一種基于高壓水的雙流體噴嘴的制作方法
【專利摘要】本發明提供的基于高壓水的雙流體噴嘴，包括高壓水管道和漿料管道，漿料管道同軸套裝在高壓水管道的外部，高壓水管道內為高壓水的流動空間，漿料管道與高壓水管道之間為漿料的流動空間，漿料管道與漿料進口相連通，漿料管道的末端開設有漿料噴嘴，高壓水管道的前端位于漿料管道的外部并與高壓水源相連，高壓水管道的末端開設有高壓水噴嘴，且高壓水噴嘴位于漿料噴嘴的內部。本發明在使用時，高壓水噴嘴中的高壓水流與漿料噴嘴中的漿料發生碰撞，漿料霧化成細小的漿滴，經漿料噴嘴噴出。本發明設計結構簡單、流量調節范圍大、防堵性能優異、特別適合高壓和超高壓環境，能夠解決傳統超臨界水氣化技術中進料裝置局部溫度過高、進料口堵塞等問題。
【專利說明】
一種基于高壓水的雙流體噴嘴
技術領域
[0001]本發明屬于超臨界水氣化技術領域，特別涉及一種基于高壓水的雙流體噴嘴。
【背景技術】
[0002]超臨界水氣化技術是近年來備受關注的一種清潔能源技術。相較于常溫水，超臨界水具有極性低、對有機物的溶解度高、粘性小、輸運能力強等優越性質，使得有機固體原料可以在超臨界水環境中快速反應，生成氫氣等清潔能源。大量實驗結果亦證實了超臨界水氣化技術可以實現良好的氣化效果。
[0003]但是目前超臨界水氣化技術相關發明或研究只是集中在氣化反應裝置，對于有機固體原料的進料方式和進料裝置研究較少，專門的超臨界水噴嘴更是寥寥無幾，幾乎所有的超臨界水氣化技術的進料裝置均為簡單的管路結構，加上高壓下物料的輸運速度較低，難以實現有機固體原料和超臨界水的高效充分混合，存在局部溫度過高、進料口堵塞等問題，不利于超臨界水氣化爐的長期穩定連續運行。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種基于高壓水的雙流體噴嘴，該噴嘴結構簡單、流量調節范圍大、防堵性能優異，能夠解決傳統超臨界水氣化技術中進料裝置局部溫度過高、進料口堵塞等問題。
[0005]為達到上述目的，本發明采用的技術方案為:
[0006]—種基于高壓水的雙流體噴嘴，包括高壓水管道和漿料管道，漿料管道同軸套裝在高壓水管道的外部，高壓水管道的內部空間為高壓水的流動空間，漿料管道與高壓水管道之間圍成的空間為漿料的流動空間，漿料管道與漿料進口相連通，漿料管道的末端開設有漿料噴嘴，漿料管道的前端密封固定在高壓水管道上，高壓水管道的前端位于漿料管道的外部并與高壓水源相連，高壓水管道的末端開設有高壓水噴嘴，且高壓水噴嘴位于漿料噴嘴的內部。
[0007]所述的高壓水管道為毛細管結構。
[0008]所述的高壓水噴嘴設置為縮口結構。
[0009]所述的高壓水管道的前端與高壓水源之間設置有用于實現高壓水間歇噴射的水流控制裝置。
[0010]所述的漿料進口設置在靠近漿料管道前端的位置。
[0011]還包括設置在漿料管道外部的用于通入冷卻水對漿料管道進行冷卻的冷卻水管道。
[0012]所述的冷卻水管道內設有用于防止冷卻水發生短路的隔離管。
[0013]所述的隔離管同軸套裝在漿料管道的外部，冷卻水管道同軸套裝在隔離管的外部，隔離管的前端密封固定在漿料管道上，隔離管的末端為開口的自由端，隔離管的末端與冷卻水管道的末端之間留有能夠允許冷卻水流通的空隙，冷卻水管道的末端密封固定在漿料管道上，冷卻水管道的前端密封固定在隔離管上，且隔離管與冷卻水進口相連通，冷卻水管道與冷卻水出口相連通。
[0014]所述的冷卻水進口設置在靠近隔離管前端的位置，冷卻水出口設置在靠近冷卻水管道前端的位置。
[0015]相對于現有技術，本發明的有益效果在于:
[0016]本發明提供的基于高壓水的雙流體噴嘴，包括高壓水管道和漿料管道，漿料管道同軸套裝在高壓水管道的外部，高壓水管道的內部空間為高壓水的流動空間，漿料管道與高壓水管道之間圍成的空間為漿料的流動空間，漿料管道的末端開設有漿料噴嘴，高壓水管道的末端開設有高壓水噴嘴，且高壓水噴嘴位于漿料噴嘴的內部。本發明在使用過程中，高壓水管道中的高壓水流從高壓水噴嘴噴出后，與漿料管道中的漿料在漿料噴嘴中發生碰撞，漿料在高壓水流的撞擊和剪切作用下破碎、霧化成細小的漿滴，再經漿料噴嘴快速噴出，進入到超臨界水環境中。細小的漿滴可在超臨界水環境中迅速升溫反應，避免了因漿料流速和升溫速度慢導致漿料發生副反應等情況而堵塞噴嘴。同時高壓水管道中的高壓水流可以對高壓水噴嘴進行冷卻，防止高壓水噴嘴結構被高溫破壞。本發明具有結構簡單、流量調節范圍大、液體介質適用性好、防堵性能優異、耐高溫耐腐蝕、操作壓力高等優點，特別適合高壓和超高壓環境，如超臨界水氣化爐等，能夠解決傳統超臨界水氣化技術中進料裝置局部溫度過高、進料口堵塞等問題。相較于現有的超臨界水氣化爐的進料裝置，本發明提供的基于高壓水的雙流體噴嘴，因高壓水流對漿料的撞擊和剪切作用，可使漿滴與超臨界水環境混合更加充分，升溫和反應更加迅速，避免了噴嘴堵塞和進料口局部高溫等現象;相較于傳統的高壓氣化爐霧化噴嘴，本發明中由于霧化介質為高壓水，壓縮性很小，因此本發明的雙流體噴嘴不需要復雜的壓縮系統，壓縮耗功很低，同時也容易與其他工藝配合使用，減少能源與資源的浪費。
[0017]進一步的，本發明提供的基于高壓水的雙流體噴嘴中，高壓水管道采用毛細管結構，以及高壓水噴嘴采用縮口結構，均有利于保證高壓水流出口速度。高壓水管道的前端可連接水流控制裝置，以實現高壓水的間歇噴射。
[0018]進一步的，本發明提供的基于高壓水的雙流體噴嘴中，還設置有冷卻水管道和隔離管。其中冷卻水進口與隔離管相連通，冷卻水出口與冷卻水管道相連通，冷卻水從隔離管的前端進入隔離管后流動至隔離管的末端，然后進入冷卻水管道的末端，再從冷卻水管道的前端流出。因此冷卻水能夠直接冷卻漿料管道和漿料噴嘴，有利于保護噴嘴結構，延長噴嘴的使用壽命。設置的隔離管能夠防止冷卻水發生短路，保證高壓水噴嘴和漿料噴嘴的冷卻效果，提高兩個噴嘴的使用壽命。冷卻水進口與隔離管之間以及冷卻水出口與冷卻水管道之間均為螺紋連接，安裝維護方便。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚詳細地說明本發明，下面將對本發明的附圖作簡要說明。
[0020]圖1為本發明提供的基于高壓水的雙流體噴嘴的結構示意圖。
[0021]附圖標記:1_高壓水管道，2-漿料管道，3-隔離管，4-冷卻水管道，5-冷卻水出口，6-漿料噴嘴，7-高壓水噴嘴，8-冷卻水進口，9-漿料進口。
【具體實施方式】
[0022]以下結合附圖對本發明的技術方案做進一步詳細說明。
[0023]參見圖1，本發明提供的基于高壓水的雙流體噴嘴，包括高壓水管道1、漿料管道2、隔離管3和冷卻水管道4，其中高壓水管道I為毛細管結構，漿料管道2同軸套裝在高壓水管道I的外部，高壓水管道I的內部空間為高壓水的流動空間，漿料管道2與高壓水管道I之間圍成的空間為漿料的流動空間。漿料進口 9設置在靠近漿料管道2前端的位置上并與漿料管道2相連通。漿料管道2的末端開設有漿料噴嘴6，漿料管道2的前端密封焊接在高壓水管道I的前段上，高壓水管道I的前端位于漿料管道2的外部并與高壓水源相連，且高壓水管道I的前端與高壓水源之間設置有用于實現高壓水間歇噴射的水流控制裝置，高壓水管道I的末端開設有縮口結構的高壓水噴嘴7，且高壓水噴嘴7位于漿料噴嘴6的內部，高壓水噴嘴7和漿料噴嘴6采用耐高溫高壓合金材質制作。隔離管3同軸套裝在漿料管道2的外部，冷卻水管道4同軸套裝在隔離管3的外部，隔離管3的前端密封焊接在漿料管道2的前段上，隔離管3的末端為開口的自由端，隔離管3的末端與冷卻水管道4的末端之間留有能夠允許冷卻水流通的空隙，冷卻水管道4的末端密封焊接在漿料管道2的末端，冷卻水管道4的前端密封焊接在隔離管3的前段上，冷卻水進口 8設置在靠近隔離管3前端的位置上并與隔離管3相連通，冷卻水出口 5設置在靠近冷卻水管道4前端的位置上并與冷卻水管道4相連通，且冷卻水進口 8與隔離管3之間以及冷卻水出口 5與冷卻水管道4之間均為螺紋連接。
[0024]本發明提供的基于高壓水的雙流體噴嘴的工作原理如下:由于高壓水管道I采用毛細管結構，高壓水管道I中的高壓水流與漿料管道2中的漿料在漿料噴嘴6中發生碰撞，漿料在高壓水流的撞擊和剪切作用下破碎，霧化成細小的漿滴，經漿料噴嘴6快速噴出，進入到超臨界水環境中。細小的漿滴可在超臨界水環境中迅速升溫反應，避免因漿料流速和升溫速度慢堵塞噴嘴。
