一种实验室有机废液裂解处置装置

1.本发明属于有机废液实验设备技术领域，涉及一种实验室有机废液裂解处置装置。


背景技术：

2.随着我国科学技术快速发展，高校、科研机构与企业的实验室不断扩建，实验室的种类、数量与规模也不断壮大，随之而来的则是实验室废弃物所带来的污染问题。实验室废弃物主要包括:固体废弃物，废液，废气，以及病毒和致病菌的生物性污染物等。高校实验室废弃物具有高毒性，高危害性，但环保部门并未列入环保检测的项目，即使列入，也因量小、易被生活污水稀释而难于检测到。
3.实验室废液主要来自各科研单位实验研究室和高等院校的科研和教学实验室。实验室废液有其自身的特殊性质：量少，间断性强，高危害，成分复杂多变。根据废液中所含主要污染物性质，可以分为实验室有机和无机废液两大类。无机废液主要含有重金属、重金属络合物、酸碱、氰化物、硫化物、卤素离子以及其他无机离子等。有机废液含有常用的有机溶剂、有机酸、醚类、多氯联苯、有机磷化合物、酚类、石油类、油脂类物质。相比而言，有机废液比无机废液污染的范围更广，带来的危害更严重。不同的废液，污染物组成不同，处理方法和效果也不相同。实验室废液的处理本着分类收集，就地、及时地原位处理，简易操作，以废治废和降低成本的原则。
4.目前处理实验室有机废液的一般方式是集中收集，然后运送到处理机构进行处理，此种方法废弃物处理不及时存在泄漏等安全隐患，且专业处理公司针对各种不同成分的有机废液的处理工艺繁琐，成本高。
5.因此迫切需要能够针对实验室有机废液就地实时处理的一种实验室废液反应装置。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的废弃物处理不及时、存在泄漏等安全隐患、且处理成本高据的不足，本发明提供了一种实验室有机废液裂解处置装置，其能够就地有效处理实验室有机废液，使经处理后有机废液符合国家排放标准；且本发明处理效率高，废弃物单量处理费用低。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.本发明提供一种实验室有机废液裂解处置装置，其包括：
9.位于底部的锥形收集部、位于中部垂直段的反应体和位于上部的尾气出口部；所述尾气出口部的左侧为向右倾斜的斜面，右侧为竖直面；左侧斜面的端部位于反应体中心线的右侧；
10.所述废液反应装置的腔体内布置有稳焰器，且其周边设置有风管与所述腔体相通；废液反应装置上设置有能够将废液喷入所述腔体结构内部的多个喷液器，且所述喷液
器的中心线交汇点在所述稳焰器的中心线偏右；在所述废液反应装置上设置导流拱，所述导流拱位于所述稳焰器上方；所述废液反应装置的底部接渣灰收集装置；
11.更优选的，所述稳焰器整体呈涡轮型结构，其中部为类椭圆形实心，实心四周为涡轮式通道。
12.更优选的，在所述收集部上布置有多个一次风管；所述一次风管按照多层圆环型方式布置，其以所述反应体的中心平面为分界面，分界面一侧的一次风管出口倾斜向上；分界面另一侧的一次风管的出口竖直向上；
13.或者，
14.在所述收集部上布置有一次风管；所述一次风管为直立风管，该直立风管的四周错落开有出风口，且自下向上出风口的直径依次减小；
15.或者，
16.在所述反应体上布置有多个一次风管，所述一次风管的中心线位于同一水平面，且位于稳焰器的下方。
17.更优选的，所述多个喷液器布置在所述反应体上；或者，所述多个喷液器布置在所述收集部的锥面上。
18.更优选的，在所述反应体内，顺着有机废液反应流程方向，自下而上交错布置多级导流拱。
19.更优选的，所述导流拱的下表面与水平面夹角为b，该夹角b满足：15
°
≦b≦65
°
；其右侧与反应体腔体内壁相接的垂段面的高度为a，左侧自由端为半径为r1的圆弧状，该r1满足：r1＝(0.3～0.8)a。
20.更优选的，在废液反应装置内交错布置多级导流拱，且第一级导流拱位于在稳焰器上方设定距离处。
