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超臨界水氧化系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):11038311閱讀:549來源:國知局
超臨界水氧化系統(tǒng)的制造方法與工藝

本實(shí)用新型涉及超臨界水氧化技術(shù)領(lǐng)域,具體而言,涉及一種超臨界水氧化系統(tǒng)。



背景技術(shù):

超臨界水氧化技術(shù)(Supercritical Water Oxidation,簡(jiǎn)稱SCWO)是一種近年來受到廣泛關(guān)注的對(duì)有機(jī)廢物和有機(jī)廢水處理的新型技術(shù)。超臨界水氧化技術(shù)的原理是以超臨界水為反應(yīng)介質(zhì),經(jīng)過均相的氧化反應(yīng),將有機(jī)物快速轉(zhuǎn)化為CO2、H2O、N2和其他無害小分子。

超臨界水氧化反應(yīng)是在高溫高壓下進(jìn)行的氧化反應(yīng),則超臨界水氧化反應(yīng)的初始階段為升溫升壓階段,在該階段,去離子水經(jīng)過加壓、升溫后輸入至超臨界水氧化裝置中,使得超臨界水氧化裝置內(nèi)的溫度和壓力逐漸升高,直至達(dá)到預(yù)設(shè)反應(yīng)溫度和壓力。超臨界水氧化裝置的出口通過輸出管道與封壓系統(tǒng)相連通,封壓系統(tǒng)用于對(duì)超臨界水氧化裝置內(nèi)的壓力進(jìn)行封堵,起到封壓的作用。水泵通過管道與輸出管道相連通,水泵不斷將封壓水輸入至輸出管道內(nèi),一方面對(duì)輸出管道內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行降溫冷卻,另一方面封壓水通過輸出管道輸入至封壓系統(tǒng),封壓系統(tǒng)對(duì)反應(yīng)裝置進(jìn)行封壓。并且,超臨界水氧化裝置的激冷水入口接收激冷水,激冷水與超臨界水氧化裝置的外壁換熱以降低外壁的溫度,換熱后的激冷水隨反應(yīng)產(chǎn)物一起輸出至輸出管道,換熱后的激冷水再輸入至封壓系統(tǒng)中,則換熱后的激冷水也起到了封壓作用。

一般而言,封壓系統(tǒng)的封壓能力與由輸出管道輸入至封壓系統(tǒng)中的水量成正比,超臨界水氧化裝置的溫度與輸入超臨界水氧化裝置的激冷水的水量成反比。在升溫升壓階段,激冷水的水量受到限制,這是因?yàn)槿绻だ渌乃刻螅瑒t超臨界水氧化裝置內(nèi)的溫度無法滿足要求。由于激冷水的水量受到限制,所以即使水泵向輸出管道輸入的封壓水量調(diào)到最大流量,仍然會(huì)使超臨界水氧化裝置出現(xiàn)泄壓的情況,封壓系統(tǒng)的封壓效果差。通常情況下,將水泵改為大流量的水泵,這樣在升溫升壓階段才能夠確保超臨界水氧化裝置的壓力滿足要求。然而,在正常反應(yīng)階段,超臨界水氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng),需要調(diào)節(jié)激冷水的流量對(duì)超臨界水氧化裝置進(jìn)行降溫,又由于封壓系統(tǒng)的封壓能力與輸出管道的總流量成正比,所以水泵輸入輸出管道內(nèi)的封壓水量根據(jù)超臨界水氧化裝置的實(shí)際壓力進(jìn)行調(diào)節(jié),這時(shí),大流量的水泵則處于低頻狀態(tài),長期運(yùn)行,影響大流量的水泵的穩(wěn)定性和使用壽命。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

鑒于此,本實(shí)用新型提出了一種超臨界水氧化系統(tǒng),旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中在超臨界水氧化裝置的升溫升壓階段和正常反應(yīng)階段中封壓系統(tǒng)的封壓能力與水泵的流量無法匹配的問題。

