本發(fā)明涉及化工，具體涉及一種高溫處理有機(jī)廢水裝置的進(jìn)料系統(tǒng)及工藝。

背景技術(shù)：

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平有了顯著的提高，與此同時(shí)，城市生活污水、化工廢水、廢液的產(chǎn)量也急劇的上升。我國每年石油化工、冶金、造紙、制革、發(fā)酵釀造、制藥、紡織印染工業(yè)等產(chǎn)生數(shù)以萬噸的有機(jī)廢液。這些行業(yè)排出的有機(jī)廢液，不僅數(shù)量多、濃度高，有些還含有有毒有害物質(zhì)，對(duì)我們的居住環(huán)境和生態(tài)都提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

2、有機(jī)廢液中存在大量有機(jī)類污染物，因其分子中含有較多的碳、氫元素，將其視作一種潛在資源，而不是簡單地作為一種污染廢棄物處理，是一種資源和生態(tài)和諧的新理念。利用其作為一些化工產(chǎn)品的原料，既有效利用了有機(jī)污染物，從源頭上阻止了污染物的危害，又能通過生產(chǎn)化學(xué)品，產(chǎn)生新的盈利模式，將是未來有機(jī)廢液最為環(huán)保和有效的治理和利用方式。

3、高濃度有機(jī)廢液資源化是指對(duì)廢水中殘留的有價(jià)值組分進(jìn)行再利用或者將廢水處理后進(jìn)行水資源的再利用。為此，國內(nèi)外環(huán)保工作者根據(jù)有機(jī)廢液的特性，開發(fā)出許多高濃度有機(jī)廢液的資源化利用技術(shù)，取得了良好效果。主要分為如下3類：(1)氧化、生化處理法；(2)焚燒處理；(3)廢液、廢水煤漿燃燒或氣化。

4、氧化、生化處理法，生化處理方式中有機(jī)廢水中的有毒有害物質(zhì)易造成生化菌失活，需配套建設(shè)物理以及化學(xué)預(yù)處理裝置方能確保生化處理效率，且生化處理方式僅適用于處理低濃度有機(jī)廢水。

5、焚燒處理是指在焚燒爐的燃燒室內(nèi)，通過可控高溫化學(xué)反應(yīng)破壞廢水中各種有害物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，將廢水中的有機(jī)物氧化成co、h2o等無害物質(zhì)，適用于處理高濃度有機(jī)廢水。但有機(jī)廢水焚燒產(chǎn)生的尾氣主要成分為蒸汽、煙塵、so2、no2等，為確保尾氣達(dá)標(biāo)排放，需配套建設(shè)急冷、脫硫、脫硝等附屬裝置，投資大、運(yùn)行成本高、收益低是制約焚燒處理有機(jī)廢水技術(shù)推廣應(yīng)用的主要因素。

6、氣流床氣化技術(shù)的核心氣化爐內(nèi)火焰溫度一般在2000℃，在此高溫下，有機(jī)物將分解燃燒為無機(jī)氣體。氣流床氣化處理廢液中的有機(jī)物有先天優(yōu)勢(shì)，同時(shí)廢液中的有機(jī)物等有害物質(zhì)在氣化爐內(nèi)能發(fā)生氣化反應(yīng)，生成合成氣。但目前我國氣流床技術(shù)種類多，原料復(fù)雜，對(duì)已有氣流床氣化裝置進(jìn)行摻燒有機(jī)廢水改造不僅受到氣化爐設(shè)備結(jié)構(gòu)限制，還受到氣化原料性質(zhì)限制，改造投資高、工程量大制約了氣流床氣化處理有機(jī)廢水技術(shù)推廣應(yīng)用。

7、現(xiàn)有技術(shù)中存在的高溫處理有機(jī)廢水裝置的進(jìn)料系統(tǒng)和工藝主要有，中國專利申請(qǐng)(cn107189820a)公開的一種粉煤摻燒高濃度有機(jī)廢水復(fù)合型氣化燃燒器及工藝方法，工藝方法為粉煤和有機(jī)廢水由輸送管線送到燃燒器，通過對(duì)燃燒器點(diǎn)火槍單獨(dú)外設(shè)，燃燒器粉煤進(jìn)料與廢水摻燒設(shè)置為各自獨(dú)立的通道，點(diǎn)火、開工馳放氣為同一通道，有機(jī)廢水氧氣與開工氧氣為同一通道，并將粉煤通道設(shè)置在燃燒器外圈等氣化爐結(jié)構(gòu)改進(jìn)實(shí)現(xiàn)粉煤氣化中的有機(jī)廢水摻燒工藝。

