的超临界水热燃烧装置，其利用辅助燃料补给反应热量并通过其产生的活泼自由基完成难降解有机物的高效快速降解。通过在燃烧装置内设置多孔壁实现反应出水与无机盐的在线分离，并通过刮板结构防止无机盐沉积在燃烧装置壁面，螺旋输送结构可实现无机盐的降压输送并进行能量回收。除此之外，该燃烧装置还具备拆装方便，容易装载和更换催化剂，易于检修和维护等特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：