一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置及其方法与流程
1.本发明涉及物料热工反应技术领域，具体是一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置及其方法。
背景技术：
2.实现碳达峰、实现碳中和是大势所趋，因此现在就需要逐步减少煤炭化石能源，国家已经明确要求对“重点地区、重点行业、重点企业”进行大力技改；我国目前面临三大问题：一、我国是煤炭使用大国和燃煤火电大国，火电厂基于煤炭发电机组现有技术下，向大气排放了大量的二氧化碳和其他污染物。我国65％左右的煤炭化石能源为主要能源来源，而煤炭能源是地球温室效应的一个主要源头；二、城市垃圾焚烧发电很常见，但没有杜绝二噁英等有害物质的空中排放，更没有做到零碳排放；三、国内油田、化工基地、冶金矿山以及有毒泥土和危废品处理等行业，面临的十分严峻降碳和环保问题。然而，我国及国际上现有的燃煤火电厂、垃圾焚烧发电厂以及油污、有毒泥土、危废品处理设施等行业和单位，均没有实现零碳零污染排放。因此，我国迫切需要先进的降碳技术，进行“节能降碳、灵活性改造与供热改造”，并突破这“三联改造”的技术边界，实现零碳、零污染排放。
3.本发明一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置及其方法，将为火电厂和其他行业、单位，提供“降碳降耗”、实现零碳、零污排放的新技术装置及实施方法。
技术实现要素：
4.本发明一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置及其方法，利用超临界水气化反应物料产生的自身热源直接生产蒸汽，集成多种换热源提高了蒸汽产量，外循环提高了物料利用。本发明为解决现有火电厂以及垃圾发电厂、油污、有毒泥土、危废处置等行业和单位在物料反应、生产蒸汽过程中高能耗、污染严重的技术工艺改造，提供了一种全新的大型蒸汽集成装置。
5.为解决火电厂等单位“节能降耗改造、灵活性改造、城市供热改造”中遇到的技术难题，本发明提供如下技术方案：一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置包括：下壳体；以及上壳体，所述上壳体下端与所述下壳体上端密封固定连接，所述上壳体的上端设置有热汽出口；以及超临界水源装置，所述超临界水源装置跟所述下壳体连接，用于进行超临界水气化反应产生高温热源；以及外部汽水分离装置，其与所述上壳体、下壳体、外部汽水分离装置连接，所得该部蒸汽输送至上壳体内，与上壳体产生蒸汽合并，生产高温高压纯净蒸汽；以及限流喷射装置，其设置在所述蒸汽出口内，与所述上壳体内腔连通，该限流喷射装置连同水位表的设置，意在防止意外事件。
6.优选地，本发明一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置，所述下壳体内套筒，其设置在所述下壳体的内部；所述超临界水源箱包括：超临界水射流水箱、若干个超临界水传输组件；所述超临界水传输组件包括:超临界水射流集束管、超临界水射流防回流高压喷嘴；所述超临界水高压喷嘴在所述下壳体内套筒底部向上配置、在所述下壳体内套筒
斜向上配置；所述超临界水射流水箱通过所述超临界水射流集束管连通，所述超临界水射流集束管与所述下壳体的外壁法兰固定连接，且穿过所述下壳体的外壁，通过多孔集束高压管与所述超临界水射流防回流高压喷嘴与下壳体内套筒内部空腔固定连通；物料射流箱、所述物料射流传输组件包括:物料射流集束管、物料射流防回流高压喷嘴；所述物料射流箱与所述物料射流集束管连通，所述物料射流集束管与所述下壳体的外壁法兰固定连接，且穿过所述下壳体的外壁通过多孔高压集束管与所述物料射流防回流高压喷嘴连通；所述物料射流防回流高压喷嘴固定在所述下壳体内套筒上，与所述下壳体内套筒的内部空腔连通，在所述下壳体内套筒斜向上配置；所述的若干个固液分离器，其通过固液分离管线与穿过所述下壳体、下壳体内套筒的外壁与所述下壳体内套筒内部空腔连通；从固液分离器出来的液体连接所述物料射流箱，固体进入固渣储箱。
