專利名稱：廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，涉及利用超臨界水作為反應(yīng)介質(zhì)對高濃度難 生化降解的有機(jī)廢水/城市污泥等廢有機(jī)物液體進(jìn)行無害化處理和資源化利 用，特別涉及一種廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系統(tǒng)。
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(diǎn)(T=374. 15°C， P=22. 12MPa)的特殊狀態(tài)的水。超臨界水兼具液態(tài)和氣 態(tài)水的性質(zhì)，該狀態(tài)下只有少量的氫鍵存在，介電常數(shù)近似于有機(jī)溶劑，具 有高的擴(kuò)散系數(shù)和低的粘度。在足夠高的壓力下，有機(jī)物、氧氣能按任意比 例與SCW互溶，從而使非均相反應(yīng)變?yōu)榫喾磻?yīng)，大大減小了傳質(zhì)、傳熱的 阻力；并且無機(jī)物特別是鹽類在SCW中的溶解度極低，容易將其分離出來。
有機(jī)物超臨界水處理技術(shù)包括超臨界水氧化技術(shù)(簡稱SCW0)、超臨界水 部分氧化技術(shù)(簡稱SCWP0)和超臨界水氣化技術(shù)(簡稱SCWG) ， SCWO是利用水在 超臨界狀態(tài)下所具有的特殊性質(zhì)，使有機(jī)物和氧化劑在超臨界水中迅速發(fā)生 氧化反應(yīng)來徹底分解有機(jī)物，SCWO是以有機(jī)物無害化處理為終極目標(biāo)。 SCWPO是利用超臨界水的獨(dú)特物理化學(xué)性質(zhì)，在提供部分氧化劑的前提下， 使有機(jī)物分解生成以氫氣為主的可燃性氣體。SCWG利用超臨界水獨(dú)特的物理 化學(xué)性質(zhì)，在不加氧化劑的條件下，有機(jī)物在超臨界水中發(fā)生水解、熱解等 反應(yīng)，生成以氫氣為主的可燃性體。SCWPO和SCWG是以有機(jī)物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生氫 氣為終極目標(biāo)?？傊?，超臨界水處理技術(shù)是利用超臨界水對有機(jī)物和氧化劑 都是良好溶劑的特殊性質(zhì)，在提供不同數(shù)量氧化劑的前提下有機(jī)物在超臨界水環(huán)境中進(jìn)行均相反應(yīng)，迅速、完全、徹底地將有機(jī)物結(jié)構(gòu)深度破壞，轉(zhuǎn)化
成無害的C02、 H2 (SCWPO和SCWG)和H20等無害的小分子化合物。
雖然超臨界水處理技術(shù)已經(jīng)取得了很大進(jìn)步，但是仍有若干需要解決的 問題，表現(xiàn)在
1) 超臨界水處理技術(shù)中所包含的三項技術(shù)(SCWO、 SCWPO和SCWG) 處理的終極目的不盡相同，卻具有相似的超臨界水反應(yīng)環(huán)境；目前還沒有綜 合具有上述三項技術(shù)的超臨界水處理系統(tǒng)，致使超臨界水處理系統(tǒng)的功能單 一，適應(yīng)性差。
2) 現(xiàn)有超臨界水處理系統(tǒng)對物料的含鹽量控制較為嚴(yán)格，嚴(yán)重影響了超 臨界水處理對象的廣泛性。物料中含有的鹽和反應(yīng)產(chǎn)生的鹽在超臨界水中的 溶解度極低，現(xiàn)有超臨界水處理系統(tǒng)并沒有進(jìn)行徹底的脫鹽處理，鹽沉積容 易引起的管路和反應(yīng)器堵塞問題，同時也使處理后水的含鹽量高，難以回收 利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種多功能的廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化 利用系統(tǒng)，能夠?qū)⑴R界水處理技術(shù)中所包含SCWO、 SCWPO和SCWG三項