21.更优选的，在所述第二级导流拱的对面反应体壁上布置有二次风管；所述二次风管的出口中心线与第二级导流拱的上缘在同一高度；
22.在所述第三级导流拱的对面反应体壁上布置有三次风管；所述三次风管的出口中心线与第三级导流拱的上缘在同一高度。
23.由上述本发明的技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：
24.1、本发明中的废液反应装置包括位于底部的锥形收集部、位于中部垂直段的反应体和位于上部的尾气出口部；尾气出口部的左侧为向右倾斜的斜面，右侧为竖直面；左侧斜面的端部位于反应体中心线的右侧。本技术通过限制左侧斜面的端部位于反应体中心线的右侧，可以调节尾气转向时的流速，控制流速可以使尾气中的较大、较重的灰尘粒子分离下来。
25.2、废液反应装置内布置有稳焰器，且其周边设置有风管与废液反应装置的腔体相通；废液反应装置上设置有能够将废液喷入腔体结构内部的多个喷液器，且喷液器的中心线交汇点在稳焰器的中心线偏右；在废液反应装置上设置导流拱，导流拱位于稳焰器上方。通过设置导流拱，能够迫使烟气走s形路径，在同样的高度内，增长了尾气的流程，同样的流速下，增加了停留时间，降低了设备高度。在废液处理量较小时，增加尾气在废液反应装置内的充满度，更加适应负荷的变化。
26.3、本发明通过在废液反应装置的内壁面布置耐火材质内衬，利于反应装置内部温
度均匀，提高反应速率，加强有机废液处理过程稳定性，同时对反应装置本身起到一定的保护作用。
27.4、本技术在废液反应装置的收集部靠近底部位置处布置有一次风管。一次风管呈多层圆环型方式布置，该一次风管以收集部的中心平面为分界面，分界面左侧的一次风管向右偏；分界面右侧的一次风管竖直向上。这种呈多层圆环型方式布置方式可以使一次风的风速提高，增加一次风的穿透力，加强了旋流反应物的旋流效果，能够与废液更好的混合，有利于燃烧的顺利进行；同时使反应物与壁面充分接触，可有效吸收热量，提高反应速率。
28.5、本发明中的稳焰器为涡轮型稳焰器，其中部为类椭圆形实心，实心四周为涡轮式通道；稳焰器由高蓄热、防磨损、耐高温材料制成。稳焰器中部类椭圆形实心的设置可使初进下部反应体的废液液滴迅速蒸发、裂解并达到着火点；稳焰器四周涡轮式通道使反应物和一次风更好的进行混合，提高反应速率，同时利于废液反应的内循环充满整个下部反应体，提高下部反应体利用率。
29.6、本发明中的下部反应体的上缩段锥面上布置有多个喷液器，多个喷射器可实现低热值废液和高热值废液进行混喷，提高处理废液的总体热值，增加废液处理的稳定性和高效性；喷液器夹角的设计为废液反应的内循环的形成提供有力条件。左右锥面喷液器中心线交汇点在稳焰器中部偏右，即保证了喷液器的中心线交汇点在反应装置的中心线右侧，结合一次风管左侧风管向右倾斜，这样能够使废液和空气的汇合位置在反应装置的右侧，废液反应位置处于最下层导流拱的下方，远离导流拱的出口位置；且一次风管提供废液反应需要的空气，稳焰器和导流拱积蓄的热量，提供反应需要温度，保证了废液反应的顺利进行，更能适合不同成分、不同种类的废液。
30.7、本技术中的反应体内，顺着有机废液反应流程方向，自下而上交错布置多级导流拱，在导流拱对面的反应体壁上布置有二次风管、三次风管；通过导流拱迫使尾气在流动方向发生改变后，可以使反应体内部的成分分布更加均匀，进一步与二次风、三次风发生的反应会更加完全，从而使反应体尾气中的成分会充分的分解与反应。
31.8、本技术中，二次风管、三次风管的出口中心线与对应的导流拱的上缘在同一高度。这样的结构能够保证二次风、三次风在左面最小的地方混合，流通截面小，尾气流速高，流速高对尾气的扰动高，使空气与烟气混合更均匀。
32.9、本技术将布置在收集部的一次风管的一侧出口倾斜向上，此处一次风向一侧吹，另一侧一次风管的出口竖直布置使得一次风向上吹，使反应物的焚烧主要在一侧进行；配合布置在同侧向上倾斜的第一级导流拱，延长了反应物的焚烧时间；导流拱有较强的蓄热功能，配合稳焰器的蓄热功能，加强了废液的焚烧，对废液热值的适应性更广。