7.优选地，所述外部汽水分离装置为蒸汽产生单元一；上壳体内传热管为主要蒸汽产生单元，以及二次蒸汽干燥器；所述二次蒸汽干燥器设置在所述上壳体的内部上端，所述蒸汽产生单元一包括：盘管换热组件，其设置在下壳体内套筒的上部，位于气液分界面下方；筒间环筒换热绕件，其环绕在所述下壳体内套筒外壁上；所述的第二离子处理水箱，与所述盘管换热组件、筒间环筒换热绕件的一端连通；所述盘管换热组件的另一端与所述外部换热汽水分离器连接，所述筒间环筒换热绕件与连接所述盘管换热组件和外部换热汽水分离器连接；以及外部蒸汽加压射流泵，与所述外部换热汽水分离器连接，另一端与固定上壳体上的喷嘴组连接；所述与外部换热汽水分离器连接的喷嘴组贯穿所述上壳体的外壁，与所述二次蒸汽干燥器处于同一空腔内，用于向所述二次蒸汽干燥器提供蒸汽；所述一次汽水分离器，其设置在所述上壳体的内部，与所述上壳体的内壁固定连接，位于所述二次蒸汽干燥器的下方，所述传热管套筒的上方；所述主要蒸汽产生单元包括：传热管，管板，其固定连接在所述上壳体内部下端，管板贯穿有若干个通孔；所述的传热管套筒，与上壳体有四点固定，其靠近所述管板的一端留有空档，供走水用；所述的传热集束管，其设置在所述传热管套筒的内部，呈u字型，两端均透下部管板的通孔与管板固定连接；传热集束管设置有若干个用于稳定传热集束管的档板；所述第一离子处理水箱，与所述外部换热汽水分离器出来的水连接，另一端连接给水环；给水环设置在所述上壳体内壁上，且其一端与所述第一离子处理水箱连通；所述给水环包括二十五个用于向上壳体四周、传热管套筒之间喷水的喷嘴，所述喷嘴采用倒钩形状；连接上壳体的下壳体集气室热气流喷嘴组，其设置在所述下壳体的上端，将下壳体的热流注入上壳体下部隔板的左侧，热流进入与管板穿孔连接的传热集束管；隔板的另一侧设置若干个低温水排污出口，其设置在所述上壳体下部的外壁上，位于所述管板和下壳体之间，低温水排污连接所述物料射流箱；所述的隔板，其一端与所述管板固定连接，另一端与所述下壳体的上端固定连接；隔板用于将超临界水气化反应热源与传热集束管换热后的低温排污水相隔开；所述的水位表共计八个，其设置在所述上壳体的外壁上，用于控制给水环的给水流量，保证不低于50％的水量，又不会淹没一次汽水分离器。
8.优选地，所述下壳体上设置加强凸体。
9.优选地，所述集气室热气流喷嘴组数量为七组；所述低温水排污出口的数量为五个；所述一次汽水分离器由16只旋叶式汽水分离器组成；所述固液分离器、固渣储箱数量为五组；所述传热集束管由4564根传热管组成；所述传热管制作材料均为inconel690合金钢，
每根传热管外径19.06
㎜
，壁厚1.1
ꢀ㎜
；传热管与装置下壳体超临界水气化反应物料后的高温高压热源进行换热，产生高温高压蒸汽；管内正常温度为350-535℃,压力为15.5-17mpa；所述管板上设置有9128个通孔，用于供传热集束管穿透管板；传热集束管与管板双面接触的地方，均在表面进行堆焊inconel690合金钢材料堆焊固定；传热管束两端均穿透下部管板；所述挡板数量为104个，呈方形排列，所述传热集束管下、左右、内外均设置22个挡板，上方设置有16个挡板。
10.优选地，所述超临界水传输组件为三组，所述超临界水射流防回流高压喷射装置由30-60个超临界水射流防回流高压喷嘴组成；所述物料射流传输组件为二组，所述物料射流防回流高压喷射装置由30-60个防回流高压喷嘴组成；
11.优选地，所述管板、隔板的制作材料采用厚碳钢；所述管板、隔板与热源接触的一面以及所述传热集束管与管板穿孔处的正反两面均堆焊inconel690 合金钢材料；所述传热管制作材料均为inconel690合金钢；穿管的管板厚 800mm,隔板厚300mm,均由厚碳钢制成；所述上壳体、下壳体与下壳体内套筒，均由高温耐热耐腐蚀钢材质gh2474高温合金钢制成。
12.优选地，所述蒸汽出口内设置的限流喷射装置(5)由八组限流喷嘴组组成。
13.优选地，所述处于不同高度的水位表分别距离管板的距离为0.93m、10.40m、15.87m、17.83m处，0水位设置在距管板的上部10.4m处(即负荷为 20％时，水位为50％处)，把50％水位定为0m，则对应向下0％水位为负3.9m，向上100％水位为正3.9m。