技術(shù)綜合在一個處理系統(tǒng)中，并且能夠減少反應(yīng)器和管路的鹽沉積和堵塞現(xiàn) 象，提高系統(tǒng)的處理能力和擴(kuò)大系統(tǒng)處理的對象范圍。 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(shí)現(xiàn)。
一種廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系統(tǒng)，其特征在于，包括
反應(yīng)單元，包含垂直布置的混合器、內(nèi)置蒸發(fā)壁的逆流罐式的反應(yīng)器、 脫鹽除渣裝置、貯鹽池，所述混合器的物料出口端連通反應(yīng)器的物料入口端， 反應(yīng)器的底部的排鹽出口端與脫鹽除渣裝置的入口端連通，脫鹽除渣裝置的
底部出口端與貯鹽池的入口端之間連通；
供氧單元，包含液氧貯槽、液氧泵、液氧汽化器、用于預(yù)熱氧氣的第一換熱器，并依次串聯(lián)組成供氧通路，向混合器氧氣入口端提供氧氣；
供料單元，包含儲料箱、第一高壓計量泵、第一電加熱器，并依次串聯(lián)
組成物料通路，向混合器物料入口端提供物料；
氣體收集單元，包含高壓汽液分離器，依次連通高壓汽液分離器的頂部 出口端的第一背壓閥和氫氣瓶，第一低壓汽液分離器，設(shè)置在高壓汽液分離 器底部出口端與第一低壓汽液分離器入口端之間的第二背壓閥，第二低壓汽 液分離器，分別連通第一、第二低壓汽液分離器的頂部出口端的二氧化碳干 燥器，依次連通二氧化碳干燥器的二氧化碳增壓泵和二氧化碳?xì)馄浚?br> 第一蒸發(fā)壁水供應(yīng)單元，包含依次連通第一低壓汽液分離器的底部出口 端的第一集液箱、第二高壓計量泵、第一集液箱提供的蒸發(fā)壁水預(yù)熱用第三 換熱器、第二電加熱器，第二電加熱器的出口端分為三路， 一路與混合器的 蒸發(fā)壁水入口端連通，另一路與反應(yīng)器頂部的蒸發(fā)壁水入口端連通，第三路 與反應(yīng)器中部的蒸發(fā)壁水入口端連通；
第二蒸發(fā)壁水供應(yīng)單元，包含依次連通第二低壓汽液分離器的底部出口 端的第二集液箱、第三高壓計量泵、第二集液箱提供的蒸發(fā)壁水預(yù)熱用第二 換熱器；第二換熱器的蒸發(fā)壁水出口端連通反應(yīng)器的底部蒸發(fā)壁水入口端；
所述反應(yīng)器的反應(yīng)出口端連通第三換熱器的熱源入口端，所述第三換熱 器的熱源出口端連通高壓汽液分離器的入口端；所述脫鹽除渣裝置的上部出 口端的流體作為熱源依次流經(jīng)第一換熱器、第二換熱器，并通過第三背壓閥 流入第二低壓汽液分離器。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)和特點(diǎn)在于
所述脫鹽除渣裝置包含罐體和設(shè)置在罐體內(nèi)的加熱盤管，所述加熱盤管 的熱源為反應(yīng)器產(chǎn)生的熱流體。
所述液氧汽化器為熱水浴式液氧汽化器，其熱源入口端連通所述第一低 壓汽液分離器的底部出口端，其熱源出口端連通所述第一集箱的入口端。所述儲料箱內(nèi)設(shè)置有攪拌器，儲料箱的物料出口端設(shè)置有過濾網(wǎng)。 所述第三高壓計量泵的入口端并聯(lián)有儲堿箱。 所述第三背壓閥的入口端串聯(lián)有管道過濾器。
所述第一高壓計量泵和第一電加熱器之間設(shè)置有用于物料預(yù)熱的換熱器 組，換熱器組為串聯(lián)的套管式第一、二、三級換熱器，所述第二級換熱器的