33.10、在整个废液反应装置内布置有多级温度测点，温度测点和三个送风装置连锁进行耦合控制。通过温度监测获得下部产物的反应程度，进而控制一次风、二次风、三次风输送量，达到整体反应装置的自动控制及废液流量变化时的自适应调节，可有效提高废液输送量波动时处理系统反应时间，提高反应速率，同时使反应进行充分、彻底。
34.11、实验室有机废液就地实时处理装置布置灵活，占地面积小，处理效率高，有机废液单量处理费用低，可有效处理实验室有机废液。
附图说明
35.图1为本发明实施例一的结构示意图；
36.图2为本发明实施例一中的一次风管的结构示意图；
37.图3为本发明实施例一中的稳焰器的结构示意图；
38.图4为本发明实施例一中的导流拱的结构示意图；
39.图5为本发明实施例二中的废液反应装置的结构示意图；
40.图6为本发明实施例三中的废液反应装置的结构示意图。
41.附图标记：
42.废液反应装置1；收集部11、反应体12、尾气出口部13；一次风管111、稳焰器121、喷液器122、导流拱123。
具体实施方式
43.下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
44.本技术文件中的上、下、左、右、内、外、前端、后端、头部、尾部等方位或位置关系用语是基于附图所示的方位或位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
45.本发明中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.实施例一：
47.本发明提供一种实验室有机废液裂解处置装置，其结构如图1所示，包括：废液反应装置1包括位于底部的锥形收集部11、位于中部垂直段的反应体12和位于上部的尾气出口部13。废液反应装置1通过收集部11连接渣料收集装置。
48.各个部件的结构及功能具体如下：
49.废液反应装置1的内壁面布置有耐火材质内衬。通过在废液反应装置1的内壁面布置耐火材质内衬，利于反应体内部温度均匀，提高反应速率，加强有机废液处理过程稳定性，同时对废液反应系统本身起到一定的保护作用。
50.废液反应装置1包括位于底部缩口段的收集部11、位于中间中直段的反应体12和位于上部偏心段的尾气出口部13。
51.收集部11：
52.在收集部11靠近底部位置处布置有一次风管111。如图2所示，一次风管111呈多层圆环型方式布置，该一次风管111以收集部11的中心平面为分界面，分界面左侧的一次风管111向右偏；分界面右侧的一次风管111竖直向上。
53.这种呈多层圆环型方式布置方式可以使一次风的风速提高，增加一次风的穿透力，加强了旋流反应物的旋流效果，能够与废液更好的混合，有利于燃烧的顺利进行；同时使反应物与壁面充分接触，可有效吸收热量，提高反应速率。
54.反应体12：
55.中直段的反应体12的横断面相同，且左右对称；
56.反应体12内布置有稳焰器121。稳焰器121整体呈如图3所示的涡轮型结构，其中部为类椭圆形实心，实心四周为涡轮式通道。稳焰器121由高蓄热、防磨损、耐高温材料制成。稳焰器121中部的类椭圆形实心结构可使初进反应体12的废液液滴迅速蒸发、裂解并达到着火点；稳焰器121四周的涡轮式通道使反应物和通过一次风管111输入的一次风更好的进行混合，提高反应速率，同时利于废液反应的内循环充满整个下部反应体，提高下部反应体的利用率。
57.在反应体12上还布置有多个喷液器122，且多个喷液器122的中心线交汇点在稳压器121的中心线偏右布置。喷液器122为废液反应的内循环的形成提供有力条件。喷液器122所喷废液可为同类废液，也可为不会发生化学反应的不同类废液，一般热值低的废液和热值高的废液一起喷入废液反应装置1，这样可以保证低热值废液达到稳定处理和相应的处理温度。由此可见多个喷液器122可实现低热值废液和高热值废液进行混喷，能够提高处理废液的总体热值，增加废液处理的稳定性和高效性。