14.优选地，所述上壳体外壁、下壳体外壁，均固定连接有吊耳。
15.本发明一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置及其方法，步骤如下：
16.超临界水气化反应步骤：将物料射流箱里的高含水物料，超临界水射流水箱里的超临界水，注入进下壳体内套筒内，物料与超临界水进行超临界水气化反应，产生高温热源。
17.纯净蒸汽生产步骤：将第二离子处理水箱中的离子水传输给盘管换热组件、筒间环筒换热绕件，然后盘管换热组件、筒间环筒换热绕件产生的高温热流，传输给外部换热汽水分离器，外部换热汽水分离器将分离出的蒸汽传输给外部蒸汽加压射流泵，然后经喷嘴组，喷射注入上壳体的二次蒸汽干燥器；外部换热汽水分离器分离出的水传输给第一离子处理水箱，第一离子处理水箱将离子处理水传输给给水环，给水环给水往下流至传热管套筒的缺口，然后遇到管板后反向向上流向传热集束管，与此同时，集气室热气流喷嘴组将下壳体经超临界水气化反应完成后汇集集气室形成的高温热气流，经喷嘴注入至管板、隔板左侧，进入贯穿管板的传热集束管入口处；给水与传热管内高温热气流进行热交换，产生高温蒸汽，该高温蒸汽流进一次汽水分离器，经一次汽水分离器分离出的气体进入二次蒸汽干燥器，二次蒸汽干燥器生产出高温高压合格干净蒸汽经蒸汽出口及限流喷射装置传输给汽轮发电机组发电或城市供热；
18.物料外循环步骤：对固液分离器分离出的固体可以提取无机盐，剩渣传输进入固渣储箱，可用于填土、筑路；对固液分离器分离出的液体可以提取无机酸，或与低温水排污出口出来的低温温水一起，传输给物料箱，进入下壳体内套筒内，再次参与超临界水气化反应。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
20.本发明一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置及其方法，在通过超临界水气化反应物料、实现零碳零污染排放的基础上，将所述装置自身热源集成、直接生产的高温高压纯净蒸汽，用于大功率汽轮发电机组发电，也可以用于城市供热。
21.运用本发明装置，可以帮助目前的火电厂实施节能降耗、实现无碳无烟尘排放的安全运行技术改造，并可以突破“三联改造”的技术边界，实现零碳、零污染排放；可以为目前的油污、生活垃圾、毒土及危废的无害化处置与发电进行技术改造，杜绝二噁英等二次污染物，实现完全无污染排放、符合“双碳”政策。运用本发明装置，火电厂、垃圾发电厂等都没有了大烟囱，省去了锅炉和尾气净化装置。所以说，火电厂以及油污处理、城市垃圾、有毒泥土和危废处置业，需要有本发明——一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置这个核心设备。
附图说明
22.图1为本发明实施例的一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置结构示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中”、“上”、“下”、“横”、“内”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
25.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.实施例：
27.如图1所示，一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置包括：下壳体 4；以及上壳体3，所述上壳体3下端与所述下壳体4上端密封固定连接，所述上壳体3的上端设置有热汽出口301；以及超临界水源装置2，所述超临界水源装置2跟所述下壳体4连接，用于进行超临界水气化反应产生高温热源；以及外部汽水分离装置112，其与所述上壳体3、下壳体4、外部汽水分离装置 112连接，所得该部蒸汽输送至上壳体内3，与上壳体产生蒸汽合并，生产高温高压纯净蒸汽；以及限流喷射装置5，其设置在所述蒸汽出口301内，与所述上壳体3内腔连通，限流意在防止意外事件。