8、中國專利申請(qǐng)(cn113266836a)公開的一種處理有機(jī)廢液的氣化爐進(jìn)料工藝，其有機(jī)廢液進(jìn)料系統(tǒng)包括有機(jī)廢液緩沖罐、有機(jī)廢液給料泵和廢液燒嘴。

9、中國專利申請(qǐng)(cn112226248a)公開的一種粉煤氣化裝置及其摻燒有機(jī)廢水的工藝方法，氣化爐上設(shè)有能夠安裝點(diǎn)火燒嘴的接口，粉煤氣化裝置還包括廢水噴嘴，廢水噴嘴也能夠安裝到接口上。該接口原本的功能是用于安裝點(diǎn)火燒嘴，現(xiàn)在用于安裝廢水噴嘴，無需對(duì)氣化爐進(jìn)行改造，無需在氣化爐上設(shè)置專門的廢液進(jìn)口，如此充分利用氣化爐原有的接口，與新增的廢水噴嘴結(jié)合以將廢水霧化處理。

10、現(xiàn)有技術(shù)中的有機(jī)廢水摻燒工藝還是存在以下問題：

11、(1)有機(jī)廢水進(jìn)料溫度可調(diào)范圍窄，且均難以達(dá)到300℃以上，對(duì)于重質(zhì)油氣化燒嘴，低溫流體會(huì)降低燒嘴溫度，溫度降低將導(dǎo)致重質(zhì)油粘度大幅增加，將導(dǎo)致燒嘴壓差過大，嚴(yán)重時(shí)將影響裝置運(yùn)行，目前已有有機(jī)廢水添加技術(shù)將受到氣化原料產(chǎn)生限制；

12、(2)有機(jī)廢水進(jìn)料流量可調(diào)范圍窄，因有機(jī)廢水通過噴嘴直接噴入氣化爐，進(jìn)料需要保證最小流量的廢水在廢水噴嘴中霧化，但有機(jī)廢水一般為化工廠三廢，而非產(chǎn)品，且部分有機(jī)反應(yīng)釜操作為間歇操作，流量波動(dòng)較大，目前已有有機(jī)廢水添加技術(shù)難以適應(yīng)過大的流量波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)廢水燒嘴需頻繁啟停；

13、(3)低溫液體通過液相直接噴入氣化爐，對(duì)氣化爐內(nèi)溫度場，流場影響均較大，此加入方式穩(wěn)定性較差，為減小對(duì)裝置長周期運(yùn)行及產(chǎn)品質(zhì)量的影響，均需設(shè)置單獨(dú)的廢水噴嘴以減少對(duì)氣化爐內(nèi)流場的影響，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜，一定程度上提高了裝置造價(jià)，部分技術(shù)甚至需要對(duì)氣化爐進(jìn)行改造以優(yōu)化爐內(nèi)溫度場、流場。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、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(jī)廢水裝置的進(jìn)料系統(tǒng)及工藝。

2、第一方面，本發(fā)明提出了一種處理有機(jī)廢水裝置的進(jìn)料系統(tǒng)，處理有機(jī)廢水的裝置為氣化爐；

3、進(jìn)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(chǔ)存蒸汽；

4、按照蒸汽在混合器中的流動(dòng)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。

5、旋流霧化段為腔體i，腔體i內(nèi)部設(shè)置旋流霧化噴嘴，腔體i設(shè)置有機(jī)廢水入口，有機(jī)廢水入口與旋流霧化噴嘴連通；旋流霧化噴嘴內(nèi)部設(shè)置旋流霧化器。

6、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(kuò)徑；上段的長度短于下段的長度；

7、渦流霧化段包括腔體iii，腔體iii內(nèi)部設(shè)有產(chǎn)生渦流的結(jié)構(gòu)；具體的，在渦流霧化段進(jìn)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。

8、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)。

9、蒸汽供給端排出的蒸汽由管路i進(jìn)入旋流霧化段，有機(jī)廢水經(jīng)有機(jī)廢水入口進(jìn)入旋流霧化噴嘴，蒸汽和旋流霧化噴嘴噴出的有機(jī)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(jī)廢水經(jīng)管路ii由燒嘴進(jìn)入氣化爐中。

10、蒸汽經(jīng)腔體i頂部進(jìn)入腔體i內(nèi)，有機(jī)廢水經(jīng)有機(jī)廢水入口進(jìn)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。

