[發(fā)明專利]一種超臨界水熱火焰強化型超臨界水氧化處理有機廢棄物的系統(tǒng)及調(diào)控方法

有效

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• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN110790466B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王樹眾;崔成超;李艷輝;宋文翰;任萌萌;楊健喬;張茜;蔣卓航
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: C02F11/06
• 分類號: C02F11/06;C02F11/08;A62D3/38
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發(fā)明公開了構(gòu)建了耦合超臨界水熱火焰的超臨界水氧化處理有機物系統(tǒng)，以及啟動著火與穩(wěn)定運行兩工況下控制策略。其實現(xiàn)了更快速，且安全穩(wěn)定地降解有機污染物。同時利用超臨界水熱火焰區(qū)的高熱量，使得相對低溫(小于300℃)待處理廢液在燃燒/升溫?除鹽一體化裝置中快速升溫以及鹽析出并在線脫出。該發(fā)明不僅克服了最大風(fēng)險溫度區(qū)的腐蝕與鹽沉積問題，還降低了對待處理物料的高溫預(yù)熱需求，節(jié)省整個系統(tǒng)的能源利用，實現(xiàn)了傳統(tǒng)超臨界水氧化裝置的“降本增效”。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機污染物無害化處理及能源化利用領(lǐng)域，具體涉及一種超臨界水熱火焰強化型超臨界水氧化處理有機廢棄物的系統(tǒng)及調(diào)控方法。

背景技術(shù)

超臨界水(Supercritical Water，簡稱SCW)是指溫度和壓力均高于其臨界點(Tc＝374.15℃，Pc＝22.12MPa)的特殊狀態(tài)的水。超臨界水氧化技術(shù)是利用超臨界水的低粘度、低介電常數(shù)、高擴(kuò)散性等特殊性質(zhì)，使完全溶解在其中的有機物與氧化劑發(fā)生快速、徹底的均相反應(yīng)，有機物中的碳元素轉(zhuǎn)化成二氧化碳，氯、硫、磷等元素轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的無機鹽，氮元素絕大多數(shù)轉(zhuǎn)化成氮氣，實現(xiàn)有機廢物的高效無害化處理。其是一種綠色、高效、徹底的有機廢物無害化處理處置技術(shù)，被譽為21世紀(jì)最有潛力的有機廢物處理技術(shù)。

當(dāng)前，鹽沉積、腐蝕等問題一定程度上制約了超臨界水氧化技術(shù)低成本可靠的工業(yè)化實施。對于傳統(tǒng)超臨界水氧化過程，物料往往需要被預(yù)熱至超臨界溫度。預(yù)熱過程中，隨著物料逐漸由亞臨界溫度升高至超臨界溫度，水介電常數(shù)降低和氫鍵減少，物料中無機鹽將沉積到預(yù)熱設(shè)備或輸送管道內(nèi)表面；此外，超臨界水氧化反應(yīng)過程中生成的無機鹽同樣將可能析出、形成鹽垢，從而引發(fā)管路及設(shè)備堵塞，影響系統(tǒng)的正常運行。由亞臨界水向超臨界水轉(zhuǎn)變的臨界點附近為高密度水區(qū)(通常認(rèn)為300℃-420℃)，該區(qū)域水介電常數(shù)和無機鹽溶解度都很大，為腐蝕敏感區(qū)，極易引發(fā)服役于該溫度區(qū)域管道與設(shè)備的腐蝕損壞。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種超臨界水熱火焰強化型超臨界水氧化處理有機廢棄物的系統(tǒng)及調(diào)控方法，本發(fā)明克服了最大風(fēng)險溫度區(qū)的腐蝕與鹽沉積問題，并降低了對待處理物料的高溫預(yù)熱需求，降低整個系統(tǒng)的能源利用。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

本發(fā)明公開了一種超臨界水熱火焰強化型超臨界水氧化處理有機廢棄物的系統(tǒng)，包括前置單元、超臨界水熱火焰發(fā)生單元和超臨界水氧化單元，前置單元經(jīng)超臨界水熱火焰發(fā)生單元連接至超臨界水氧化單元；

所述超臨界水熱火焰發(fā)生單元，包括燃料供給模塊、氧化劑供給模塊、超臨界水熱火焰發(fā)生模塊和燃燒/升溫-除鹽一體化裝置；燃料供給模塊與氧化劑供給模塊的出口均分別接至超臨界水熱火焰發(fā)生模塊，燃燒/升溫-除鹽一體化裝置出口與超臨界水氧化單元的入口A1相連接；超臨界水熱火焰發(fā)生模塊位于燃燒/升溫-除鹽一體化裝置頂部，燃燒/升溫-除鹽一體化裝置底部設(shè)有排鹽裝置；

所述前置單元的出口通過管路連接有流量分配裝置，流量分配裝置的第一出口與燃燒/升溫-除鹽一體化裝置的主入口接通，第二出口接至超臨界水氧化單元的入口A2；

在燃燒/升溫-除鹽一體化裝置上還設(shè)有用于實時監(jiān)測裝置內(nèi)的鹽沉積層厚度的激光料位儀，以及用于降溫的超高壓水噴霧降溫裝置；在超臨界水氧化單元上設(shè)有測溫裝置以及冷卻模塊。

優(yōu)選地，所述超臨界水熱火焰發(fā)生模塊包括一個或多個超臨界水熱火焰發(fā)生器；所述超臨界水熱火焰發(fā)生器的入口噴頭由兩個同軸套設(shè)的管道構(gòu)成，超臨界水熱火焰發(fā)生器的燃料入口與位于中心的管道相連接，位于中心的管道的出口端部設(shè)有水熱火焰噴嘴，水熱火焰噴嘴上均布若干個外射孔。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述水熱火焰噴嘴為拉伐爾噴管，且該水熱火焰噴嘴上均布有若干外射孔，外射孔與噴嘴軸線之間的夾角為45°-60°。