公布日：2024.12.27
申請日：2023.06.27
分類號：F23G7/04(2006.01)I;F23G5/44(2006.01)I;F23G5/50(2006.01)I
摘要
一種處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)，包括氣化爐混合器、蒸汽供給端、燒嘴和管路；按照蒸汽在混合器中的流動方向，混合器依次包括依次包括旋流霧化段、節(jié)流霧化段和渦流霧化段，旋流霧化段、節(jié)流霧化段和渦流霧化段之間連通；旋流霧化段為腔體I，腔體I內(nèi)部設置旋流霧化噴嘴，腔體I設置有機廢水入口，有機廢水入口與旋流霧化噴嘴連通；節(jié)流霧化段為腔體II，腔體II包括上段和下段，上段為縮徑，下段為擴徑；渦流霧化段包括腔體III，腔體III內(nèi)部設有產(chǎn)生渦流的結(jié)構(gòu)。蒸汽進入旋流霧化段，有機廢水進入旋流霧化噴嘴，蒸汽和旋流霧化噴嘴噴出的有機廢水，依次經(jīng)過節(jié)流霧化段和渦流霧化段后，由渦流霧化段排出；渦流霧化段排出的蒸汽與有機廢水由燒嘴進入氣化爐中。
權(quán)利要求書
1.一種處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)，其特征在于，所述處理有機廢水的裝置為氣化爐，所述進料系統(tǒng)包括：混合器、蒸汽供給端、燒嘴和管路；按照蒸汽在混合器中的流動方向，所述混合器依次包括旋流霧化段、節(jié)流霧化段和渦流霧化段，所述旋流霧化段、節(jié)流霧化段和渦流霧化段之間連通；所述旋流霧化段為腔體I，腔體I內(nèi)部設有旋流霧化噴嘴，所述腔體I設置有機廢水入口，所述有機廢水入口與所述旋流霧化噴嘴連通；所述旋流霧化噴嘴內(nèi)設置旋流霧化器；所述節(jié)流霧化段為腔體II，所述腔體II包括上段和下段，上段為縮徑段，下段為擴徑段；所述渦流霧化段為腔體III，腔體III內(nèi)部設有產(chǎn)生渦流的結(jié)構(gòu)；所述蒸汽供給端排出的蒸汽由管路I進入旋流霧化段，有機廢水經(jīng)有機廢水入口進入旋流霧化噴嘴，蒸汽和旋流霧化噴嘴噴出的有機廢水混合后，依次經(jīng)過節(jié)流霧化段和渦流霧化段后，由渦流霧化段排出；渦流霧化段排出的蒸汽與有機廢水經(jīng)管路II由所述燒嘴進入氣化爐中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)，其特征在于，所述產(chǎn)生渦流的結(jié)構(gòu)為腔體III內(nèi)部從上至下依次設置的若干個十字檔桿；優(yōu)選的，所述十字檔桿包括交匯點和四條邊，四條邊設置在腔體III，四條邊的邊長相等，交匯點在豎直方向處于同一直線上，所述腔體III的仰視圖中若干十字檔桿的四條邊不重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)，其特征在于，所述進料系統(tǒng)還包括緩沖罐，緩沖罐內(nèi)儲存有機廢水，所述緩沖罐包括緩沖罐出口和緩沖罐回流口，所述緩沖罐出口與所述有機廢水入口通過管路III連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)，其特征在于，所述進料系統(tǒng)還包括增壓泵，所述增壓泵設置于管路III，增壓泵位于緩沖罐和混合器之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)，其特征在于，所述管路III還設置流量調(diào)節(jié)閥一和切斷閥一，所述流量調(diào)節(jié)閥一位于所述增加泵和所述混合器之間；所述切斷閥一位于所述流量調(diào)節(jié)閥一與所述混合器之間；和/或，所述緩沖罐回流口和所述增加泵之間通過管路IV連通，所述管路IV設置切斷閥二。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)，其特征在于，所述緩沖罐包括壓力調(diào)節(jié)閥一和壓力調(diào)節(jié)閥二；和/或，所述緩沖罐還包括安全閥和切斷閥三。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)，其特征在于，管路I設置流量調(diào)節(jié)閥二和切斷閥四。