物料入口端輸入有來自第一換熱器的預(yù)熱氧氣；所述套管式第一、二、三級 換熱器的物料內(nèi)管的直徑逐級擴(kuò)大。
本發(fā)明的第一個顯著優(yōu)點(diǎn)是針對不同物料能夠靈活選取合適的超臨界水
處理方式，在保證進(jìn)料無害化處理的前提下能夠?qū)崿F(xiàn)其資源化利用的目的，
具體過程說明如下
1) 本發(fā)明的廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系統(tǒng)，可以通過液氧 泵調(diào)節(jié)氧氣流量，針對不同的物料，通過調(diào)節(jié)氧氣加入量以及控制第一電加 熱器和第二電加熱器的啟停，可以靈活選取不同的超臨界水處理方式。容易 處理的有機(jī)物優(yōu)先選擇SCWG，較難處理的有機(jī)物選擇SCWPO，很難處理的 有機(jī)物選擇SCWO。SCWG和SWPO主要是進(jìn)行氫氣生產(chǎn)的資源化利用過程， SCWO主要是進(jìn)行COD減排的無害化處理過程。本發(fā)明系統(tǒng)能夠保證物料無 害化處理的前提下，實(shí)現(xiàn)其資源化利用的目的，具有多功能性。
2) 本發(fā)明的廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系統(tǒng)，可以利用SCW0 實(shí)現(xiàn)高濃度難生化降解的有機(jī)廢水/城市污泥等廢有機(jī)液體C0D減排、脫氮等 無害化處理過程。利用超臨界水的特殊性質(zhì)，以任意比例溶解在超臨界水中 的有機(jī)污染物和氧氣發(fā)生均相反應(yīng)，在lmin內(nèi)有機(jī)物中的碳?xì)湓乇谎趸?C02、水，氮元素被氧化成氮?dú)馀欧诺娇諝庵?，其它雜環(huán)原子被氧化成相應(yīng)的 鹽，重金屬和鹽進(jìn)入到脫鹽除渣裝置，在超臨界水條件下析出，然后進(jìn)入貯 鹽池，被定期排出系統(tǒng)后進(jìn)行填埋處理。本發(fā)明利用SCWPO和SCWG使容易降解的有機(jī)物在超臨界水中部分氧化分解、熱解、氣化，產(chǎn)生富含氫氣的可燃
性氣體，實(shí)現(xiàn)廢有機(jī)物的資源化利用的目的，本發(fā)明集COD減排、脫鹽除渣 和氫氣生產(chǎn)于一體。
本發(fā)明的另一個顯著優(yōu)點(diǎn)是能夠進(jìn)行相對徹底的脫鹽處理，避免鹽沉積
所引起的堵塞問題，能夠保證良好的最終處理效果
1) 在本發(fā)明系統(tǒng)中，儲料箱設(shè)有攪拌器和過濾網(wǎng)，可以對物料進(jìn)行過濾 和均勻化的預(yù)處理；物料的預(yù)熱通過三級串聯(lián)的套管式換熱器來實(shí)現(xiàn)。根據(jù) 物料的預(yù)熱分解特性，三級套管式換熱器依次將進(jìn)料預(yù)熱到不同溫度的階段。 根據(jù)進(jìn)料比容特性，三級套管式換熱器內(nèi)管的尺寸依次增大，在保證三級套 管式換熱器內(nèi)管內(nèi)物料的高流速的前提下有效防止了管路的堵塞。再次，在 第二級套管式換熱器內(nèi)管的物料入口端引入一股氧氣，可以增加物料的流速， 同時與物料進(jìn)行初步反應(yīng)，降低了焦油等易堵塞物質(zhì)的生成，有效避免了物 料在預(yù)熱到高溫過程中容易引起預(yù)熱管路的堵塞問題，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠 性。
2) 在本發(fā)明系統(tǒng)中，反應(yīng)器為內(nèi)置蒸發(fā)壁的逆流罐式反應(yīng)器，利用無機(jī) 鹽在超臨界水中具有極低的溶解度特性，在反應(yīng)器中進(jìn)行第一步鹽分離，分 離后的鹽重新溶解在反應(yīng)器底部的亞臨界區(qū)，然后被帶入到脫鹽除渣裝置中。 利用反應(yīng)后的熱流體將脫鹽除渣裝置中含有高濃度鹽的流體加熱到超臨界狀 態(tài)，再次依靠鹽在超臨界水中溶解度極低的特性使溶解性的鹽重新析出，連 同不溶解性的鹽一起沉降到脫鹽除渣裝置的底部，然后進(jìn)入貯鹽池被定期排