58.在反应体12内，顺着有机废液反应流程方向，自下而上交错布置有多级导流拱123，导流拱123可以采用耐高温、高强度耐磨浇筑料整体浇筑而成，且与废液反应装置1的腔体内壁面为一体结构。如图1所示，在反应体12中布置有三级导流拱，即第一级导流拱、第二级导流拱、第三级导流拱；该导流拱123的结构如图4所示，其下表面与水平面夹角为b，该夹角b满足：15
°
≦b≦65
°
；其右侧与反应体腔体内壁相接的垂段面的高度为a，左侧自由端为半径为r1的圆弧状，该r1满足：r1＝(0.3～0.8)a。
59.布置在废液反应装置1右侧的第一级导流拱所述导流拱123位于所述稳焰器121上方，距离稳焰器121的高度为设定第一高度h1；其自由端端部在废液反应装置1中心线左侧，且离废液反应装置1中心线的距离为l1；该l1、h1满足：-1/4d《l1《1/4d，0.2d《h1《d；其中d为废液反应装置1的反应体12的直径。
60.高度h1一方面保证导流拱下方有足够的空间，满足废液反应需要的空间要求；另一方面，保证导流拱能够对反应有蓄热、供热的功能。高度太低，空间太小，废液反应过程受阻；高度太高，空间太大，不能形成反应需要的温度场、流场，同时导流拱的作用降低，甚至不起作用。
61.l1主要是保证废液反应位置在导流拱的下方，并保证流过导流拱的反应物有合适的速度。
62.布置在废液反应装置1左侧的第二级导流拱距离第一级导流拱的高度为设定第二高度h2，其自由端端部与废液反应装置1的中心线重合；该h2满足：h2＝0.5～1.5h1，其中h1为第一级导流拱距离稳焰器121的高度。
63.布置在废液反应装置1右侧的第三级导流拱，距离第一级导流拱的高度为设定第三高度h3，其自由端端部与在废液反应装置1中心线右侧，且离废液反应装置1中心线的距离为l2；该l2、h3满足：-1/4d《l2《1/4d，h3＝0.5～1.5h1；其中d为废液反应装置1的反应体12的直径；h1为第一级导流拱距离稳焰器121的高度。
64.上述高度h1-h3主要是为了保证反应需要的空间，有合适的温度场和流场。
65.在废弃物处理中，对尾气在高温区停留时间有明确的要求，不少于2s，本技术通过
设置导流拱123，能够迫使烟气走s形路径，在同样的高度内，增长了尾气的流程，同样的流速下，增加了停留时间，降低了设备高度。在废液处理量较小时，增加尾气在废液反应装置1内的充满度，更加适应负荷的变化。
66.另外，本技术将一次风管111左侧向右倾斜，此处一次风向右侧吹，右侧竖直布置，一次风向上吹，使反应物的焚烧主要在右侧进行；配合布置在右侧向上倾斜的第一级导流拱，且将风口部的尾气出口布置在左侧，延长了反应物的焚烧时间；导流拱123有较强的蓄热功能，配合稳焰器121的蓄热功能，加强了废液的焚烧，对废液热值的适应性更广。
67.本技术还在第二级导流拱和第三级导流拱的对面反应体12壁上布置有二次风管、三次风管。二次风管的出口中心线与第二级导流拱的上缘在同一高度；三次风管的出口中心线与第三级导流拱的上缘在同一高度。这样布置的优点是：能够使二次风、三次风在左面最小的地方混合，流通截面小，尾气流速高，流速高对尾气的扰动高，使空气与烟气混合更均匀。
68.通过导流拱123迫使尾气在流动方向发生改变后，可以使反应体12内部的成分分布更加均匀，进一步与二次风、三次风发生的反应会更加完全，从而使反应体12尾气中的成分会充分的分解与反应。
69.尾气出口部13：