28.进一步的，所述下壳体内套筒201，其设置在所述下壳体4的内部；以及超临界水源箱2包括：超临界水射流水箱202、若干个超临界水传输组件203；所述超临界水传输组件203
包括:超临界水射流集束管2031、超临界水射流防回流高压喷嘴2032；所述超临界水高压喷嘴2032向上或斜向上配置；所述超临界水射流水箱202通过所述超临界水射流集束管2031连通，所述超临界水射流集束管2031与所述下壳体4的外壁法兰固定连接且穿过所述下壳体4的外壁，通过多孔集束高压管与所述超临界水射流防回流高压喷嘴2032与下壳体内套筒201内部空腔固定连通；以及物料射流箱204、若干个物料射流传输组件205，所述物料射流传输组件205包括:物料射流集束管2051、物料射流防回流高压喷嘴2052；所述物料射流箱204与所述物料射流集束管2051连通，所述物料射流集束管2051与所述下壳体4的外壁法兰固定连接，且穿过所述下壳体4的外壁通过多孔高压集束管与所述物料射流防回流高压喷嘴2052连通；所述物料射流防回流高压喷嘴2052固定在所述下壳体内套筒201上与所述下壳体内套筒201的内部空腔连通；以及若干个固液分离器207，其通过固液分离管线与穿过所述下壳体4、下壳体内套筒201的外壁与所述下壳体内套筒201内部空腔连通；从固液分离器207出来的液体连接所述物料射流箱204，固体进入固渣储箱206。
29.进一步的，所述外部汽水分离装置112为蒸汽产生单元一；上壳体内传热管106为主要蒸汽产生单元，以及二次蒸汽干燥器116；所述二次蒸汽干燥器 116设置在所述上壳体3的内部上端，所述蒸汽产生单元一包括：盘管换热组件110，其设置在下壳体内套筒201的上部，位于气液分界面下方；筒间环筒换热绕件111，其环绕在所述下壳体内套筒201外壁上；第二离子处理水箱114，与所述盘管换热组件110、筒间环筒换热绕件111的一端连通；以及外部换热汽水分离器112，所述盘管换热组件110的另一端与所述外部换热汽水分离器 112连接，所述筒间环筒换热绕件111与连接所述盘管换热组件110和外部换热汽水分离器112连接；以及外部蒸汽加压射流泵113，与所述外部换热汽水分离器112连接，另一端与固定上壳体上的喷嘴组连接；所述与外部换热汽水分离器112连接的喷嘴组贯穿所述上壳体3的外壁，与所述二次蒸汽干燥器116 处于同一空腔内，用于向所述二次蒸汽干燥器116提供蒸汽；所述一次汽水分离器108，其设置在所述上壳体3的内部，与所述上壳体3的内壁固定连接，位于所述二次蒸汽干燥器116的下方，所述传热管套筒107的上方；所述主要蒸汽产生单元包括：传热管106，管板103，其固定连接在所述上壳体3内部下端，管板贯穿有若干个通孔；传热管套筒107，与上壳体有四点固定，其靠近所述管板103的一端留有空档；以及传热集束管106，其设置在所述传热管套筒107的内部，呈u字型，两端均透下部管板103的通孔与管板103固定连接；传热集束管106设置有若干个用于稳定传热集束管106的档板1061；所述第一离子处理水箱102，与所述外部换热汽水分离器112出来的水连接，另一端连接给水环101；给水环101设置在所述上壳体内壁上，且其一端与所述第一离子处理水箱102连通；所述给水环101包括二十五个用于向上壳体3四周、传热管套筒107之间喷水的喷嘴，所述喷嘴采用倒钩形状；连接上壳体的下壳体集气室热气流喷嘴组115，其设置在所述下壳体4的上端，将下壳体的热流注入上壳体下部隔板109的左侧，热流进入与管板穿孔连接的传热集束管106；隔板109的另一侧设置若干个低温水排污出口105，其设置在所述上壳体3的外壁上，位于所述管板103和下壳体4之间，低温水排污连接所述物料射流箱 204；以及隔板109，其一端与所述管板103固定连接，另一端与所述下壳体4 的上端固定连接；隔板109用于将超临界水气化反应热源与传热集束管106换热后的低温排污水相隔开；以及水位表104共计八个，其设置在所述上壳体3 的外壁上，用于控制给水环101的给水流量，保证不低于50％的水量，又不会淹没一次汽水分离器108。