一個(gè)方面,本實(shí)用新型提出了一種超臨界水氧化系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:反應(yīng)裝置、輸出管道、水泵、封壓介質(zhì)輸入裝置和封壓系統(tǒng);其中,反應(yīng)裝置的出口與輸出管道相連通;水泵通過第一管道與輸出管道相連通,水泵用于向輸出管道內(nèi)輸入封壓水;封壓介質(zhì)輸入裝置通過第二管道與第一管道相連通,封壓介質(zhì)輸入裝置用于向第一管道內(nèi)輸入封壓介質(zhì);封壓系統(tǒng)與輸出管道相連通,封壓系統(tǒng)用于通過封壓水和封壓介質(zhì)對(duì)反應(yīng)裝置進(jìn)行封壓。

進(jìn)一步地,上述超臨界水氧化系統(tǒng)中,封壓介質(zhì)輸入裝置為加壓泵,加壓泵用于向第一管道輸入封壓水。

進(jìn)一步地,上述超臨界水氧化系統(tǒng)中,第二管道設(shè)置有第一截止閥。

進(jìn)一步地,上述超臨界水氧化系統(tǒng)中,第二管道設(shè)置有安全閥。

進(jìn)一步地,上述超臨界水氧化系統(tǒng)中,反應(yīng)裝置的激冷水入口與激冷水管道相連通;加壓泵還通過第三管道與激冷水管道相連通,第三管道設(shè)置有第二截止閥,加壓泵還用于向激冷水管道輸入激冷水。

進(jìn)一步地,上述超臨界水氧化系統(tǒng)中,第二管道靠近加壓泵的輸出端處設(shè)置有壓力表。

進(jìn)一步地,上述超臨界水氧化系統(tǒng)中,第一管道在置于水泵與第二管道之間的管段設(shè)置有第三截止閥。

進(jìn)一步地,上述超臨界水氧化系統(tǒng)中,第一管道在置于第二管道與輸出管道之間的管段設(shè)置有止回閥。

進(jìn)一步地,上述超臨界水氧化系統(tǒng)中,止回閥至少為兩個(gè),并且,各止回閥的結(jié)構(gòu)形式不同。

進(jìn)一步地,上述超臨界水氧化系統(tǒng)中,第一管道出口處的管段與輸出管道呈夾角連接。

本實(shí)用新型中,在反應(yīng)裝置的升溫升壓階段,水泵通過第一管道向輸出管道內(nèi)輸入封壓水,并且,封壓介質(zhì)輸入裝置通過第二管道向第一管道內(nèi)輸入封壓介質(zhì),這樣,大大增加了輸出管道內(nèi)介質(zhì)的流量,封壓水和封壓介質(zhì)共同輸入至后續(xù)的封壓系統(tǒng)中,提高了封壓系統(tǒng)的封壓能力,起到了對(duì)反應(yīng)裝置進(jìn)行封壓的作用,并且,水泵可以選用小流量的水泵,這樣,在反應(yīng)裝置的正常反應(yīng)階段適當(dāng)流量的水泵能夠穩(wěn)定工作,延長了水泵的使用壽命,解決了現(xiàn)有技術(shù)中在超臨界水氧化裝置的升溫升壓階段和正常反應(yīng)階段中封壓系統(tǒng)的封壓能力與水泵的流量無法匹配的問題。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述,各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的,而并不認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。而且在整個(gè)附圖中,用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中:

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超臨界水氧化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施例,然而應(yīng)當(dāng)理解,可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反,提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開,并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。需要說明的是,在不沖突的情況下,本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。

