[發明專利]一種超臨界水氧化反應產物余熱余壓利用系統

在審

• 申請號: 201911214829.0
• 申請日: 2019-12-02
• 公開（公告）號: CN110793369A
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 段洋;陳久林;倪瑞濤;王志雄;王麗
• 申請（專利權）人: 思安新能源股份有限公司
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00;F28D20/02
• 代理公司: 61257 西安維賽恩專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 劉春

本發明公開了一種超臨界水氧化反應產物余熱余壓利用系統，包括第一換熱器，包括熱流入口I和熱流出口I，熱流入口I用于接收超臨界水氧化反應產物，進而傳遞超臨界水氧化反應產物所攜帶的部分熱量；氣液分離器，包括氣液入口、液相出口和氣相出口，氣液入口與熱流出口I連通，液相出口用于排放高壓水，氣相出口用于導出高壓氣體；渦流管，包括氣相入口、熱端出口和冷端出口，氣相入口與氣相出口連通，用于接收高壓氣體，并將其分離為高溫氣體和低溫氣體，并分別從熱端出口和冷端出口導出。解決了現有技術不能很好的利用超臨界水氧化反應產物余壓能量的問題。

【技術領域】

本發明屬于余熱余壓回收技術領域，具體涉及一種超臨界水氧化反應產物余熱余壓利用系統。

【背景技術】

超臨界水氧化是一種使用氧氣或空氣作為氧化劑，在高于水的臨界點(374.15℃和22.12MPa)的溫度和壓力下將水中有機物氧化的過程，有機物被氧化成CO₂、H₂O、N₂等無毒無害產物，由于該技術的高效性、清潔性，受到國內外學者的廣泛關注。

超臨界水氧化技術通常用來處理高濃度難降解的有機物，有機物中COD一般在20000mg/L至400000mg/L，單位COD的熱值約為14.8kJ/g，超臨界水氧化反應釋放大量熱能，導致超臨界水氧化反應產物處于高溫高壓狀態，具有很高的熱能與壓力能。目前，較多采用高溫反應產物預熱原料或加熱冷卻水的方法回收余熱，而對壓力能的利用方法較少，通常利用背壓閥將高壓產物降至常壓后直接排放，造成壓力能的浪費。對于蒸發壁式超臨界水氧化系統而言，通過背壓閥降壓造成的能量損失可占系統輸入總能量的20％，因此，對反應產物壓力能的回收具有重要意義。

隨著超臨界鍋爐發電技術的日趨成熟，有學者提出將除鹽后的高溫高壓反應產物直接透平發電的構想，但到目前為止還未見相關試驗研究報道。主要原因是SCWO反應產物組成較為復雜，且處理的有機物種類不同，其反應產物組成及含量也不同，不適用于常規渦輪機中膨脹，需要重新設計專用的渦輪，設計工作量較大。此外，對于蒸發壁式超臨界水氧化系統而言，由于引入低溫保護性流體造成反應器出口溫度較低處于亞臨界狀態(250～350℃)，材料腐蝕速率遠高于超臨界狀態，將大大降低渦輪使用壽命。對于現有技術而言，超臨界水氧化反應產物不宜在透平機中直接減壓，因此，需要探討其它壓力能回收方法。

【發明內容】

本發明的目的是提供一種超臨界水氧化反應產物余熱余壓利用系統，以解決現有技術不能很好的利用超臨界水氧化反應產物余壓能量的問題。

本發明采用以下技術方案：一種超臨界水氧化反應產物余熱余壓利用系統，包括：

一第一換熱器，包括熱流入口I和熱流出口I，熱流入口I用于接收超臨界水氧化反應產物，進而傳遞超臨界水氧化反應產物所攜帶的部分熱量；

一氣液分離器，包括氣液入口、液相出口和氣相出口，氣液入口與熱流出口I連通，液相出口用于排放高壓水，氣相出口用于導出高壓氣體；

一渦流管，包括氣相入口、熱端出口和冷端出口，氣相入口與氣相出口連通，用于接收高壓氣體，并將其分離為高溫氣體和低溫氣體，并分別從熱端出口和冷端出口導出。

進一步的，氣液分離器的氣相出口和渦流管的氣相入口之間，還設置有高壓干燥機和儲氣罐。

進一步的，熱端出口連接一熱量應用系統，熱量應用系統包括并聯設置的第二換熱器和儲熱裝置，其中，第二換熱器包括熱流入口II和熱流出口II，儲熱裝置包括熱流入口和熱流出口，熱流入口II和熱流入口均連通至熱端出口。

進一步的，第二換熱器還包括冷水入口II和熱水出口II，儲熱裝置還包括冷水入口和熱水出口，熱流出口與熱流出口II連通，冷水入口II與冷水入口連通，熱水出口II和熱水出口連通。

進一步的，熱流出口和/或熱流出口II串聯另一渦流管。