30.进一步的，所述下壳体4上设置加强凸体401。
31.进一步的，所述集气室热气流喷嘴组115数量为七组；所述低温水排污出口105的数量为五个；所述一次汽水分离器108由16只旋叶式汽水分离器组成；所述固液分离器207、固渣储箱206数量为五组；所述传热集束管106由 4564根传热管组成；所述传热管106制作材料均为inconel690合金钢，每根传热管外径19.06
㎜
，壁厚1.1
㎜
；传热管106与装置下壳体超临界水气化反应物料后的高温高压热源进行换热，产生高温高压蒸汽；管内正常温度为 350-535℃,压力为15.5-17mpa；所述管板103上设置有9128个通孔，用于供传热集束管106穿透管板103；供传热集束管106与管板103双面接触的地方，均在表面进行堆焊inconel690合金钢材料堆焊固定；传热管束106两端均穿透下部管板103；所述挡板1061数量为104个，呈方形排列，所述传热集束管 106下、左右、内外均设置22个挡板1061，上方设置有16个挡板1061。
32.进一步的，所述超临界水传输组件203为三组，所述超临界水射流防回流高压喷射装置2032由30-60个超临界水射流防回流高压喷嘴组成；所述物料射流传输组件205为二组，所述物料射流防回流高压喷射装置2052由30-60 个防回流高压喷嘴组成。
33.进一步的，所述管板103、隔板109的制作材料采用厚碳钢；所述管板103、隔板109与热源接触的一面以及所述传热集束管106与管板103穿孔处的正反两面均堆焊inconel690合金钢材料；所述传热管制作材料均为inconel690合金钢；穿管的管板103厚800mm,隔板109的厚300mm,均由厚碳钢制成；所述上壳体3、下壳体4与下壳体内套筒201，均由高温耐热耐腐蚀钢材质gh2474 高温合金钢制成。
34.进一步的，所述处于不同高度的水位表分别距离管板的距离为0.93m、 10.40m、15.87m、17.83m处，0水位设置在距管板的上部10.4m处即负荷为20％时，水位为50％处，把50％水位定为0m，则对应向下0％水位为负3.9m，向上 100％水位为正3.9m。
35.进一步的，所述蒸汽出口内设置的限流喷射装置5由八组限流喷嘴组组成。
36.一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置的方法，步骤如下：
37.超临界水气化反应步骤：将物料射流箱204里的高含水物料，超临界水射流水箱202里的超临界水，注入进下壳体内套筒201内，物料与超临界水进行超临界水气化反应，产生高温热源；
38.纯净蒸汽生产步骤：将第二离子处理水箱114中的离子水传输给盘管换热组件110、筒间环筒换热绕件111，然后盘管换热组件110、筒间环筒换热绕件 111产生的高温热流，传输给外部换热汽水分离器112，外部换热汽水分离器 112将分离出的蒸汽传输给外部蒸汽加压射流泵113，然后经喷嘴组，喷射注入上壳体的二次蒸汽干燥器116；外部换热汽水分离器112分离出的水传输给第一离子处理水箱102，第一离子处理水箱102将离子水传输给给水环101，给水环101给水往下流至传热管套筒107的缺口，然后遇到管板103后反向向上流向传热集束管106，与此同时，集气室热气流喷嘴组115将下壳体4经超临界水气化反应完成后汇集集气室形成的高温热气流，经喷嘴注入至管板103、隔板109左侧，进入贯穿管板103的传热集束管106入口处；给水与传热管内高温热气流进行热交换，产生高温蒸汽，该高温蒸汽流进一次汽水分离器108，经一次汽水分离器108分离出的气体进入二次蒸汽干燥器116，二次蒸汽干燥器116生产出高温高压合格干净蒸汽经蒸汽出口301及限流喷射装置5传输给汽轮发电机发电或城市供热；
39.物料外循环步骤：对固液分离器207分离出的固体可以提取无机盐，剩渣传输进入固渣储箱206，可用于填土、筑路；对固液分离器207分离出的液体可以提取无机酸，或与低温水排污出口105出来的低温温水一起，传输给物料箱，进入下壳体内套筒201内，再次参与超临界水气化反应。
