一种基于高压水的双流体喷嘴的制作方法
【专利摘要】本发明提供的基于高压水的双流体喷嘴，包括高压水管道和浆料管道，浆料管道同轴套装在高压水管道的外部，高压水管道内为高压水的流动空间，浆料管道与高压水管道之间为浆料的流动空间，浆料管道与浆料进口相连通，浆料管道的末端开设有浆料喷嘴，高压水管道的前端位于浆料管道的外部并与高压水源相连，高压水管道的末端开设有高压水喷嘴，且高压水喷嘴位于浆料喷嘴的内部。本发明在使用时，高压水喷嘴中的高压水流与浆料喷嘴中的浆料发生碰撞，浆料雾化成细小的浆滴，经浆料喷嘴喷出。本发明设计结构简单、流量调节范围大、防堵性能优异、特别适合高压和超高压环境，能够解决传统超临界水气化技术中进料装置局部温度过高、进料口堵塞等问题。
【专利说明】
一种基于高压水的双流体喷嘴
技术领域
[0001]本发明属于超临界水气化技术领域，特别涉及一种基于高压水的双流体喷嘴。
【背景技术】
[0002]超临界水气化技术是近年来备受关注的一种清洁能源技术。相较于常温水，超临界水具有极性低、对有机物的溶解度高、粘性小、输运能力强等优越性质，使得有机固体原料可以在超临界水环境中快速反应，生成氢气等清洁能源。大量实验结果亦证实了超临界水气化技术可以实现良好的气化效果。
[0003]但是目前超临界水气化技术相关发明或研究只是集中在气化反应装置，对于有机固体原料的进料方式和进料装置研究较少，专门的超临界水喷嘴更是寥寥无几，几乎所有的超临界水气化技术的进料装置均为简单的管路结构，加上高压下物料的输运速度较低，难以实现有机固体原料和超临界水的高效充分混合，存在局部温度过高、进料口堵塞等问题，不利于超临界水气化炉的长期稳定连续运行。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于高压水的双流体喷嘴，该喷嘴结构简单、流量调节范围大、防堵性能优异，能够解决传统超临界水气化技术中进料装置局部温度过高、进料口堵塞等问题。
[0005]为达到上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0006]—种基于高压水的双流体喷嘴，包括高压水管道和浆料管道，浆料管道同轴套装在高压水管道的外部，高压水管道的内部空间为高压水的流动空间，浆料管道与高压水管道之间围成的空间为浆料的流动空间，浆料管道与浆料进口相连通，浆料管道的末端开设有浆料喷嘴，浆料管道的前端密封固定在高压水管道上，高压水管道的前端位于浆料管道的外部并与高压水源相连，高压水管道的末端开设有高压水喷嘴，且高压水喷嘴位于浆料喷嘴的内部。
[0007]所述的高压水管道为毛细管结构。
[0008]所述的高压水喷嘴设置为缩口结构。
[0009]所述的高压水管道的前端与高压水源之间设置有用于实现高压水间歇喷射的水流控制装置。
[0010]所述的浆料进口设置在靠近浆料管道前端的位置。
[0011]还包括设置在浆料管道外部的用于通入冷却水对浆料管道进行冷却的冷却水管道。
[0012]所述的冷却水管道内设有用于防止冷却水发生短路的隔离管。
[0013]所述的隔离管同轴套装在浆料管道的外部，冷却水管道同轴套装在隔离管的外部，隔离管的前端密封固定在浆料管道上，隔离管的末端为开口的自由端，隔离管的末端与冷却水管道的末端之间留有能够允许冷却水流通的空隙，冷却水管道的末端密封固定在浆料管道上，冷却水管道的前端密封固定在隔离管上，且隔离管与冷却水进口相连通，冷却水管道与冷却水出口相连通。
[0014]所述的冷却水进口设置在靠近隔离管前端的位置，冷却水出口设置在靠近冷却水管道前端的位置。
[0015]相对于现有技术，本发明的有益效果在于:
[0016]本发明提供的基于高压水的双流体喷嘴，包括高压水管道和浆料管道，浆料管道同轴套装在高压水管道的外部，高压水管道的内部空间为高压水的流动空间，浆料管道与高压水管道之间围成的空间为浆料的流动空间，浆料管道的末端开设有浆料喷嘴，高压水管道的末端开设有高压水喷嘴，且高压水喷嘴位于浆料喷嘴的内部。本发明在使用过程中，高压水管道中的高压水流从高压水喷嘴喷出后，与浆料管道中的浆料在浆料喷嘴中发生碰撞，浆料在高压水流的撞击和剪切作用下破碎、雾化成细小的浆滴，再经浆料喷嘴快速喷出，进入到超临界水环境中。细小的浆滴可在超临界水环境中迅速升温反应，避免了因浆料流速和升温速度慢导致浆料发生副反应等情况而堵塞喷嘴。同时高压水管道中的高压水流可以对高压水喷嘴进行冷却，防止高压水喷嘴结构被高温破坏。本发明具有结构简单、流量调节范围大、液体介质适用性好、防堵性能优异、耐高温耐腐蚀、操作压力高等优点，特别适合高压和超高压环境，如超临界水气化炉等，能够解决传统超临界水气化技术中进料装置局部温度过高、进料口堵塞等问题。相较于现有的超临界水气化炉的进料装置，本发明提供的基于高压水的双流体喷嘴，因高压水流对浆料的撞击和剪切作用，可使浆滴与超临界水环境混合更加充分，升温和反应更加迅速，避免了喷嘴堵塞和进料口局部高温等现象;相较于传统的高压气化炉雾化喷嘴，本发明中由于雾化介质为高压水，压缩性很小，因此本发明的双流体喷嘴不需要复杂的压缩系统，压缩耗功很低，同时也容易与其他工艺配合使用，减少能源与资源的浪费。
[0017]进一步的，本发明提供的基于高压水的双流体喷嘴中，高压水管道采用毛细管结构，以及高压水喷嘴采用缩口结构，均有利于保证高压水流出口速度。高压水管道的前端可连接水流控制装置，以实现高压水的间歇喷射。
[0018]进一步的，本发明提供的基于高压水的双流体喷嘴中，还设置有冷却水管道和隔离管。其中冷却水进口与隔离管相连通，冷却水出口与冷却水管道相连通，冷却水从隔离管的前端进入隔离管后流动至隔离管的末端，然后进入冷却水管道的末端，再从冷却水管道的前端流出。因此冷却水能够直接冷却浆料管道和浆料喷嘴，有利于保护喷嘴结构，延长喷嘴的使用寿命。设置的隔离管能够防止冷却水发生短路，保证高压水喷嘴和浆料喷嘴的冷却效果，提高两个喷嘴的使用寿命。冷却水进口与隔离管之间以及冷却水出口与冷却水管道之间均为螺纹连接，安装维护方便。
【附图说明】
[0019]为了更清楚详细地说明本发明，下面将对本发明的附图作简要说明。
[0020]图1为本发明提供的基于高压水的双流体喷嘴的结构示意图。
[0021]附图标记:1_高压水管道，2-浆料管道，3-隔离管，4-冷却水管道，5-冷却水出口，6-浆料喷嘴，7-高压水喷嘴，8-冷却水进口，9-浆料进口。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。
[0023]参见图1，本发明提供的基于高压水的双流体喷嘴，包括高压水管道1、浆料管道2、隔离管3和冷却水管道4，其中高压水管道I为毛细管结构，浆料管道2同轴套装在高压水管道I的外部，高压水管道I的内部空间为高压水的流动空间，浆料管道2与高压水管道I之间围成的空间为浆料的流动空间。浆料进口 9设置在靠近浆料管道2前端的位置上并与浆料管道2相连通。浆料管道2的末端开设有浆料喷嘴6，浆料管道2的前端密封焊接在高压水管道I的前段上，高压水管道I的前端位于浆料管道2的外部并与高压水源相连，且高压水管道I的前端与高压水源之间设置有用于实现高压水间歇喷射的水流控制装置，高压水管道I的末端开设有缩口结构的高压水喷嘴7，且高压水喷嘴7位于浆料喷嘴6的内部，高压水喷嘴7和浆料喷嘴6采用耐高温高压合金材质制作。隔离管3同轴套装在浆料管道2的外部，冷却水管道4同轴套装在隔离管3的外部，隔离管3的前端密封焊接在浆料管道2的前段上，隔离管3的末端为开口的自由端，隔离管3的末端与冷却水管道4的末端之间留有能够允许冷却水流通的空隙，冷却水管道4的末端密封焊接在浆料管道2的末端，冷却水管道4的前端密封焊接在隔离管3的前段上，冷却水进口 8设置在靠近隔离管3前端的位置上并与隔离管3相连通，冷却水出口 5设置在靠近冷却水管道4前端的位置上并与冷却水管道4相连通，且冷却水进口 8与隔离管3之间以及冷却水出口 5与冷却水管道4之间均为螺纹连接。
[0024]本发明提供的基于高压水的双流体喷嘴的工作原理如下:由于高压水管道I采用毛细管结构，高压水管道I中的高压水流与浆料管道2中的浆料在浆料喷嘴6中发生碰撞，浆料在高压水流的撞击和剪切作用下破碎，雾化成细小的浆滴，经浆料喷嘴6快速喷出，进入到超临界水环境中。细小的浆滴可在超临界水环境中迅速升温反应，避免因浆料流速和升温速度慢堵塞喷嘴。