[0025]相較于現有的超臨界水氣化爐的進料裝置，本發明提供的基于高壓水的雙流體噴嘴，因高壓水流對漿料的撞擊和剪切作用，可使漿滴與超臨界水環境混合更加充分，升溫和反應更加迅速，避免了噴嘴堵塞和進料口局部高溫等現象;相較于傳統的高壓氣化爐霧化噴嘴，本發明中由于霧化介質為高壓水，壓縮性很小，因此本發明的雙流體噴嘴不需要復雜的壓縮系統，壓縮耗功很低，同時也容易與其他工藝配合使用，減少能源與資源的浪費。
[0026]在本發明的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語“高壓水流”既可以是連續式高壓水流，也可以是間歇式的高壓水流，通過設置在高壓水管道I前端與高壓水源之間的水流控制裝置，即可實現并控制高壓水的間歇噴射，并能夠實現高壓水連續噴射與間歇噴射的切換；術語“相連”、“連接”應做廣義理解，可以是可拆卸連接或一體地連接，也可以是電連接或機械連接等;術語“密封”亦應做廣義理解，可以是螺紋連接密封、焊接密封和壓力密封等等。對于本領域的技術人員而言，可以依據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0027]以上具體實施例只是為了更加清楚明白的說明本發明的目的、技術特點和有益效果，應當理解，以上實施例并不限定本發明的應用范圍。凡在本發明的精神和原則范圍之內，所做的任何同等替換和修改都應包含在本發明的權利要求范圍之內。
【主權項】
1.一種基于高壓水的雙流體噴嘴，其特征在于:包括高壓水管道(I)和漿料管道(2)，漿料管道(2)同軸套裝在高壓水管道(I)的外部，高壓水管道(I)的內部空間為高壓水的流動空間，漿料管道(2)與高壓水管道(I)之間圍成的空間為漿料的流動空間，漿料管道(2)與漿料進口(9)相連通，漿料管道(2)的末端開設有漿料噴嘴(6)，漿料管道(2)的前端密封固定在高壓水管道(I)上，高壓水管道(I)的前端位于漿料管道(2)的外部并與高壓水源相連，高壓水管道(I)的末端開設有高壓水噴嘴(7)，且高壓水噴嘴(7)位于漿料噴嘴(6)的內部。2.根據權利要求1所述的基于高壓水的雙流體噴嘴，其特征在于:所述的高壓水管道(I)為毛細管結構。3.根據權利要求1所述的基于高壓水的雙流體噴嘴，其特征在于:所述的高壓水噴嘴(7)設置為縮口結構。4.根據權利要求1所述的基于高壓水的雙流體噴嘴，其特征在于:所述的高壓水管道(I)的前端與高壓水源之間設置有用于實現高壓水間歇噴射的水流控制裝置。5.根據權利要求1所述的基于高壓水的雙流體噴嘴，其特征在于:所述的漿料進口(9)設置在靠近漿料管道(2)前端的位置。6.根據權利要求1-5中任意一項所述的基于高壓水的雙流體噴嘴，其特征在于:還包括設置在漿料管道(2)外部的用于通入冷卻水對漿料管道(2)進行冷卻的冷卻水管道(4)。7.根據權利要求6所述的基于高壓水的雙流體噴嘴，其特征在于:所述的冷卻水管道(4)內設有用于防止冷卻水發生短路的隔離管(3)。8.根據權利要求7所述的基于高壓水的雙流體噴嘴，其特征在于:所述的隔離管(3)同軸套裝在漿料管道(2)的外部，冷卻水管道(4)同軸套裝在隔離管(3)的外部，隔離管(3)的前端密封固定在漿料管道(2)上，隔離管(3)的末端為開口的自由端，隔離管(3)的末端與冷卻水管道(4)的末端之間留有能夠允許冷卻水流通的空隙，冷卻水管道(4)的末端密封固定在漿料管道(2)上，冷卻水管道(4)的前端密封固定在隔離管(3)上，且隔離管(3)與冷卻水進口(8)相連通，冷卻水管道(4)與冷卻水出口(5)相連通。9.根據權利要求8所述的基于高壓水的雙流體噴嘴，其特征在于:所述的冷卻水進口(8)設置在靠近隔離管(3)前端的位置，冷卻水出口(5)設置在靠近冷卻水管道(4)前端的位置。
【文檔編號】B05B15/00GK106040467SQ201610570315
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月19日
【發明人】郭烈錦, 任長勝, 朱超, 金輝, 歐國標, 羅奎
【申請人】西安交通大學