40.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明专利产品而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明专利产品进行详细说明，本领域的技术人员可能对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，而不脱离本发明专利产品方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明专利产品的权利要求范围当中。
技术特征：
1.一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置，其特征在于：包括：下壳体(4)；以及上壳体(3)，所述上壳体(3)下端与所述下壳体(4)上端密封固定连接，所述上壳体(3)的上端设置有蒸汽出口(301)；以及超临界水源装置(2)，所述超临界水源装置(2)跟所述下壳体(4)连接，用于进行超临界水气化反应产生高温热源；以及外部汽水分离器(112)，所述外部汽水分离器(112)连接上壳体(3)、下壳体(4)；所述上壳体(3)内产生的蒸汽，与外部分离器(112)所分离出的、输送到上壳体(3)内的蒸汽，两部合并，去生产高温高压纯净蒸汽；以及限流喷射装置(5)，其设置在所述蒸汽出口(301)内，与所述上壳体(3)内腔连通，限流意在防止意外事件。2.根据权利要求1所述的一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置，其特征在于：还包括下壳体内套筒(201)，其设置在所述下壳体(4)的内部；所述超临界水源箱(2)包括：超临界水射流水箱(202)、若干个超临界水传输组件(203)；所述超临界水传输组件(203)包括:超临界水射流集束管(2031)、超临界水射流防回流高压喷嘴(2032)；所述超临界水高压喷嘴(2032)向上或斜向上配置；所述超临界水射流水箱(202)通过所述超临界水射流集束管(2031)连通，所述超临界水射流集束管(2031)与所述下壳体(4)的外壁法兰固定连接且穿过所述下壳体(4)的外壁，通过多孔集束高压管与所述超临界水射流防回流高压喷嘴(2032)与下壳体内套筒(201)内部空腔固定连通；以及物料射流箱(204)、若干个物料射流传输组件(205)，所述物料射流传输组件(205)包括:物料射流集束管(2051)、物料射流防回流高压喷嘴(2052)；所述物料射流箱(204)与所述物料射流集束管(2051)连通，所述物料射流集束管(2051)与所述下壳体(4)的外壁法兰固定连接，且穿过所述下壳体(4)的外壁通过多孔高压集束管与所述物料射流防回流高压喷嘴(2052)连通；所述物料射流防回流高压喷嘴(2052)固定在所述下壳体内套筒(201)上与所述下壳体内套筒(201)的内部空腔连通；以及若干个固液分离器(207)，其通过固液分离管线与穿过所述下壳体(4)、下壳体内套筒(201)的外壁与所述下壳体内套筒(201)内部空腔连通；固液分离器(207)通过管路与物料射流箱(204)连接，通过管路与固渣储箱(206)连接；所述固液分离器(207)出来的液体进入物料射流箱(204)，固体进入固渣储箱(206)。3.根据权利要求1或2所述的一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置，其特征在于：所述上壳体(3)由第一离子处理水箱(102)连接给水环(101)、经所述给水环(101)喷嘴输入的水遇管板(103)上流，与传热管束(106)内的热流换热产生的蒸汽，为本装置生产主要蒸汽；所述蒸汽主要产生单元包括：上壳体(3)、第一离子处理水箱(102)、给水环(101)、传热管束(106)、传热管套筒(107)、下壳体集气室热气流喷嘴组(115)、管板(103)、隔板(109)、挡板(1061)等组成；以及二次蒸汽干燥器(116)，所述二次蒸汽干燥器(116)设置在所述上壳体(3)的内部上端；所述蒸汽产生单元一包括：盘管换热组件(110)，其设置在下壳体内套筒(201)的上部，位于气液分界面下方；以及筒间环筒换热绕件(111)，其环绕在所述下壳体内套筒(201)外壁上；以及第二离子处理水箱(114)，与所述盘管换热组件(110)、筒间环筒换热绕件(111)的一端连通；以及外部换热汽水分离器(112)，所述盘管换热组件(110)的另一端与所述外部换热汽水分离器(112)连接，所述筒间环筒换热绕件(111)与连接所述盘管换热组件(110)和外部换热汽水分离器(112)连接；以及外部蒸汽加压射流泵