11、旋流霧化噴嘴噴出的有機(jī)廢水與蒸汽混合后進(jìn)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(jìn)入下段，節(jié)流后的高速流體在下段迅速擴(kuò)散，并形成部分負(fù)壓區(qū)，此區(qū)域產(chǎn)生強(qiáng)烈湍流，有機(jī)廢水于此段進(jìn)一步霧化，并與蒸汽進(jìn)一步混合后，形成氣霧i，氣霧i包括有機(jī)廢水霧滴和蒸汽，氣霧i由腔體ii排出；

12、氣霧i進(jìn)入渦流霧化段(腔體iii)，有機(jī)廢水霧滴與蒸汽于渦流霧化段中充分傳熱傳質(zhì)，有機(jī)廢水霧滴表面部分有機(jī)廢水在此階段被氣化，有機(jī)廢水霧滴直徑進(jìn)一步縮小，有機(jī)廢水于此段進(jìn)一步霧化，有機(jī)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(jìn)入氣化爐中。

13、作為本發(fā)明的具體實(shí)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(shè)置的若干個(gè)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。

14、優(yōu)選的，十字檔桿包括交匯點(diǎn)和四條邊，四條邊設(shè)置在腔體iii，四條邊的邊長相等，交匯點(diǎn)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。

15、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，進(jìn)料系統(tǒng)還包括緩沖罐，緩沖罐內(nèi)儲(chǔ)存有機(jī)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(jī)廢水入口通過管路iii連通。

16、具體的，緩沖罐為密封的罐體。

17、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，進(jìn)料系統(tǒng)還包括增壓泵，增壓泵設(shè)置于管路iii，位于緩沖罐和混合器之間。

18、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，燒嘴為復(fù)合式燒嘴。

19、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，管路iii還設(shè)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。

20、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，回流口和增加泵之間通過管路iv連通，管路iv設(shè)置切斷閥二。

21、作為本發(fā)明的具體實(shí)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。

22、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，緩沖罐還包括安全閥和切斷閥三。安全閥具有自動(dòng)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(jī)廢水是否進(jìn)入緩沖管內(nèi)。

23、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，管路i設(shè)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(jìn)入混合器內(nèi)的氣體流量，切斷閥四用于控制氣體是否進(jìn)入混合器中。

24、第二方面本發(fā)明提供了一種處理有機(jī)廢水裝置的進(jìn)料工藝，采用本發(fā)明第一方面提供的處理有機(jī)廢水裝置的進(jìn)料系統(tǒng)，包括如下步驟：

25、步驟一：蒸汽供給端的蒸汽進(jìn)入旋流霧化段，有機(jī)廢水由有機(jī)廢水入口進(jìn)入旋流霧化噴嘴內(nèi)，有機(jī)廢水經(jīng)旋流霧化噴嘴霧化后噴出；

26、步驟二：旋流霧化噴嘴噴出的有機(jī)廢水與蒸汽共同進(jìn)入節(jié)流霧化段，在節(jié)流霧化段，有機(jī)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；

27、步驟三：氣霧i進(jìn)入渦流霧化段，氣霧i中的有機(jī)廢水于渦流霧化段繼續(xù)霧化，霧化后的有機(jī)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(jìn)入氣化爐中。

28、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，步驟一中，有機(jī)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(jī)廢水進(jìn)入旋流霧化段。

29、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，緩沖罐出口排出的有機(jī)廢水在增壓泵的作用下進(jìn)入旋流霧化段。

30、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，步驟一中緩沖罐出口排出的有機(jī)廢水進(jìn)入旋流霧化段的過程中通過流量調(diào)節(jié)閥一控制流量。

31、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，緩沖罐出口排出有機(jī)廢水的流量為0-35t/h。

32、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，進(jìn)入氣化爐內(nèi)有機(jī)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。

33、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，進(jìn)入氣化爐內(nèi)有機(jī)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。

34、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，每噸有機(jī)廢水使用蒸汽的量大于20m3。

35、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，每噸有機(jī)廢水使用蒸汽的量等于20m3。

36、為了保證有機(jī)廢水的霧化效果，需保證每噸有機(jī)廢水使用的蒸汽的量不少于20m3。

37、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，蒸汽的流量大于100m3/h。

38、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，蒸汽的流量等于100m3/h。

39、當(dāng)混合器內(nèi)不加入有機(jī)廢水或者有機(jī)廢水的量較少時(shí)，為保證系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行不受影響，需保證蒸汽的流量大于或等于100m3/h。