8.一種處理有機廢水裝置的進料工藝，其特征在于，采用權(quán)利要求1-7任一項所述的處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)，包括如下步驟：步驟一：蒸汽供給端的蒸汽進入旋流霧化段，有機廢水由有機廢水入口進入旋流霧化噴嘴內(nèi)，有機廢水經(jīng)旋流霧化噴嘴霧化后噴出；步驟二：旋流霧化噴嘴噴出的有機廢水與蒸汽共同進入節(jié)流霧化段，在節(jié)流霧化段，有機廢水繼續(xù)霧化，并與蒸汽混合后形成氣霧I，氣霧I由節(jié)流霧化段排出；步驟三：氣霧I進入渦流霧化段，氣霧I中的有機廢水于渦流霧化段繼續(xù)霧化，霧化后的有機廢水與蒸汽形成氣霧II，氣霧II由渦流霧化段排出后，經(jīng)燒嘴進入氣化爐中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述處理有機廢水裝置的進料工藝，其特征在于，步驟一中，有機廢水由緩沖罐收集后，由緩沖罐出口排出，緩沖罐出口排出的有機廢水進入旋流霧化段；優(yōu)選的，緩沖罐出口排出的有機廢水在所述增壓泵的作用下進入旋流霧化段；和/或，緩沖罐出口排出的有機廢水進入旋流霧化段的過程中通過流量調(diào)節(jié)閥一控制流量；優(yōu)選的，緩沖罐出口排出有機廢水的流量為0-35t/h，進入氣化爐內(nèi)有機廢水的質(zhì)量與氣化爐內(nèi)投煤量的干基質(zhì)量比小于等于1:5。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的處理有機廢水裝置的進料工藝，其特征在于，每噸有機廢水使用蒸汽的量不少于20m3。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的處理有機廢水裝置的進料工藝，其特征在于，所述蒸汽的流量大于或等于100m3/h。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述處理有機廢水裝置的進料工藝，其特征在于，進料系統(tǒng)啟動后，先關(guān)閉切斷閥一，打開切斷閥二，增壓泵控制有機廢水回流至緩沖罐，待增壓泵出口壓力穩(wěn)定后，打開切斷閥一，關(guān)閉切斷閥二，增壓泵控制有機廢水進入旋流霧化段；和/或，關(guān)閉進料系統(tǒng)前，先關(guān)閉切斷閥一，再關(guān)閉增加泵。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的處理有機廢水裝置的進料工藝，其特征在于，反應過程中，通過壓力調(diào)節(jié)閥一和壓力調(diào)節(jié)閥二控制緩沖罐內(nèi)壓力；和/或，通過切斷閥三控制有機廢水是否流入緩沖罐；和/或，通過安全閥的自動泄壓功能保證緩沖罐的安全性；和/或，通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥二來控制進入混合器中蒸汽的流量；和/或，通過切斷閥四控制蒸汽是否進入渦流霧化段。
14.一種權(quán)利要求要求1-7任一項所述的處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)或權(quán)利要求8-13任一項所述的處理有機廢水裝置的進料工藝在處理有機廢水中的應用，所述有機廢水為煤化工裝置產(chǎn)生的有機廢水或石油化工裝置產(chǎn)生的有機廢水，優(yōu)選的，所述有機廢水為MTO裝置產(chǎn)生的有機廢水、PDH裝置產(chǎn)生的有機廢水和EVA裝置產(chǎn)生的有機廢水中的一種。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提出了一種處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)及工藝。