(113)，与所述外部换热汽水分离器(112)连接，另一端与固定上壳体上的喷嘴组连接；所述与外部换热汽水分离器(112)连接的喷嘴组贯穿所述上壳体(3)的外壁，与所述二次蒸汽干燥器(116)处于同一空腔内，用于向所述二次蒸汽干燥器(116)提供蒸汽；所述一次汽水分离器(108)，其设置在所述上壳体(3)的内部，与所述上壳体(3)的内壁固定连接，位于所述二次蒸汽干燥器(116)的下方，所述传热管套筒(107)的上方；所述主要蒸汽产生单元包括：传热管(106)，管板(103)，其固定连接在所述上壳体(3)内部下端，管板(103)贯穿有若干个通孔；传热管套筒(107)，上端与上壳体有四点固定，其靠近所述管板(103)的下端留有空档；以及传热集束管(106)，其设置在所述传热管套筒(107)的内部，呈u字型，两端均贯穿下部管板(103)的通孔与管板(103)固定连接；传热集束管(106)设置有若干个用于稳定传热集束管(106)的档板(1061)；所述第一离子处理水箱(102)，与所述外部换热汽水分离器(112)出来的水连接，另一端连接给水环(101)；给水环(101)设置在所述上壳体内壁上，且其一端与所述第一离子处理水箱(102)连通；所述给水环(101)包括二十五个用于向上壳体(3)四周、传热管套筒(107)之间喷水的喷嘴，所述喷嘴采用倒钩形状；连接上壳体的下壳体集气室热气流喷嘴组(115)，其设置在所述下壳体(4)的上端，将下壳体的热流注入上壳体下部隔板(109)的左侧，热流进入与管板穿孔连接的传热集束管(106)；隔板(109)的另一侧设置若干个低温水排污出口(105)，其设置在所述上壳体(3)的下部外壁上，位于所述管板(103)和下壳体(4)之间，低温水排污连接所述物料射流箱(204)；以及隔板(109)，其一端与所述管板(103)固定连接，另一端与所述下壳体(4)的上端固定连接；隔板(109)用于将超临界水气化反应热源与传热集束管(106)换热后的低温排污水相隔开；以及水位表(104)共计八个，其设置在所述上壳体(3)的外壁上，用于控制给水环(101)的给水流量，保证不低于50％的水量，又不会淹没一次汽水分离器(108)。4.根据权利要求1所述的一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置，其特征在于：所述下壳体(4)上设置加强凸体(401)。5.根据权利要求3所述的一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置，其特征在于：所述集气室热气流喷嘴组(115)数量为七组；所述低温水排污出口(105)的数量为五个；所述一次汽水分离器(108)由16只旋叶式汽水分离器组成；所述固液分离器(207)、固渣储箱(206)数量为五组；所述传热集束管(106)由4564根传热管组成；所述传热管(106)制作材料均为inconel690合金钢，每根传热管外径19.06
㎜
，壁厚1.1
㎜
