[发明专利]一种内热生成型高温超临界水气化系统及工艺

权利要求书

1.一种内热生成型高温超临界水气化系统，包括超临界压力回热器(1)和内热型超临界水气化反应器(2)，其特征在于，所述内热型超临界水气化反应器(2)中心上部由耐火蓄热材料(7)环绕形成水热火焰区，所述超临界压力回热器(1)的冷流体侧入口接化石燃料或有机废物，冷流体侧出口接物料集输管(12)的入口，物料集输管(12)的出口分为两路，一路经燃烧物料配管(13)接水热火焰区入口处的水热燃烧喷嘴(6)，另一路经气化物料配管(14)接水热火焰区出口处的若干气化物料喷嘴(8)，其中水热燃烧喷嘴(6)还与高压氧化剂供给管路(11)连接，气化物料喷嘴(8)所喷射物料与超临界水热火焰在水热火焰区出口处相遇，实现分子接触式掺混加热；内热型超临界水气化反应器(2)中下部为物料气化反应区。

2.根据权利要求1所述内热生成型高温超临界水气化系统，其特征在于，所述内热型超临界水气化反应器(2)出口接超临界压力回热器(1)热流体侧入口，超临界压力回热器(1)热流体侧出口接高压分离器(3)的入口。

3.根据权利要求1所述内热生成型高温超临界水气化系统，其特征在于，所述水热燃烧喷嘴(6)设置在水热火焰区顶部中央，喷射方向朝下。

4.根据权利要求1或3所述内热生成型高温超临界水气化系统，其特征在于，所述水热火焰区的形状为球形或者椭球型，下部开放为出口，各气化物料喷嘴(8)位于水热火焰区的下部出口附近，安装于内热型超临界水气化反应器(2)的侧面，喷射方向斜向下。

5.根据权利要求1所述内热生成型高温超临界水气化系统，其特征在于，围绕所述内热型超临界水气化反应器(2)的主体壁(9)设置有壁面冷却套(10)，壁面冷却套(10)设有冷却剂进口(15)与冷却剂出口(16)。

6.根据权利要求5所述内热生成型高温超临界水气化系统，其特征在于，所述壁面冷却套(10)的结构为夹套、单层或多层螺旋通道。

7.根据权利要求1所述内热生成型高温超临界水气化系统，其特征在于，所述高压分离器(3)顶部出口接气体分质单元(5)，底部出口接降压-液固分离单元(4)。

8.基于权利要求1所述内热生成型高温超临界水气化系统的内热生成型高温超临界水气化工艺，其特征在于，

在内热型超临界水气化反应器(2)内部通入高温高压的超临界水，待内热型超临界水气化反应器(2)内部温度升高至超临界条件时，化石燃料或有机废物经超临界压力回热器(1)的冷流体侧入口进入，与内热型超临界水气化反应器(2)底部流出的超临界水进行换热；

预热过的化石燃料或有机废物在物料集输管(12)出口一分为二，一股经燃烧物料配管(13)接至水热燃烧喷嘴(6)，一股经气化物料配管(14)与若干气化物料喷嘴(8)接通，化石燃料或有机废物在水热燃烧喷嘴(6)处与预热过的高压氧化剂混合进入内热型超临界水气化反应器(2)顶部的水热火焰区；

化石燃料或有机废物在水热火焰区形成火焰，瞬间放热升温至1000℃以上，气体物化喷嘴(8)所喷射气化物料与超临界水热火焰在水热火焰区下部相遇，从而实现分子接触式掺混加热，保证内热型超临界水气化反应器(2)中下部的物料气化反应区温度不低于700℃。

9.根据权利要求8所述内热生成型高温超临界水气化工艺，其特征在于，所述内热型超临界水气化反应器(2)将反应后的高温高压流体输送至所述超临界压力回热器(1)的热流体侧入口，用于给所述化石燃料或有机废物进行初步换热升温，降温后的所述高压流体经所述超临界压力回热器(1)的热流体侧出口进入高压分离器(3)，高压分离器(3)将高压流体进行气相与液-固相之间的分离。

10.根据权利要求8所述内热生成型高温超临界水气化工艺，其特征在于，在反应过程中，冷却剂经冷却剂进口(15)进入壁面冷却套(10)，并经底部的冷却剂出口(16)流出，流出的高温冷却剂用于余热回收发电，或通过多级设置超临界压力回热器(1)用于补充化石燃料或有机废物的预热热量。