第一方面，本發(fā)明提出了一種處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)，處理有機廢水的裝置為氣化爐；
進料系統(tǒng)包括：混合器、蒸汽供給端、燒嘴和管路；蒸汽供給端儲存蒸汽；
按照蒸汽在混合器中的流動方向，混合器依次包括旋流霧化段、節(jié)流霧化段和渦流霧化段，旋流霧化段、節(jié)流霧化段和渦流霧化段之間連通，蒸汽在混合器中依次流經(jīng)旋流霧化段、節(jié)流霧化段和渦流霧化段；具體的，旋流霧化段、節(jié)流霧化段和渦流霧化段之間為固定連接或可拆卸連接。
旋流霧化段為腔體I，腔體I內(nèi)部設置旋流霧化噴嘴，腔體I設置有機廢水入口，有機廢水入口與旋流霧化噴嘴連通；旋流霧化噴嘴內(nèi)部設置旋流霧化器。
節(jié)流霧化段為腔體II，腔體II包括上段和下段，上段為縮徑，下段為擴徑；上段的長度短于下段的長度；
渦流霧化段包括腔體III，腔體III內(nèi)部設有產(chǎn)生渦流的結(jié)構(gòu)；具體的，在渦流霧化段進入流體后，在產(chǎn)生渦流的結(jié)構(gòu)作用下，流體能夠在渦流霧化段內(nèi)產(chǎn)生渦流。
本發(fā)明中產(chǎn)生渦流的結(jié)構(gòu)可以為現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生渦流的結(jié)構(gòu)。
蒸汽供給端排出的蒸汽由管路I進入旋流霧化段，有機廢水經(jīng)有機廢水入口進入旋流霧化噴嘴，蒸汽和旋流霧化噴嘴噴出的有機廢水混合后，依次經(jīng)過節(jié)流霧化段和渦流霧化段后，由渦流霧化段排出；渦流霧化段排出的蒸汽與有機廢水經(jīng)管路II由燒嘴進入氣化爐中。
蒸汽經(jīng)腔體I頂部進入腔體I內(nèi)，有機廢水經(jīng)有機廢水入口進入旋流霧化噴嘴內(nèi)，經(jīng)旋流霧化器第一次霧化后由旋流霧化器噴嘴噴出。
旋流霧化噴嘴噴出的有機廢水與蒸汽混合后進入腔體II，在腔體II內(nèi)于上段縮徑節(jié)流后形成高速流體，高速流體進入下段，節(jié)流后的高速流體在下段迅速擴散，并形成部分負壓區(qū)，此區(qū)域產(chǎn)生強烈湍流，有機廢水于此段進一步霧化，并與蒸汽進一步混合后，形成氣霧I，氣霧I包括有機廢水霧滴和蒸汽，氣霧I由腔體II排出；
氣霧I進入渦流霧化段(腔體III)，有機廢水霧滴與蒸汽于渦流霧化段中充分傳熱傳質(zhì)，有機廢水霧滴表面部分有機廢水在此階段被氣化，有機廢水霧滴直徑進一步縮小，有機廢水于此段進一步霧化，有機廢水和蒸汽形成氣霧II，氣霧II由腔體III底部排出，腔體III排出的氣霧II經(jīng)燒嘴進入氣化爐中。
作為本發(fā)明的具體實施方式，產(chǎn)生渦流霧化的結(jié)構(gòu)為腔體III內(nèi)部從上至下依次設置的若干個十字檔桿。本發(fā)明中的擋桿可以為能夠使流體在腔體III內(nèi)部產(chǎn)生渦流的其他結(jié)構(gòu)的檔桿。
優(yōu)選的，十字檔桿包括交匯點和四條邊，四條邊設置在腔體III，四條邊的邊長相等，交匯點在豎直方向處于同一直線上，腔體III的仰視圖中若干十字檔桿的四條邊不重合。
作為本發(fā)明的具體實施方式，進料系統(tǒng)還包括緩沖罐，緩沖罐內(nèi)儲存有機廢水，緩沖罐包括緩沖罐出口和緩沖罐回流口，緩沖罐出口與有機廢水入口通過管路III連通。
具體的，緩沖罐為密封的罐體。
作為本發(fā)明的具體實施方式，進料系統(tǒng)還包括增壓泵，增壓泵設置于管路III，位于緩沖罐和混合器之間。
作為本發(fā)明的具體實施方式，燒嘴為復合式燒嘴。
作為本發(fā)明的具體實施方式，管路III還設置流量調(diào)節(jié)閥一和切斷閥一，流量調(diào)節(jié)閥一位于增加泵和混合器之間；切斷閥一位于流量調(diào)節(jié)閥一與混合器之間。