出系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)連續(xù)脫鹽和除渣，避免了因鹽沉積所引起的堵塞問 題，保證了處理后的液體不含鹽或含有極少量的鹽，滿足了除鹽要求。


下面結(jié)合

和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。 圖1是本發(fā)明的一種廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 示意圖。
圖中l(wèi)為液氧貯槽，2為液氧泵，3為液氧汽化器，4為第一換熱器，5 為混合器，6為儲料箱，7為第一高壓計量泵，8為換熱器組，8a為換熱器組 的第一級換熱器，8b為換熱器組的第二級換熱器，8c為換熱器組的第三級換 熱器，9為第一電加熱器，IO為反應(yīng)器，ll為脫鹽除渣裝置，12為貯鹽池， 13為管道過濾器，14為第三背壓閥，15為第二低壓汽液分離器，16為第二 集液箱，17為儲堿箱，18為第三高壓計量泵，19為第二換熱器，20為第二 高壓計量泵，21為第三換熱器，22為第二電加熱器，23為第四換熱器，24 為第五換熱器，25為冷卻水泵，26為高壓汽液分離器，27為第二背壓閥，28 為第一低壓汽液分離器，29為第一集液箱，30為氫氣流量計，31為氫氣瓶， 32為二氧化碳干燥器，33為二氧化碳流量計，34為緩沖器，35為二氧化碳 增壓泵，36為二氧化碳?xì)馄浚?7為第三集液箱，38為第一背壓閥。
具體實(shí)施例方式
參照圖1，本發(fā)明的一種廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系統(tǒng)中設(shè) 備連接方式如下
1)低溫的液氧貯槽1與低溫的液氧泵2的入口端連通，液氧泵2的出口 端與熱水浴式液氧汽化器3的氧氣入口端連通，熱水浴式液氧汽化器3的氧 氣出口端與容積式第一換熱器4的氧氣入口端連通，第一換熱器4的氧氣出 口端分別與混合器5的氧氣入口端和換熱器組8的第二級換熱器8b的物料入 口端連通。2) 儲料箱6的物料出口端與第一高壓計量泵7的物料入口端連通，第一 高壓計量泵7的物料出口端與換熱器組8的物料入口端連通，換熱器組8的 物料出口端與第一電加熱器9的物料入口端連通，第一電加熱器9物料出口 端與混合器5的物料進(jìn)口端連通。換熱器組8包括串聯(lián)的套管式三級換熱器， 分別為第一級換熱器8a、第二級換熱器8b、第二級換熱器8c;第二級換熱器 8b的物料入口端輸入有來自第一換熱器4的預(yù)熱氧氣；套管式第一、二、三 級換熱器8a、 8b、 8c的物料內(nèi)管的直徑逐級擴(kuò)大，便于物料的傳輸。
3) 混合器5、反應(yīng)器IO、脫鹽除渣裝置11和貯鹽池12垂直布置?；旌?器5的物料出口端連通反應(yīng)器10的物料入口端，將經(jīng)過混合器5處理的物料 加入反應(yīng)器IO，反應(yīng)器10為內(nèi)置蒸發(fā)壁的逆流罐式的反應(yīng)器，其底部的排鹽 出口端與脫鹽除渣裝置11的入口端連通，脫鹽除渣裝置11的底部出口端與 貯鹽池12的入口端連通，貯鹽池12的出口端與排鹽管路連通。