40、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，處理有機(jī)廢水裝置的進(jìn)料系統(tǒng)啟動(dòng)后，先關(guān)閉切斷閥一，打開切斷閥二，增壓泵控制有機(jī)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(jī)廢水進(jìn)入混合器。

41、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，關(guān)閉處理有機(jī)廢水裝置的進(jìn)料系統(tǒng)前，先關(guān)閉切斷閥一，再關(guān)閉增加泵，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢水添加系統(tǒng)運(yùn)行獨(dú)立于氣化爐系統(tǒng)。

42、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，反應(yīng)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。

43、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，通過切斷閥三控制有機(jī)廢水是否進(jìn)入緩沖罐。

44、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，通過安全閥的自動(dòng)泄壓功能保證緩沖罐的安全性。

45、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥二來控制進(jìn)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(jī)廢水的溫度。

46、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，通過切斷閥四控制氣體是否進(jìn)入混合器。

47、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(jī)廢水裝置的進(jìn)料系統(tǒng)或本發(fā)明第二方面提供的處理有機(jī)廢水進(jìn)料工藝在處理有機(jī)廢水中的應(yīng)用，有機(jī)廢水為煤化工產(chǎn)生的有機(jī)廢水或石油化工產(chǎn)生的有機(jī)廢水。

48、優(yōu)選的，有機(jī)廢水為mto裝置產(chǎn)生的有機(jī)廢水、pdh裝置產(chǎn)生的有機(jī)廢水和eva裝置產(chǎn)生的有機(jī)廢水中的一種。由于mto裝置、pdh裝置和eva裝置產(chǎn)生的有機(jī)廢水熱值高、沸點(diǎn)低、揮發(fā)性高，采用本發(fā)明的處理有機(jī)廢水裝置的進(jìn)料系統(tǒng)和工藝對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益較好。

49、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。

50、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(qiáng)度也較大，有機(jī)廢水液相進(jìn)料對(duì)原有流場擾動(dòng)大，顆粒停留時(shí)間受影響大，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致部分區(qū)域反應(yīng)不充分，而氣相進(jìn)料可為顆粒停留時(shí)間分布優(yōu)化，為促進(jìn)煤焦反應(yīng)創(chuàng)造條件。

51、有機(jī)廢液液相低溫進(jìn)料，廢液進(jìn)入氣化爐后迅速蒸發(fā)，并發(fā)生分解反應(yīng)，其分解區(qū)域比煤大，發(fā)生時(shí)間也更早，最終將導(dǎo)致煤焦二次反應(yīng)區(qū)域下移，降低原反應(yīng)碳轉(zhuǎn)化率；而有機(jī)廢液氣相高溫進(jìn)料，進(jìn)入氣化爐后直接發(fā)生分解反應(yīng)，大幅減小煤焦二次反應(yīng)區(qū)域下移效應(yīng)，對(duì)原反應(yīng)碳轉(zhuǎn)化率影響小。

52、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(huì)導(dǎo)致氣化爐溫度降低，而氣相高溫進(jìn)料比現(xiàn)有技術(shù)的液相低溫進(jìn)料對(duì)氣化爐內(nèi)溫度的反應(yīng)溫度及溫度場的影響都要小很多。

53、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(duì)混合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢水以氣體或微小液滴的方式進(jìn)入氣化爐中，使有機(jī)廢水進(jìn)入氣化爐后對(duì)爐內(nèi)溫度場，流場等影響較小，不會(huì)影響工藝操作性、產(chǎn)品質(zhì)量，且無需對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造。

54、本發(fā)明中的處理有機(jī)廢水裝置的進(jìn)料系統(tǒng)，提供了一種氣化爐中有機(jī)廢水進(jìn)料方式，通過控制進(jìn)入混合器中蒸汽的流量來實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢水進(jìn)料溫度可控，使其適用于各種工藝及原料的氣化爐。

55、本發(fā)明提供的處理有機(jī)廢水裝置的進(jìn)料系統(tǒng)操作靈活性高，在系統(tǒng)的管路上設(shè)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(shí)現(xiàn)了氣化爐中有機(jī)廢水進(jìn)料量無最小流量限制，可調(diào)范圍廣，且不會(huì)因?yàn)橛袡C(jī)廢水進(jìn)料量波動(dòng)影響氣化爐運(yùn)行穩(wěn)定性。