作為本發(fā)明的具體實施方式，回流口和增加泵之間通過管路IV連通，管路IV設置切斷閥二。
作為本發(fā)明的具體實施方式，緩沖罐包括壓力調(diào)節(jié)閥一和壓力調(diào)節(jié)閥二。壓力調(diào)節(jié)閥一和壓力調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)緩沖罐內(nèi)的壓力。
作為本發(fā)明的具體實施方式，緩沖罐還包括安全閥和切斷閥三。安全閥具有自動泄壓功能，用于保證緩沖罐的安全。切斷閥三用于控制上游的有機廢水是否進入緩沖管內(nèi)。
作為本發(fā)明的具體實施方式，管路I設置流量調(diào)節(jié)閥二和切斷閥四。流量調(diào)節(jié)閥二用于調(diào)節(jié)進入混合器內(nèi)的氣體流量，切斷閥四用于控制氣體是否進入混合器中。
第二方面本發(fā)明提供了一種處理有機廢水裝置的進料工藝，采用本發(fā)明第一方面提供的處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)，包括如下步驟：
步驟一：蒸汽供給端的蒸汽進入旋流霧化段，有機廢水由有機廢水入口進入旋流霧化噴嘴內(nèi)，有機廢水經(jīng)旋流霧化噴嘴霧化后噴出；
步驟二：旋流霧化噴嘴噴出的有機廢水與蒸汽共同進入節(jié)流霧化段，在節(jié)流霧化段，有機廢水繼續(xù)霧化，并與蒸汽混合后形成氣霧I，氣霧I由節(jié)流霧化段排出；
步驟三：氣霧I進入渦流霧化段，氣霧I中的有機廢水于渦流霧化段繼續(xù)霧化，霧化后的有機廢水與蒸汽形成氣霧II，氣霧II由渦流霧化段排出經(jīng)燒嘴進入氣化爐中。
作為本發(fā)明的具體實施方式，步驟一中，有機廢水由緩沖罐收集后，由緩沖罐出口排出，緩沖罐出口排出的有機廢水進入旋流霧化段。
作為本發(fā)明的具體實施方式，緩沖罐出口排出的有機廢水在增壓泵的作用下進入旋流霧化段。
作為本發(fā)明的具體實施方式，步驟一中緩沖罐出口排出的有機廢水進入旋流霧化段的過程中通過流量調(diào)節(jié)閥一控制流量。
作為本發(fā)明的具體實施方式，緩沖罐出口排出有機廢水的流量為0-35t/h。
作為本發(fā)明的具體實施方式，進入氣化爐內(nèi)有機廢水的質(zhì)量與氣化爐內(nèi)投煤量的質(zhì)量比等于1:5。此質(zhì)量比為干基質(zhì)量比。
作為本發(fā)明的具體實施方式，進入氣化爐內(nèi)有機廢水的質(zhì)量與氣化爐內(nèi)投煤量的質(zhì)量比小于1:5。此質(zhì)量比為干基質(zhì)量比。
作為本發(fā)明的具體實施方式，每噸有機廢水使用蒸汽的量大于20m3。
作為本發(fā)明的具體實施方式，每噸有機廢水使用蒸汽的量等于20m3。
為了保證有機廢水的霧化效果，需保證每噸有機廢水使用的蒸汽的量不少于20m3。
作為本發(fā)明的具體實施方式，蒸汽的流量大于100m3/h。
作為本發(fā)明的具體實施方式，蒸汽的流量等于100m3/h。
當混合器內(nèi)不加入有機廢水或者有機廢水的量較少時，為保證系統(tǒng)連續(xù)運行不受影響，需保證蒸汽的流量大于或等于100m3/h。
作為本發(fā)明的具體實施方式，處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)啟動后，先關(guān)閉切斷閥一，打開切斷閥二，增壓泵控制有機廢水通過回流口回流至緩沖罐，待增壓泵出口壓力穩(wěn)定后，打開切斷閥一，關(guān)閉切斷閥二，增壓泵控制有機廢水進入混合器。
作為本發(fā)明的具體實施方式，關(guān)閉處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)前，先關(guān)閉切斷閥一，再關(guān)閉增加泵，實現(xiàn)有機廢水添加系統(tǒng)運行獨立于氣化爐系統(tǒng)。