內(nèi)置蒸發(fā)壁的逆流罐式的反應(yīng)器10，包含桶體、頂蓋、換熱盤管和設(shè)置 在桶體中的蒸發(fā)壁。蒸發(fā)壁外側(cè)和桶體內(nèi)壁之間通入蒸發(fā)壁水，蒸發(fā)壁內(nèi)側(cè) 為反應(yīng)空間，物料通過設(shè)置在頂蓋的物料入口端和伸入反應(yīng)空間中部的中心 導(dǎo)管流入，反應(yīng)后的熱流體通過設(shè)置在頂蓋上的反應(yīng)出口端流出，反應(yīng)空間 底部沉積濃鹽水和廢渣從設(shè)置在桶筒體底部的排鹽出口端流出；換熱盤管設(shè) 置在反應(yīng)空間中部，其出口端和入口端伸出頂蓋。脫鹽除渣裝置11，包含罐 體和設(shè)置在罐體內(nèi)的加熱盤管，加熱盤管位于罐體的中上部區(qū)域，使該區(qū)域 的熱流體處于超臨界區(qū)，析出鹽分，從罐體的上部排除潔凈熱流體，從罐體 的底部排出濃鹽和廢渣；貯鹽池12的入口端和出口端設(shè)置有入口控制閥和出 口控制閥，便于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)間歇性排鹽除渣。
反應(yīng)器10頂部的反應(yīng)出口端分成三路， 一路與容積式第五換熱器24的 熱源入口端連通，其熱源出口端與套管式第四換熱器23的熱源入口端連通； 另一路與容積式第三換熱器21的熱源入口端連通，其熱源的出口端與第四換熱器23的熱源入口端連通；第三路與脫鹽除渣裝置11中螺旋式加熱盤管的 入口端連通，該加熱盤管的出口端與換熱器組中的第三級換熱器8c的熱源入 口端連通，第三級換熱器8c的熱源出口端與第二級換熱器8b的熱源入口端 連通，第二級換熱器8b的熱源出口端與第一級換熱器8a的熱源入口端連通， 第一級換熱器8a的熱源出口端與第四換熱器23的熱源入口端連通。
4) 第四換熱器23的熱源出口端與高壓汽液分離器26的入口端連通。高 壓汽液分離器26的頂部出口端與第一背壓閥38的入口端連通，第一背壓閥 38的出口端與氫氣流量計30的入口端連通，氫氣流量計30的出口端與氫氣 瓶31的入口端連通。
高壓汽液分離器26的底部出口端與第二背壓閥27的入口端連通，第二 背壓閥27的出口端與第一低壓汽液分離器28的入口端連通，第一低壓汽液 分離器28的底部出口端與熱水浴式液氧汽化器3的熱源入口端連通，熱水浴 式液氧汽化器3的熱源出口端與第一集液箱29的入口端連通，第一集液箱29 具有兩路出口端，其一路出口端與排水管路連通。
第一低壓汽液分離器28的頂部出口端與干燥器32的入口端連通，干燥 器32的出口端與二氧化碳流量計33的入口端連通，二氧化碳流量計33的出 口端與緩沖器34的入口端連通，緩沖器34的出口端與二氧化碳增壓泵35的 入口端連通，二氧化碳增壓泵35的出口端與二氧化碳?xì)馄?6的入口端連通。
第一集液箱29的另一路出口端與第二高壓計量泵20的入口端連通，第 二高壓計量泵20的出口端與容積式第三換熱器21的蒸發(fā)壁水入口端連通， 第三換熱器21的蒸發(fā)壁水出口端與第二電加熱器22的入口端連通，第二電 加熱器22的出口端分三路， 一路與混合器5的蒸發(fā)壁水入口端連通， 一路與 反應(yīng)器10頂部的蒸發(fā)壁水入口連通，還有一路與反應(yīng)器10中部的蒸發(fā)壁水 入口連通。
5) 脫鹽除渣裝置11的頂部出口端與容積式第一換熱器4的熱源入口端
ii連通，第一換熱器4的熱源出口端與套管式第二換熱器19的熱源入口端連通， 第二換熱器19的熱源出口端與管道過濾器13的入口端連通，管道過濾器13 的出口端與第三背壓閥14的入口端連通，第三背壓閥14的出口端與第二低 壓汽液分離器15的入口端連通。
第二低壓汽液分離器15的頂部出口端與干燥器32的入口端連通，干燥 器32的出口端與二氧化碳流量計33的入口端連通，二氧化碳流量計33的出 口端與緩沖器34的入口端連通，緩沖器34的出口端與增壓泵35的入口端連 通，增壓泵35的出口端與二氧化碳?xì)馄?6的入口端連通。
