[發明專利]一種高鹽廢水超臨界水氧化無害化處理系統及控制方法

在審

• 申請號: 202210468271.4
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114790027A
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 王樹眾;張熠姝;張凡;段遠望;徐甜甜;李建娜
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種高鹽廢水超臨界水氧化無害化處理系統及控制方法，超臨界水氧化反應主單元內取熱裝置和預熱裝置可實現反應器內部反應熱量的梯級利用及物料在反應器大空間內部預熱升溫，排鹽單元可實現在線連續脫鹽，防止反應器內部鹽沉積。控制方法包括第一冷卻管路的安全流量控制和運行控制、第二冷卻管路的安全流量控制和運行控制、預熱裝置無機鹽結晶堵塞控制，保障系統的安全可控運行。本發明不僅可以實現高鹽廢水的高效無害化處理，同時解決了超臨界水氧化系統中余熱未充分利用、反應過程鹽沉積的問題。

技術領域

本發明屬于超臨界水處理有機廢物技術領域，具體涉及一種高鹽廢水超臨界水氧化無害化處理系統及控制方法。

背景技術

超臨界水氧化技術是以超臨界水為反應介質，在均相體系下將高鹽廢水、廢物氧化分解為CO₂、H₂O、N₂等小分子無機物和硫酸鹽、磷酸鹽、硝酸鹽等無機鹽，被列為能源與環境領域最有前途的廢水、廢物處理技術。

超臨界水氧化技術發展至今均已實現工業化應用，但也遭遇了一些技術挑戰，其中最為棘手的難題在于材料腐蝕和鹽沉積易堵塞管道。在高溫高壓、存在酸/堿/鹽等苛刻反應條件下，極易引發反應器及其進出輸送管道的腐蝕，目前解決材料腐蝕的主流方法包括使用耐腐蝕材料(如Ni基合金Inconel625和Hastelloy C-276)和用酸/堿對原料進行預中和，但后者的處理方法將會惡化鹽沉積的問題，即將材料腐蝕問題轉化為鹽沉積問題。鹽沉積問題的發生是由于絕大多數無機鹽在超臨界水中的溶解度很低，從而以固態的形式沉積下來。對于鹽沉積問題，主流的解決方法包括設計新式反應器(如蒸發壁反應器和水冷壁反應器)和物理排鹽(如機械擦刷和旋轉刮管器)，但對于滿足工業連續化生產的需求仍存在一定距離。

同時，高溫高壓的反應條件造成了極大的能耗，安全隱患、系統熱效率低和經濟性差的問題也影響了超臨界水氧化技術的進一步發展與應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種高鹽廢水超臨界水氧化無害化處理系統及控制方法，實現高鹽廢水的高效處理，解決超臨界水氧化系統熱效率低、反應過程鹽沉積的問題。

本發明采用以下技術方案：

一種高鹽廢水超臨界水氧化無害化處理系統，包括超臨界水氧化反應主單元，超臨界水氧化反應主單元的外部設置有超臨界水氧化反應器水冷壁，超臨界水氧化反應器水冷壁的內部設置有超臨界水氧化反應室，超臨界水氧化反應室的外側設置有加熱器，加熱器的外部一側設置有預熱裝置，另一側對應設置有取熱裝置；超臨界水氧化反應室的輸入端分別連接高鹽廢水，摻混水和氧化劑，超臨界水氧化反應室的輸出端分別連接排鹽單元和出水處理單元；冷卻水經第一冷卻管路與排鹽單元連接，冷卻水經第二冷卻管路與超臨界水氧化反應器水冷壁連接。

具體的，高鹽廢水和摻混水分別通過管道與預熱裝置的入口連接，預熱裝置的出口連接超臨界水氧化反應室。

進一步的，高鹽廢水與預熱裝置之間的管道上設置有調配罐和物料泵，摻混水與預熱裝置之間的管道上設置有摻混水泵。

更進一步的，預熱裝置的入口管路和預熱裝置的出口管路上設置有壓力差檢測儀表，壓力差檢測儀表與物料泵和摻混水泵聯鎖設置，摻混水泵與預熱裝置出口管路上設置的溫度檢測儀表，以及第二冷卻管路上設置的第二冷卻水泵聯鎖設置。

具體的，第一冷卻管路依次連接第一冷卻水泵、反應出水換熱管、螺旋輸送機水冷壁、儲鹽室水冷壁和汽水分離器，反應出水換熱管的反應出水管路上設置有溫度檢測儀表，儲鹽室水冷壁連接有溫度檢測儀表，儲鹽室水冷壁的出口管路設有溫度檢測儀表，溫度檢測儀表、溫度檢測儀表和溫度檢測儀表與第一冷卻水泵聯鎖設置。