參見圖1,圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超臨界水氧化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示,該超臨界水氧化系統(tǒng)包括:反應(yīng)裝置1、輸出管道2、水泵3、封壓介質(zhì)輸入裝置和封壓系統(tǒng)17。其中,反應(yīng)裝置1的出口120與輸出管道2相連通。第一水泵3通過第一管道4與輸出管道2相連通,水泵3用于向輸出管道2內(nèi)輸入封壓水。封壓介質(zhì)輸入裝置通過第二管道5與第一管道4相連通,封壓介質(zhì)輸入裝置用于向第一管道4內(nèi)輸入封壓介質(zhì)。封壓系統(tǒng)17與輸出管道2相連通,封壓系統(tǒng)17用于通過封壓水和封壓介質(zhì)對(duì)反應(yīng)裝置1進(jìn)行封壓。具體地,反應(yīng)裝置1的出口120通過輸出管道2與封壓系統(tǒng)17相連通,輸出管道2用于將超臨界水氧化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物輸出。水泵3的輸入端接收水,水泵3的輸出端與第一管道4相連通。水泵3對(duì)水進(jìn)行加壓,加壓后的水作為封壓水通過第一管道4輸入至輸出管道2內(nèi)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解,反應(yīng)裝置進(jìn)行氧化反應(yīng)時(shí)需要高溫高壓,因此,應(yīng)先將反應(yīng)裝置內(nèi)的溫度和壓力進(jìn)行升高,以滿足超臨界水氧化反應(yīng)的條件,因此,超臨界水氧化反應(yīng)的初始階段為升溫升壓階段,當(dāng)反應(yīng)裝置內(nèi)的溫度和壓力滿足反應(yīng)所需的溫度和壓力的要求時(shí),反應(yīng)裝置進(jìn)入正常反應(yīng)階段,進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)該理解,反應(yīng)裝置1通過輸出管道2與封壓系統(tǒng)17相連通,封壓系統(tǒng)17的封壓能力與由輸出管道2輸入至封壓系統(tǒng)17的封壓介質(zhì)的流量成正比,這是因?yàn)?,相同管徑的管道?nèi),封壓介質(zhì)的流量越大,封壓介質(zhì)的流速越快,封壓介質(zhì)的阻力就越大,封壓系統(tǒng)17利用該原理對(duì)反應(yīng)裝置1進(jìn)行封壓,則輸出管道2內(nèi)封壓介質(zhì)的流量越大,則封壓系統(tǒng)17的封壓能力就越好。

可以看出,本實(shí)施例中,在反應(yīng)裝置的升溫升壓階段,水泵3通過第一管道4向輸出管道2內(nèi)輸入封壓水,并且,封壓介質(zhì)輸入裝置通過第二管道5向第一管道4內(nèi)輸入封壓介質(zhì),這樣,大大增加了輸出管道2內(nèi)介質(zhì)的流量,封壓水和封壓介質(zhì)共同輸入至后續(xù)的封壓系統(tǒng)17中,提高了封壓系統(tǒng)17的封壓能力,起到了對(duì)反應(yīng)裝置1進(jìn)行封壓的作用,并且,水泵3可以選用小流量的水泵3,這樣,在反應(yīng)裝置的正常反應(yīng)階段適當(dāng)流量的水泵3能夠穩(wěn)定工作,延長了水泵3的使用壽命,解決了現(xiàn)有技術(shù)中在超臨界水氧化裝置的升溫升壓階段和正常反應(yīng)階段中封壓系統(tǒng)的封壓能力與水泵的流量無法匹配的問題。

參見圖1,上述實(shí)施例中,封壓介質(zhì)輸入裝置可以為加壓泵6,加壓泵6向第一管道4內(nèi)輸入封壓水。具體地,加壓泵6的輸入端接收水,加壓泵6的輸出端與第一管道4相連通,加壓泵6對(duì)接收到的水進(jìn)行加壓,并將加壓后的封壓水通過第二管道5輸入至第一管道4內(nèi)。

具體實(shí)施時(shí),水泵3的輸入端與加壓泵6的輸入端可以均與同一水源相連通,接收同一水源的水。

可以看出,本實(shí)施例中,通過加壓泵6將封壓水輸入至第一管道4內(nèi),該封壓水能夠增大第一管道4內(nèi)的封壓水流量,并且,第一管道4將加壓泵6輸入的封壓水和水泵3輸入的封壓水一同輸入至輸出管道2內(nèi),有效地提升封壓系統(tǒng)17的封壓能力,進(jìn)而使得封壓系統(tǒng)17對(duì)反應(yīng)裝置1起到了很好地封壓作用。并且,封壓介質(zhì)輸入裝置為加壓泵6,采用封壓水進(jìn)一步提升第一管道4的壓力,簡(jiǎn)單方便,便于實(shí)施;此外,輸出管道2內(nèi)的封壓水對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物起到了降溫的作用,提高了能源的利用率。