第二低壓汽液分離器15的底部出口端與第二集液箱16的入口端連通， 第二集液箱16的出口端分別與儲堿箱17的出口端和高壓計量泵18的入口端 連通，第三高壓計量泵18的出口端與套管式第二換熱器19的蒸發(fā)壁水入口 端連通，第二換熱器19的蒸發(fā)壁水出口端與反應(yīng)器10的底部蒸發(fā)壁水入口
端連通o
6)第三集液箱37儲存冷卻水，其出口端與高壓的冷卻水泵25的入口端
連通，冷卻水泵25的出口分成兩路， 一路與反應(yīng)器10中的螺旋式換熱盤管
的入口端連通，該換熱盤管的出口端與布置在反應(yīng)器10外的管路連通，用于
提供蒸汽或熱水；另一路與套管式第四換熱器23的冷卻水入口端連通，第四
換熱器23的冷卻水出口端與第五換熱器24的冷卻水入口端連通，第五換熱
器24的冷卻水出口端與外部的連接管路連通，用于提供熱水。
上述廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系統(tǒng)的工作方式如下
1)液氧貯槽l中的液體氧氣進(jìn)入液氧泵2被加壓和流量調(diào)節(jié)后，進(jìn)入熱
水浴式液氧汽化器3中，利用第一低壓汽液分離器28中的液體加熱使其汽化
成氣體氧氣，氣體氧氣進(jìn)入容積式第一換熱器4的管層，被殼層內(nèi)來自脫鹽
除渣裝置11頂部的熱流體預(yù)熱后， 一路氧氣直接進(jìn)入混合器5與物料進(jìn)行混
合和預(yù)反應(yīng)，另一路氧氣在套管式換熱器組8中的第一級換熱器8a管層的物料出口端與物料混合，然后進(jìn)入第二級換熱器8b的物料入口端。
2) 儲料箱6中設(shè)置有攪拌器對物料進(jìn)行攪拌和均勻化處理，在儲料箱6 的出口端設(shè)置過濾網(wǎng)將大的固體顆粒過濾出來，然后進(jìn)入第一高壓計量泵7 被加壓和流量調(diào)節(jié)后，再依次通過換熱器組8的第一、第二、第三級換熱器 8a、 8b、 8c的管層時，被殼層中的反應(yīng)出口端的熱流體預(yù)熱，然后進(jìn)入第一 電加熱器9 (在系統(tǒng)啟動或熱量不足時物料經(jīng)電加熱器9加熱)，最后進(jìn)入到 混合器5中，進(jìn)行混合和預(yù)反應(yīng)。
3) 氧氣、物料和蒸發(fā)壁水在混合器5中充分混合和預(yù)反應(yīng)后，進(jìn)入反應(yīng) 器10反應(yīng)，依靠鹽在超臨界水中具有極低溶解度的特性，將鹽分離并沉降到 反應(yīng)器10下部的亞臨界區(qū)重新溶解，大量清潔的反應(yīng)流體逆流向上流動，經(jīng) 過催化劑床層反應(yīng)后，從反應(yīng)器10頂部的反應(yīng)出口端流出。當(dāng)系統(tǒng)剛好能自 熱時，從反應(yīng)器10頂部出口端流出的熱流體分成兩路 一路進(jìn)入脫鹽除渣裝 置11中的螺旋式加熱盤管，用于加熱脫鹽除渣裝置11中的流體使其達(dá)到超 臨界狀態(tài)，從脫鹽除渣裝置ll中的螺旋式加熱盤管流出的熱流體，再依次進(jìn) 入換熱器組8的第三、第二、第一級換熱器8c、 8b、 8a的殼層去預(yù)熱物料， 并使第一換熱器8a殼層的熱源出口端溫度降低到50 。C左右。另一路進(jìn)入第 三換熱器21的管層，去預(yù)熱殼層的蒸發(fā)壁水，并使換熱器21管層的熱源出 口端的溫度降低到50 。C左右。當(dāng)系統(tǒng)熱量有富余時，從反應(yīng)器10頂部出口 端流出的熱流體分成三路，除上述兩路外，第三路進(jìn)入第五換熱器24的管層， 被殼層的冷卻水冷卻。反應(yīng)后的熱流體經(jīng)過冷卻后，在套管式第四換熱器23 管層的熱源入口端混合，通過第四換熱器23被進(jìn)一步冷卻后，進(jìn)入高壓汽液 分離器26。4) 氫氣不溶于低溫高壓水，但二氧化碳溶于低溫高壓水，因此利用高壓
汽液分離器26分離出來的氫氣從頂部流出經(jīng)過第一背壓閥38降壓后，通過 氫氣流量計30測量其產(chǎn)率，然后進(jìn)入氫氣瓶31被收集起來。