作為本發(fā)明的具體實施方式，反應過程中通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥一和壓力調(diào)節(jié)閥二控制緩沖罐內(nèi)壓力。
作為本發(fā)明的具體實施方式，通過切斷閥三控制有機廢水是否進入緩沖罐。
作為本發(fā)明的具體實施方式，通過安全閥的自動泄壓功能保證緩沖罐的安全性。
作為本發(fā)明的具體實施方式，通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥二來控制進入混合器中蒸汽的流量，通過控制氣體的流量來調(diào)節(jié)渦流霧化段排出有機廢水的溫度。
作為本發(fā)明的具體實施方式，通過切斷閥四控制氣體是否進入混合器。
第三方面，本發(fā)明提供了一種本發(fā)明第一方面提供的處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)或本發(fā)明第二方面提供的處理有機廢水進料工藝在處理有機廢水中的應用，有機廢水為煤化工產(chǎn)生的有機廢水或石油化工產(chǎn)生的有機廢水。
優(yōu)選的，有機廢水為MTO裝置產(chǎn)生的有機廢水、PDH裝置產(chǎn)生的有機廢水和EVA裝置產(chǎn)生的有機廢水中的一種。由于MTO裝置、PDH裝置和EVA裝置產(chǎn)生的有機廢水熱值高、沸點低、揮發(fā)性高，采用本發(fā)明的處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)和工藝對其進行處理時，經(jīng)濟效益較好。
MTO裝置為甲醇制烯烴裝置，PDH裝置為丙烷脫氫裝置，EVA裝置為乙烯-乙酸乙烯酯裝置。
因氣化爐爐內(nèi)為同軸受限射流流場結(jié)構(gòu)，存在射流區(qū)、回流區(qū)，其中回流區(qū)較大，強度也較大，有機廢水液相進料對原有流場擾動大，顆粒停留時間受影響大，嚴重時導致部分區(qū)域反應不充分，而氣相進料可為顆粒停留時間分布優(yōu)化，為促進煤焦反應創(chuàng)造條件。
有機廢液液相低溫進料，廢液進入氣化爐后迅速蒸發(fā)，并發(fā)生分解反應，其分解區(qū)域比煤大，發(fā)生時間也更早，最終將導致煤焦二次反應區(qū)域下移，降低原反應碳轉(zhuǎn)化率；而有機廢液氣相高溫進料，進入氣化爐后直接發(fā)生分解反應，大幅減小煤焦二次反應區(qū)域下移效應，對原反應碳轉(zhuǎn)化率影響小。
在氧氣量、煤流量一定的情況下，因廢液轉(zhuǎn)化需吸收熱量，降低溫度，因此廢液加入會導致氣化爐溫度降低，而氣相高溫進料比現(xiàn)有技術(shù)的液相低溫進料對氣化爐內(nèi)溫度的反應溫度及溫度場的影響都要小很多。
基于上述發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供了一種能夠穩(wěn)定可靠的將廢水送入氣化爐的工藝系統(tǒng)和方法，通過對混合器的結(jié)構(gòu)設計，實現(xiàn)有機廢水以氣體或微小液滴的方式進入氣化爐中，使有機廢水進入氣化爐后對爐內(nèi)溫度場，流場等影響較小，不會影響工藝操作性、產(chǎn)品質(zhì)量，且無需對現(xiàn)有設備進行改造。
本發(fā)明中的處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)，提供了一種氣化爐中有機廢水進料方式，通過控制進入混合器中蒸汽的流量來實現(xiàn)有機廢水進料溫度可控，使其適用于各種工藝及原料的氣化爐。
本發(fā)明提供的處理有機廢水裝置的進料系統(tǒng)操作靈活性高，在系統(tǒng)的管路上設置增加泵、切斷閥一和切斷閥二，操作過程中通過增加泵、切斷閥一和切斷閥二與緩沖罐和混合器的配合，實現(xiàn)了氣化爐中有機廢水進料量無最小流量限制，可調(diào)范圍廣，且不會因為有機廢水進料量波動影響氣化爐運行穩(wěn)定性。
（發(fā)明人：潘懷民;黃習兵;張煒;傅亮;吳妙奇;張偉韜）