繼續(xù)參見圖1,上述各實(shí)施例中,第二管道5可以設(shè)置有第一截止閥7,該第一截止閥7控制第二管道5內(nèi)封壓水的流量,進(jìn)而控制輸入至輸出管道2內(nèi)的封壓水的總流量,從而實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)裝置1內(nèi)壓力的控制。具體實(shí)施時(shí),根據(jù)水泵3輸入的封壓水的流量和反應(yīng)裝置1內(nèi)的壓力,調(diào)節(jié)第一截止閥7,即調(diào)節(jié)第二管道5內(nèi)封壓水的流量,以調(diào)節(jié)輸出管道2內(nèi)的封壓水的總流量,確保封壓系統(tǒng)17的封壓能力,從而更好地對(duì)反應(yīng)裝置1進(jìn)行封壓。

繼續(xù)參見圖1,上述各實(shí)施例中,第二管道5還可以設(shè)置有安全閥8,具體地,安全閥8的起跳壓力小于加壓泵6的設(shè)計(jì)壓力。當(dāng)?shù)诙艿?內(nèi)的壓力達(dá)到預(yù)設(shè)壓力值時(shí),安全閥8打開,第二管道5進(jìn)行泄壓,從而確保加壓水泵6的安全運(yùn)行。具體實(shí)施時(shí),該預(yù)設(shè)壓力值可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行確定,本實(shí)施例對(duì)此不做任何限制。具體實(shí)施時(shí),安全閥8可以設(shè)置于第二管道5的置于加壓泵6與第一截止閥7之間的管段。

繼續(xù)參見圖1,上述各實(shí)施例中,反應(yīng)裝置1的激冷水入口110與激冷水管道9相連通,加壓泵6還通過第三管道10與激冷水管道9相連通,第三管道10設(shè)置有第二截止閥11,加壓泵6還用于向激冷水管道9輸入激冷水。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解,該超臨界水氧化系統(tǒng)還包括冷卻水泵16,冷卻水泵16的輸入端接收冷卻水,冷卻水泵16的輸出端與激冷水管道9相連通,冷卻水泵16通過激冷水管道9向反應(yīng)裝置1內(nèi)輸入激冷水,該激冷水對(duì)反應(yīng)裝置1的器壁進(jìn)行降溫,防止反應(yīng)裝置1內(nèi)溫度過高使得反應(yīng)裝置1損壞。

具體實(shí)施時(shí),激冷水管道9可以設(shè)置有第四截止閥15,第三管道10與激冷水管道9的置于第四截止閥15與反應(yīng)裝置1的激冷水入口110之間的管段相連通。激冷水管道9還可以設(shè)置有止回閥,該止回閥能夠防止反應(yīng)裝置1內(nèi)的反應(yīng)物逆流至第三管道10。優(yōu)選的,止回閥至少為兩個(gè),更優(yōu)選的,各止回閥的結(jié)構(gòu)類型不同。

具體實(shí)施時(shí),冷卻水泵16的輸入端、水泵3的輸入端與加壓泵6的輸入端可以均與同一水源相連通,接收同一水源的冷卻水。

冷卻水泵16的輸出端處的激冷水管道9的流速、水泵3輸出端處的第一管道4的流速和加壓泵6的輸出端處的第二管道5的流速均小于等于1m/s。

可以看出,本實(shí)施例中,加壓泵6通過第三管道10向激冷水管道9內(nèi)輸入激冷水,這樣,在反應(yīng)裝置1的正常反應(yīng)階段,增大了激冷水管道9內(nèi)激冷水的水量,能夠增加對(duì)反應(yīng)裝置1的降溫能力;此外,第四截止閥15設(shè)置于第三管道10,能夠更好地控制第三管道10內(nèi)激冷水的水量,使用簡(jiǎn)單。

繼續(xù)參見圖1,上述各實(shí)施例中,第二管道5靠近加壓泵6的輸出端處設(shè)置有壓力表12。具體地,第二管道5的置于加壓泵6與第三管道10之間的管段可以設(shè)置有壓力表12,安全閥8也可以設(shè)置于第二管道5的置于加壓泵6與第三管道10之間的管段。也就是說,在第二管道5的置于加壓泵6與第三管道10之間的管段設(shè)置有壓力表12和安全閥8,壓力表12可以設(shè)置于加壓泵6與安全閥8之間,也可以設(shè)置于安全閥8與第三管道10之間。第一截止閥7則設(shè)置于第二管道5的置于第三管道10與第一管道4之間的管段。