高壓汽液分離器26分離出來的低溫高壓液體從底部流出經(jīng)過第二背壓閥 27降壓后進(jìn)入第一低壓汽液分離器28，溶解在低溫高壓液體中的C02被分離 出來，從第一低壓汽液分離器28頂部流出進(jìn)入到干燥器32的入口端，經(jīng)過 干燥器32去除含有的水蒸汽，然后通過C02流量計測量C02產(chǎn)率，再通過緩沖 器34后，進(jìn)入二氧化碳增壓泵35增壓后，儲存于C02氣瓶36中。第一低壓 汽液分離器28分離出的液體進(jìn)入熱水浴式液氧汽化器3的殼層被管層的低溫 液體氧氣冷卻到20 。C左右，再進(jìn)入第一集液箱29。
5) 脫鹽除渣裝置11上部清潔的熱流體進(jìn)入容積式第一換熱器4的殼層 被管層的低溫氧氣冷卻，然后進(jìn)入套管式第二換熱器19的殼層被管層的低溫 蒸發(fā)壁水冷卻到50 °C左右，然后通過管道過濾器13進(jìn)入第三背壓閥14被 降壓后，進(jìn)入第二低壓汽液分離器15進(jìn)行氣液分離，分離出的C02從第二低 壓汽液分離器15頂部的出口端流出，進(jìn)入干燥器32的入口端。
第二低壓汽液分離器15底部分離出的液體水進(jìn)入第二集液箱16，用作反 應(yīng)器底部蒸發(fā)壁水，并與來自儲堿箱17的堿液混合后，進(jìn)入第三高壓計量泵 18被加壓和流量調(diào)節(jié)后，進(jìn)入套管式第二換熱器19的管層，被殼層的熱流體 預(yù)熱后，再進(jìn)入反應(yīng)器IO底部的錐段蒸發(fā)壁水夾層用作蒸發(fā)壁水和冷卻水。
6) 當(dāng)反應(yīng)熱量部分多余時，啟動冷卻水泵25，冷卻水來自第三集液箱 37，啟動套管式第四換熱器23和容積式第五換熱器24，用冷卻水泵25泵出 的冷卻水去冷卻第四換熱器23和第五換熱器24管層中反應(yīng)后的熱流體，將其冷卻到50°C左右，冷卻水形成的熱水被收集后用作生活熱水或用于制冷。 當(dāng)有大量的熱量富余時，啟動反應(yīng)器10中的螺旋式換熱盤管用來形成高
溫蒸汽或熱水，收集后用作生活用熱或用于制冷和發(fā)電。
當(dāng)系統(tǒng)啟動或不能自熱時，冷卻水泵25、第四換熱器23、第五換熱器24
和反應(yīng)器10中的換熱盤管均不啟動。
權(quán)利要求
1、一種廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系統(tǒng)，其特征在于，包括反應(yīng)單元，包含垂直布置的混合器、內(nèi)置蒸發(fā)壁的逆流罐式的反應(yīng)器、脫鹽除渣裝置、貯鹽池，所述混合器的物料出口端連通反應(yīng)器的物料入口端，反應(yīng)器的底部的排鹽出口端與脫鹽除渣裝置的入口端連通，脫鹽除渣裝置的底部出口端與貯鹽池的入口端之間連通；供氧單元，包含液氧貯槽、液氧泵、液氧汽化器、用于預(yù)熱氧氣的第一換熱器，并依次串聯(lián)組成供氧通路，向混合器氧氣入口端提供氧氣；供料單元，包含儲料箱、第一高壓計量泵、第一電加熱器，并依次串聯(lián)組成物料通路，向混合器物料入口端提供物料；氣體收集單元，包含高壓汽液分離器，依次連通高壓汽液分離器的頂部出口端的第一背壓閥和氫氣瓶，第一低壓汽液分離器，設(shè)置在高壓汽液分離器底部出口端與第一低壓汽液分離器入口端之間的第二背壓閥，第二低壓汽液分離器，分別連通第一、第二低壓汽液分離器的頂部出口端的二氧化碳干燥器，依次連通二氧化碳干燥器的二氧化碳增壓泵和二氧化碳?xì)馄?