[0025]相较于现有的超临界水气化炉的进料装置，本发明提供的基于高压水的双流体喷嘴，因高压水流对浆料的撞击和剪切作用，可使浆滴与超临界水环境混合更加充分，升温和反应更加迅速，避免了喷嘴堵塞和进料口局部高温等现象;相较于传统的高压气化炉雾化喷嘴，本发明中由于雾化介质为高压水，压缩性很小，因此本发明的双流体喷嘴不需要复杂的压缩系统，压缩耗功很低，同时也容易与其他工艺配合使用，减少能源与资源的浪费。
[0026]在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“高压水流”既可以是连续式高压水流，也可以是间歇式的高压水流，通过设置在高压水管道I前端与高压水源之间的水流控制装置，即可实现并控制高压水的间歇喷射，并能够实现高压水连续喷射与间歇喷射的切换；术语“相连”、“连接”应做广义理解，可以是可拆卸连接或一体地连接，也可以是电连接或机械连接等;术语“密封”亦应做广义理解，可以是螺纹连接密封、焊接密封和压力密封等等。对于本领域的技术人员而言，可以依据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0027]以上具体实施例只是为了更加清楚明白的说明本发明的目的、技术特点和有益效果，应当理解，以上实施例并不限定本发明的应用范围。凡在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何同等替换和修改都应包含在本发明的权利要求范围之内。
【主权项】
1.一种基于高压水的双流体喷嘴，其特征在于:包括高压水管道(I)和浆料管道(2)，浆料管道(2)同轴套装在高压水管道(I)的外部，高压水管道(I)的内部空间为高压水的流动空间，浆料管道(2)与高压水管道(I)之间围成的空间为浆料的流动空间，浆料管道(2)与浆料进口(9)相连通，浆料管道(2)的末端开设有浆料喷嘴(6)，浆料管道(2)的前端密封固定在高压水管道(I)上，高压水管道(I)的前端位于浆料管道(2)的外部并与高压水源相连，高压水管道(I)的末端开设有高压水喷嘴(7)，且高压水喷嘴(7)位于浆料喷嘴(6)的内部。2.根据权利要求1所述的基于高压水的双流体喷嘴，其特征在于:所述的高压水管道(I)为毛细管结构。3.根据权利要求1所述的基于高压水的双流体喷嘴，其特征在于:所述的高压水喷嘴(7)设置为缩口结构。4.根据权利要求1所述的基于高压水的双流体喷嘴，其特征在于:所述的高压水管道(I)的前端与高压水源之间设置有用于实现高压水间歇喷射的水流控制装置。5.根据权利要求1所述的基于高压水的双流体喷嘴，其特征在于:所述的浆料进口(9)设置在靠近浆料管道(2)前端的位置。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于高压水的双流体喷嘴，其特征在于:还包括设置在浆料管道(2)外部的用于通入冷却水对浆料管道(2)进行冷却的冷却水管道(4)。7.根据权利要求6所述的基于高压水的双流体喷嘴，其特征在于:所述的冷却水管道(4)内设有用于防止冷却水发生短路的隔离管(3)。8.根据权利要求7所述的基于高压水的双流体喷嘴，其特征在于:所述的隔离管(3)同轴套装在浆料管道(2)的外部，冷却水管道(4)同轴套装在隔离管(3)的外部，隔离管(3)的前端密封固定在浆料管道(2)上，隔离管(3)的末端为开口的自由端，隔离管(3)的末端与冷却水管道(4)的末端之间留有能够允许冷却水流通的空隙，冷却水管道(4)的末端密封固定在浆料管道(2)上，冷却水管道(4)的前端密封固定在隔离管(3)上，且隔离管(3)与冷却水进口(8)相连通，冷却水管道(4)与冷却水出口(5)相连通。9.根据权利要求8所述的基于高压水的双流体喷嘴，其特征在于:所述的冷却水进口(8)设置在靠近隔离管(3)前端的位置，冷却水出口(5)设置在靠近冷却水管道(4)前端的位置。
【文档编号】B05B15/00GK106040467SQ201610570315
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月19日
【发明人】郭烈锦, 任长胜, 朱超, 金辉, 欧国标, 罗奎
【申请人】西安交通大学