[發(fā)明專(zhuān)利]一種低能耗的超臨界水氧化系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010971756.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112250157B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鳳鳴;劉少華;陳順權(quán);施穎娜;袁海;章秋來(lái);王保童
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳市華爾信環(huán)保科技有限公司;廣州中國(guó)科學(xué)院先進(jìn)技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C02F1/72
• 分類(lèi)號(hào): C02F1/72;F23G5/00;F23G5/46;F23J15/06;C02F101/30
• 代理公司: 廣州容大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44326
• 代理人: 何雪霞

本發(fā)明涉及資源與環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低能耗的超臨界水氧化系統(tǒng)，包括固液分離系統(tǒng)、氧氣支路、燃燒系統(tǒng)、煙氣熱量回收系統(tǒng)、冷壁式反應(yīng)器、壓力平衡器、排出系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；高含固有機(jī)危廢液通過(guò)固液分離形成廢液和廢渣，分別通過(guò)超臨界水氧化和焚燒處理，焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)煙氣熱量回收系統(tǒng)回收利用，冷壁式反應(yīng)器可解決超臨界反應(yīng)器的腐蝕和鹽沉積問(wèn)題；壓力平衡器實(shí)現(xiàn)冷壁反應(yīng)器內(nèi)外殼間的壓力平衡，保證反應(yīng)器的抗腐蝕和鹽沉積性能及高壓蒸汽的品質(zhì)；冷卻系統(tǒng)與反應(yīng)流體間壁換熱，產(chǎn)生的高品質(zhì)高壓蒸汽可直接用于發(fā)電系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及資源與環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低能耗的超臨界水氧化系統(tǒng)。

背景技術(shù)

超臨界水氧化是在超過(guò)水的臨界點(diǎn)(P_c＝22.1MPa,T_c＝374℃)的條件下，利用氧化劑將有機(jī)物進(jìn)行“燃燒”氧化的方法。該技術(shù)利用超臨界水的獨(dú)特性質(zhì)(如密度、粘度、介電常數(shù)、離子積降低，氫鍵減弱，擴(kuò)散性能、非極性特征顯著增強(qiáng)等)，將有機(jī)污染物徹底氧化為CO₂、H₂O等無(wú)毒無(wú)害產(chǎn)物，具有反應(yīng)速率快、降解徹底、無(wú)二次污染等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，是目前最具潛力的有機(jī)廢水處理技術(shù)之一。

化工、機(jī)械加工、醫(yī)藥、石油等行業(yè)產(chǎn)生大量的母液、蒸餾濃縮液等高含固有機(jī)危廢液，該類(lèi)廢液雖然有機(jī)含量高，但含水率高，直接焚燒處理能耗極高。利用超臨界水氧化處理效率高，但也面臨腐蝕結(jié)垢等問(wèn)題。高含固對(duì)超臨界水氧化系統(tǒng)的增溫增壓(一般臨界點(diǎn)以上)、反應(yīng)、傳熱等設(shè)備影響大，容易造成系統(tǒng)堵塞、磨損、能量利用效率顯著下降等問(wèn)題。此外，在超臨界水氧化運(yùn)行過(guò)程中，需要將物料提升至高溫高壓，該過(guò)程需要消耗大量電能，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要針對(duì)上述的問(wèn)題，提供一種低能耗的超臨界水氧化系統(tǒng)。系統(tǒng)中高含固有機(jī)危廢液通過(guò)固液分離形成廢液和廢渣，分別通過(guò)超臨界水氧化和焚燒實(shí)現(xiàn)協(xié)同處理，回收焚燒熱能并用于超臨界水氧化過(guò)程，克服單獨(dú)采用超臨界水氧化或焚燒處理的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)低能耗及廢物的徹底處理。該方案不僅適用于含固有機(jī)危廢液，也適用于兩種及以上廢液和固廢的協(xié)同處理。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案：

低能耗的超臨界水氧化系統(tǒng)，包括固液分離系統(tǒng)、氧氣支路、燃燒系統(tǒng)、煙氣熱量回收系統(tǒng)、冷壁式反應(yīng)器、壓力平衡器、排出系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；

所述固液分離系統(tǒng)的入口與有機(jī)廢液管路連接；所述固液分離系統(tǒng)的固體出口與燃燒系統(tǒng)連接，液體出口與煙氣熱量回收系統(tǒng)的廢液入口連接；所述煙氣熱量回收系統(tǒng)的廢液出口與冷壁式反應(yīng)器的廢液入口連接；

所述冷壁式反應(yīng)器的氧氣入口與氧氣支路連接；所述冷壁式反應(yīng)器的反應(yīng)流體出口依次與壓力平衡器的反應(yīng)流體通道、排出系統(tǒng)連接；所述冷壁式反應(yīng)器的冷卻流體入口與冷卻系統(tǒng)的出口連接，冷卻流體出口(即蒸汽出口)依次與壓力平衡器的蒸汽通道、煙氣熱量回收系統(tǒng)的蒸汽入口連接；

所述燃燒系統(tǒng)的煙氣出口與煙氣熱量回收系統(tǒng)的煙氣入口連接。

冷壁式反應(yīng)器為一雙殼反應(yīng)器，冷卻流體注入內(nèi)外殼間的環(huán)隙，一方面對(duì)壁面進(jìn)行冷卻避免無(wú)機(jī)鹽結(jié)垢，同時(shí)內(nèi)殼為防腐蝕材料，解決腐蝕問(wèn)題，這樣冷壁式反應(yīng)器即可同時(shí)解決腐蝕和鹽沉積問(wèn)題。由于內(nèi)外殼壓差小，因此內(nèi)殼不承壓，外殼承壓，內(nèi)殼可用薄壁結(jié)構(gòu)，大大降低材料消耗。

在系統(tǒng)啟動(dòng)、工況調(diào)節(jié)或異常工況下，內(nèi)外殼壓力容易出現(xiàn)壓力不平衡狀態(tài)。如果內(nèi)外殼長(zhǎng)時(shí)間處于不平衡，容易造成薄壁內(nèi)殼變形，反應(yīng)區(qū)和冷卻流體環(huán)隙區(qū)的密封破壞及串通，極大影響反應(yīng)器的安全和穩(wěn)定，無(wú)法實(shí)現(xiàn)抗腐蝕鹽沉積性能及發(fā)電蒸汽的品質(zhì)。通過(guò)設(shè)置壓力平衡器，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)外殼壓力的動(dòng)態(tài)平衡，保證反應(yīng)器薄壁內(nèi)殼的安全穩(wěn)定。

所述燃燒系統(tǒng)的設(shè)置，對(duì)富含有機(jī)質(zhì)的廢渣進(jìn)行燃燒，一方面實(shí)現(xiàn)廢渣的處理，另一方面形成高溫?zé)煔狻?/p>