具體實(shí)施時(shí),壓力表12還與監(jiān)控裝置相連接,將第二管道5內(nèi)的壓力值發(fā)送給監(jiān)控裝置,監(jiān)控裝置監(jiān)控第二管道5內(nèi)的壓力。監(jiān)控裝置還與加壓泵6相連接,控制加壓泵6的啟停。當(dāng)壓力超過預(yù)設(shè)壓力安全值時(shí),監(jiān)控裝置控制加壓泵6停止工作,防止加壓泵6損壞。

可以看出,本實(shí)施例中,壓力表12和安全閥8均設(shè)置于第二管道5的置于加壓泵6與第三管道10之間的管段,這樣壓力表12能夠更好地監(jiān)控第二管道5內(nèi)的壓力,安全閥8也能夠更好地根據(jù)第二管道5內(nèi)的壓力進(jìn)行泄壓,同時(shí)也能夠?qū)斎胫恋谌艿?0內(nèi)的激冷水的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè),從而確保超臨界水氧化系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

繼續(xù)參見圖1,上述各實(shí)施例中,第一管道4在置于水泵3與第二管道5之間的管段設(shè)置有第三截止閥13,該第三截止閥13僅僅控制第一管道4內(nèi)水泵3輸出的封壓水的流量,第二管道5內(nèi)的封壓水的流量則通過第一截止閥7來控制。具體實(shí)施時(shí),根據(jù)反應(yīng)裝置1內(nèi)的壓力,分別調(diào)節(jié)第一截止閥7和第三截止閥13,使得第一管道4輸入至輸出管道2內(nèi)的封壓水的流量滿足封壓的要求,起到封壓的效果。

繼續(xù)參見圖1,上述各實(shí)施例中,第一管道4可以設(shè)置有止回閥14,該止回閥14設(shè)置于第一管道4的置于所述第二管道5與所述輸出管道2之間的管段。該止回閥14能夠有效地阻止輸出管道2內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物逆流至第一管道4,同時(shí)也阻止了反應(yīng)產(chǎn)物逆流至第二管道5,確保超臨界水氧化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

參見圖1,上述各實(shí)施例中,止回閥14至少為兩個(gè),并且,各止回閥14的結(jié)構(gòu)類型不同,這樣當(dāng)其中一種結(jié)構(gòu)類型的止回閥14無法阻止輸出管道2內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物逆流時(shí),其他結(jié)構(gòu)類型的止回閥14還可以阻止反應(yīng)產(chǎn)物逆流,有效地確保了超臨界水氧化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

繼續(xù)參見圖1,上述各實(shí)施例中,第一管道4出口處的管段與輸出管道2呈夾角α連接,這樣有效地減少了第一管道4內(nèi)的封壓水輸入輸出管道2時(shí)的沖擊力,便于第一管道4內(nèi)的封壓水更好地輸入至輸出管道2。優(yōu)選的,該夾角α為銳角,更優(yōu)選的,該夾角α為45°。

具體實(shí)施時(shí),第一管道4和激冷水管道9均可以設(shè)置有壓力表和安全閥,能夠?qū)Φ谝还艿?和激冷水管道9內(nèi)的壓力進(jìn)行檢測(cè),以防止第一管道4內(nèi)的壓力和激冷水管道9內(nèi)的壓力超壓,進(jìn)而確保超臨界水氧化系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

綜上所述,在反應(yīng)裝置的升溫升壓階段,水泵3通過第一管道4向輸出管道2內(nèi)輸入封壓水,并且,封壓介質(zhì)輸入裝置通過第二管道5向第一管道4內(nèi)輸入封壓介質(zhì),這樣,大大增加了輸出管道2內(nèi)介質(zhì)的流量,封壓水和封壓介質(zhì)共同輸入至后續(xù)的封壓系統(tǒng)17中,提高了封壓系統(tǒng)17的封壓能力,起到了對(duì)反應(yīng)裝置1進(jìn)行封壓的作用,并且,水泵3可以選用適當(dāng)流量的水泵3,這樣,在反應(yīng)裝置的正常反應(yīng)階段小流量的水泵3能夠正常工作,延長了水泵3的使用壽命。

顯然,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣,倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi),則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。

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