；第一蒸發(fā)壁水供應(yīng)單元，包含依次連通第一低壓汽液分離器的底部出口端的第一集液箱、第二高壓計量泵、第一集液箱提供的蒸發(fā)壁水預(yù)熱用第三換熱器、第二電加熱器，第二電加熱器的出口端分為三路，一路與混合器的蒸發(fā)壁水入口端連通，另一路與反應(yīng)器頂部的蒸發(fā)壁水入口端連通，第三路與反應(yīng)器中部的蒸發(fā)壁水入口端連通；第二蒸發(fā)壁水供應(yīng)單元，包含依次連通第二低壓汽液分離器的底部出口端的第二集液箱、第三高壓計量泵、第二集液箱提供的蒸發(fā)壁水預(yù)熱用第二換熱器；第二換熱器的蒸發(fā)壁水出口端連通反應(yīng)器的底部蒸發(fā)壁水入口端；所述反應(yīng)器的反應(yīng)出口端連通第三換熱器的熱源入口端，所述第三換熱器的熱源出口端連通高壓汽液分離器的入口端；所述脫鹽除渣裝置的上部出口端的流體作為熱源依次流經(jīng)第一換熱器、第二換熱器，并通過第三背壓閥流入第二低壓汽液分離器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系 統(tǒng)，其特征在于，所述脫鹽除渣裝置包含罐體和設(shè)置在罐體中上部的加熱盤 管，所述加熱盤管的熱源為反應(yīng)器產(chǎn)生的熱流體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系 統(tǒng)，其特征在于，所述液氧汽化器為熱水浴式液氧汽化器，其熱源入口端連 通所述第一低壓汽液分離器的底部出口端，其熱源出口端連通所述第一集箱 的入口端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系 統(tǒng)，其特征在于，所述儲料箱內(nèi)設(shè)置有攪拌器，儲料箱的物料出口端設(shè)置有 過濾網(wǎng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系 統(tǒng)，其特征在于，所述第三高壓計量泵的入口端并聯(lián)有儲堿箱。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系 統(tǒng)，其特征在于，所述第三背壓閥的入口端串聯(lián)有管道過濾器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系 統(tǒng)，其特征在于，所述第一高壓計量泵和第一電加熱器之間設(shè)置有用于物料 預(yù)熱的換熱器組，換熱器組為串聯(lián)的套管式第一、二、三級換熱器，所述第 二級換熱器的物料入口端輸入有來自第一換熱器的預(yù)熱氧氣。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系 統(tǒng)，其特征在于，所述套管式第一、二、三級換熱器的物料內(nèi)管的直徑逐級 擴(kuò)大。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，涉及利用超臨界水作為反應(yīng)介質(zhì)對高濃度難生化降解的有機(jī)廢水/城市污泥等廢有機(jī)物液體進(jìn)行無害化處理和資源化利用，公開了一種廢有機(jī)物的超臨界水處理與資源化利用系統(tǒng)。本發(fā)明系統(tǒng)具有多功能性，可以根據(jù)不同物料的特性靈活選取SCWO、SCWPO和SCWG中的最佳超臨界水處理方式，集物料的預(yù)處理、混合和反應(yīng)以及產(chǎn)物分離和收集于一體，集COD減排、脫鹽除渣、產(chǎn)氫于一體，集廢有機(jī)物的無害化處理與資源化利用于一體。
文檔編號C02F9/08GK101607772SQ20091002234
公開日2009年12月23日 申請日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者公彥猛, 唐興穎, 徐東海, 王樹眾, 洋 郭, 馬紅和 申請人:西安交通大學(xué)