70.尾气出口部13的左侧为向右倾斜的斜面，右侧为竖直面；左侧斜面端部位于反应体12中心线的右侧。通过限制左侧斜面的端部位于反应体中心线的右侧，可以调节尾气转向时的流速，控制流速可以使尾气中的较大、较重的灰尘粒子分离下来。进一步限制左侧斜面端部与反应体12中心线之间的距离为l3，l3≧1/4d，其中的d为反应体12的直径。通过限制l3的尺寸，可以调节尾气转向时的流速，控制流速可以使尾气中的较大、较重的灰尘粒子分离下来。
71.上述距离l1-l3的设置是为了保证反应物的出口流速。
72.在整个废液反应装置1内布置有多级温度测点，温度测点和三次(一次风、二次风和三次风)送风量连锁进行耦合控制，即通过温度监测获得下部产物的反应程度，进而根据下部产物的反应程度控制一次风、二次风、三次风输送量，达到整体反应装置的自动控制及废液流量变化时的自适应调节，可有效提高废液输送量波动时处理系统反应时间，提高反应速率，同时使反应进行充分、彻底。
73.上述废液反应装置1的工作原理如下：
74.废液和风进入喷液器122后，废液在喷液器122内部被雾化预混后，经喷液器122的末端喷口进入废液反应装置1。废液在废液反应装置1内部对冲混合，同时与一次风进行充分混合，气液混合物充分利用废液反应装置1的壁面和稳焰器121的热量进行蒸发、裂解燃烧反应，提高了反应速率，同时稳焰器121的设置使废液反应装置内的温度分布更加均匀，也有利于反应的快速进行。反应物经过稳焰器121四周的涡轮式通道再次与一次风混合，且稳焰器121涡轮式通道使左侧反应物通过率高，这样在稳焰器121左下方形成向右的旋流，旋流反应物在到达反应体12底部的一次风管时，在一次风的作用下加强了旋流反应物的旋流效果，这样在整个废液反应装置1的反应体12内形成了废液蒸发、裂解燃烧反应的内循环，提高废液反应速率。废液经反应体12处理后，产物中的渣灰颗粒经渣灰收集装置进行收集；反应体12的反应产物在反应体12内进行彻底处理。反应体12自下而上布置有三级导流
拱，同时导流拱的设置使产物与二次风、三次风的混合更加均匀，使反应体内的温度分布更加均匀，有利于提高反应速率，同时增加了产物反应的流程，使其反应更加充分、彻底。
75.在整个废液反应装置1内布置有多级温度测点，温度测点和三次(一次风、二次风和三次风)送风量连锁进行耦合控制：通过温度监测获得下部产物的反应程度，进而根据下部产物的反应程度控制一次风、二次风、三次风输送量，达到整体反应装置的自动控制及废液流量变化时的自适应调节。
76.产物经反应体12的充分反应后完成降解，最终产物符合国家排放标准。一、二、三次风都是经过预热后的空气。空气在余热回收装置2内与废液反应装置1的最终产物进行热量交换，预热空气输送至整个废液反应装置1参与反应。最终产物经过余热回收装置2的初步降温，经过烟气急冷脱硫一体化装置3的两级急冷脱硫，使烟气温度降到规定范围，同时除掉部分细小粉尘，之后流经烟气脱水装置4，脱除烟气中所含的水分，最后经过烟气净化装置5，过滤掉残留的有害成分，达标排放。
77.上述的实验室有机废液处理系统实现模块化结构，集成度高，结构紧凑，布置灵活，占地面积小，处理效率高，有机废液单量处理费用低，可有效处理实验室有机废液。
78.实施例二
79.实施例二中，废液反应装置1为如下图5所示的结构，其与实施例1的区别之处有：
80.1、设置在收集部11的一次风管111由实施例一中的水平布置的多个风管替换为一个直立风管，该直立风管的四周错落开有出风口，且自下向上出风口的直径依次减小。
81.2、多个喷液器122位于收集部11的锥面上，且其中心线交汇点落在稳焰器121中心线的右侧。
82.实施例二中的其余部分与实施例一相同，这里不再详细描述。
83.实施例三
84.实施例三中，废液反应装置1为如下图6所示的结构，其与实施例1的区别之处有：
85.多个一次风管111由设置在收集部11，改变为设置在反应体11上且位于稳焰器122下方，且多个一次风管111中心线在同一水平面。
86.虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。