；传热管(106)与装置下壳体超临界水气化反应物料后的高温高压热源进行换热，产生高温高压蒸汽；所述管板(103)上设置有9128个通孔，用于供传热集束管(106)穿透管板(103)；供传热集束管(106)与管板(103)双面接触的地方，均在表面进行堆焊inconel690合金钢材料堆焊固定；传热管束(106)两端均穿透下部管板(103)；所述挡板(1061)数量为104个，呈方形排列，所述传热集束管(106)下、左右、内外均设置22个挡板(1061)，上方设置有16个挡板(1061)。6.根据权利要求5所述的一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置，其特征在于：所述超临界水传输组件(203)为三组，所述超临界水射流防回流高压喷射装置(2032)由30-60个超临界水射流防回流高压喷嘴组成；所述物料射流传输组件(205)为二组，所述物料射流防回流高压喷射装置(2052)由30-60个防回流高压喷嘴组成。7.根据权利要求5或6所述的一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置，其特征在于：所述管板(103)、隔板(109)的制作材料采用厚碳钢；所述管板(103)、隔板(109)与热源
接触的一面以及所述传热集束管(106)与管板(103)穿孔处的正反两面均堆焊inconel690合金钢材料；所述传热管制作材料均为inconel690合金钢；穿管的管板(103)厚800mm,隔板(109)的厚300mm,均由厚碳钢制成；所述上壳体(3)、下壳体(4)与下壳体内套筒(201)，均由高温耐热耐腐蚀钢材质gh2474高温合金钢制成。8.根据权利要求1所述的一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置，其特征在于：所述蒸汽出口内设置的限流喷射装置(5)由八组限流喷嘴组组成。9.一种基于权利要求3所述的一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：超临界水气化反应步骤：将物料射流箱(204)里的高含水物料，超临界水射流水箱(202)里的超临界水，注入进下壳体内套筒(201)内，物料与超临界水进行超临界水气化反应，产生高温热源；纯净蒸汽生产步骤：将第二离子处理水箱(114)中的离子水传输给盘管换热组件(110)、筒间环筒换热绕件(111)，然后盘管换热组件(110)、筒间环筒换热绕件(111)产生的高温热流，传输给外部换热汽水分离器(112)，外部换热汽水分离器(112)将分离出的蒸汽传输给外部蒸汽加压射流泵(113)，然后经喷嘴组，喷射注入上壳体的二次蒸汽干燥器(116)；外部换热汽水分离器(112)分离出的水传输给第一离子处理水箱(102)，第一离子处理水箱(102)将离子处理水传输给给水环(101)，给水环(101)给水往下流至传热管套筒(107)下部的缺口，然后遇到管板(103)后反向向上流向传热集束管(106)；与此同时，集气室热气流喷嘴组(115)将下壳体(4)经超临界水气化反应完成后汇集集气室形成的高温热气流，经喷嘴注入至管板(103)、隔板(109)左侧，进入贯穿管板(103)的传热集束管(106)入口处；给水与传热管内高温热气流进行热交换，产生高温蒸汽，该高温蒸汽流进一次汽水分离器(108)，经一次汽水分离器(108)分离出的蒸汽进入二次蒸汽干燥器(116)，二次蒸汽干燥器(116)生产出高温高压合格干净蒸汽经蒸汽出口(301)及限流喷射装置(5)传输给汽轮发电机组发电或城市热力；物料外循环步骤：对固液分离器(207)分离出的固体可以提取无机盐，剩渣传输进入固渣储箱(206)，可用于填土、筑路；对固液分离器(207)分离出的液体可以提取无机酸，或与低温水排污出口(105)出来的低温温水一起，传输给物料箱，进入下壳体内套筒(201)内，再次参与超临界水气化反应。
技术总结
本发明公开了一种火电厂用超临界水气化反应蒸汽集成装置及方法，属于热工反应技术领域。本发明利用超临界水气化反应物料产生的自身热源直接生产蒸汽，集成多种换热源提高了蒸汽产量，外循环提高了物料利用。本装置高40米，下壳体与内筒双层设置，上下壳体与内筒均采用GH2474高温合金钢，由下壳体、多组集束管与喷嘴、绕内筒换热件、盘管换热件、固液分离器、热流喷嘴,上壳体、套筒、管板、隔板、传热管束、挡板、给水环、蒸汽分离干燥器、蒸汽出口喷嘴，以及外部汽水分离器、蒸汽加压及喷嘴等组成。本发明改变了火电厂烧煤产汽高耗且污染的传统工艺，填补了火电厂和油污、毒土危废处置等以零碳零污排放获得发电、供热用合格蒸汽的大型装置的空白。装置的空白。装置的空白。
