一种超临界水氧化反应产物的应用系统的制作方法

【技术领域】

本发明属于余热余压回收技术领域，具体涉及一种超临界水氧化反应产物的应用系统。

背景技术：

超临界水氧化是一种使用氧气或空气作为氧化剂，在高于水的临界点(374.15℃和22.12mpa)的温度和压力下将水中有机物氧化的过程，有机物被氧化成co2、h2o、n2等无毒无害产物，由于该技术的高效性、清洁性，受到国内外学者的广泛关注。超临界水氧化技术通常用来处理高浓度难降解的有机物，有机物中cod一般在20000mg/l至400000mg/l，单位cod的热值约为14.8kj/g，超临界水氧化反应释放大量热能，反应产物温度在400℃以上，导致反应产物具有较高的能量，实现能量回收可降低系统能耗。

在超临界水氧化系统中，通常在反应器出口处连接冷却器，将高温产物冷却至常温，升温后的冷却水供外界使用。但由于有机物中的cl、p、s等元素被氧化成无机盐，超临界水中大多数无机盐的溶解度较低易析出，无机盐的析出会影响冷却器中流体间传热；当析出量较多时会堵塞冷却器热流入口等，造成系统压力波动，导致停机。此外，由于用热端和供热端往往在数量上和时间上不一致，当用热需求量较小时，少部分热水即可满足用热需求，剩余的热量只能白白浪费，从而导致经冷却器升温的供应热水有效利用率较低，造成能源浪费。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种超临界水氧化反应产物的应用系统，以解决现有技术超临界水氧化反应产物余热有效利用率较低的问题。

本发明采用以下技术方案：一种超临界水氧化反应产物的应用系统，包括：

一高压水力旋流器，包括进料入口、底部排料口和溢流口，进料入口用于高温高压的输入超临界水氧化反应产物，底部排料口用于排放包含无机盐的固体颗粒，溢流口用于导出高温高压流体；

一储热装置，储热装置包括热流入口、热流出口、冷水入口和热水出口，热流入口与溢流口连通；

一背压阀，设置在热流出口处。

进一步的，还包括一换热器，换热器包括热流入口i、热流出口i、冷水入口i和热水出口i，热流入口i与溢流口连通。

进一步的，热流出口与热流出口i连通，冷水入口i与冷水入口连通，热水出口i和热水出口连通。

本发明的有益效果是：在超临界水氧化反应器出口与换热器之间添加高压水力旋流器，以便除去超临界水中析出的无机盐颗粒，防止后续换热器的堵塞，提高传热效率；利用储热装置储存部分或全部反应产物中的热量，以解决供热侧和用热侧能量不匹配的问题；将储热装置与换热器相结合，可保证在超临界水氧化系统停机期间，系统仍不间断地向外界提供热水；储热装置热流入口和冷水入口处均设置有流量调节阀，通过调节流量可实现储/释热速率、储/释热功率和总储/释热量的调节。

【附图说明】

图1为本发明一种超临界水氧化反应产物的应用系统的系统原理图。

其中，1.背压阀，2.储热装置，7.高压水力旋流器，8.换热器，21.热流入口，22.热流出口，23.冷水入口，24.热水出口，71.进料入口，72.顶部溢流口，73.底部排料口，81.热流入口i，82.热流出口i，83.冷水入口i，84.热水出口i。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明公开了一种超临界水氧化反应产物的应用系统，如图1所示，包括高压水力旋流器7、储热装置2和背压阀1。高压水力旋流器7包括进料入口71、底部排料口73和溢流口72，所述进料入口71用于高温高压的输入超临界水氧化反应产物，所述底部排料口73用于排放包含无机盐的固体颗粒，所述溢流口72用于导出高温高压流体。储热装置2包括热流入口21、热流出口22、冷水入口23和热水出口24，所述热流入口21与所述溢流口72连通。背压阀1，设置在所述热流出口22处，用于释放高压气体。还包括一换热器8，所述换热器8包括热流入口i81、热流出口i82、冷水入口i83和热水出口i84，所述热流入口i81与所述溢流口72连通。其中，热流出口22与所述热流出口i82连通，所述冷水入口i83与所述冷水入口23连通，所述热水出口i84和所述热水出口24连通。所述冷水入口i83与所述冷水入口23的冷水输入端设置有冷水增压泵。

其中，所述储热装置可为固体储热装置或相变储热装置，可以为双螺旋盘管换热器结构，在储热装置内壳与传流流体管道和冷水管道之间填充储热材料。如果为相变储热装置，则储热材料的相变温度应在50-80℃，可选用石蜡或ba(oh)2·8h2o。

本发明一种超临界水氧化反应产物的应用系统的工作过程为：待处理的有机废液经过超临界水氧化反应后，被氧化剂氧化成co2、h2o和无机盐，其中无机盐在超临界水中的溶解度较低易析出，而后在高压水的持续冲刷下从反应器底部出口带出。

高温高压超临界水氧化反应产物进入高压水力旋流器7中，无机盐等较大颗粒等从旋流器7底部出口排出，高压水及气体从水力旋流器7顶部出口排出。换热器8和储热装置2并联于水力旋流器7顶部出口，从水力旋流器7顶部出口排出的高温产物分两股，一股进入换热器8中，加热从冷水增压泵排出的冷水，另一股热流作为传热流体从储热装置2的热流入口21流入，在储热装置2内将热量传递给储热材料进行储存，换热降温后的热流经储热装置2的热流出口22流出。从冷水增压泵排出的冷水分支路流入储热装置2的冷水入口23，在储热装置2内储热材料将热量传递给冷水，升温后的冷水从储热装置2热水出口24排出。

在换热器8中加热冷却水；一部分高温流体进入储热装置2中进行热量存储。降温后的两股反应产物汇合，而后再经过背压阀1泄压排放。

在超临界水氧化系统正常运行期间，连接冷水增压泵和储热装置2冷水入口23之间的管道上的阀门处于关闭状态，与高压水力旋流器7顶部的出口连接的换热器8和储热装置2热流入口21之间的两支路管道上的阀门均处于开启状态，在此期间，储热装置2处于蓄热状态。当超临界水氧化系统停运时，连接换热器8和冷水增压泵之间的管道阀门关闭，连接冷水增压泵和储热装置2冷水入口23之间的管道阀门开启，在此阶段，储热装置2处于放热状态，从而保证系统不间断的向外界提供热水。

储热装置2的热流入口21和冷水入口23处均设置有流量调节阀，通过调节流量可实现储/释热速率、储/释热功率和总储/释热量的调节。

本发明的一种超临界水氧化反应产物的应用系统，在超临界水氧化反应器出口与换热器之间添加高压水力旋流器，以便除去超临界水中析出的无机盐颗粒，防止后续换热器的堵塞，提高传热效率；利用储热装置储存部分或全部反应产物中的热量，以解决供热侧和用热侧能量不匹配的问题；将储热装置与换热器相结合，可保证在超临界水氧化系统停机期间，系统仍不间断地向外界提供热水；储热装置热流入口和冷水入口处均设置有流量调节阀，通过调节流量可实现储/释热速率、储/释热功率和总储/释热量的调节。