[发明专利]一种超临界水氧化系统热能的回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源与环境技术领域，特别涉及一种超临界水氧化系统热能的回收方法。

背景技术

高浓度(化学需氧量COD>2000mg/L)、有毒、难降解有机废水的处理是国内外公认的技术难题。传统的有机废水处理技术(如物化处理技术、生物处理技术、湿式氧化、焚烧等)存在成本高、降解率低、易衍生二次污染等问题。超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，SCWO)作为一种新型的处理有机废水技术，是有效解决这一难题的方法之一。

超临界水氧化是在超过水的临界点(PC＝22.1MPa，TC＝374℃)的高温高压条件下，以空气或其他氧化剂，将有机物进行“燃烧”氧化的方法。水的极性是温度和压力的函数，超临界水是一种非极性溶剂。在超临界水的环境下，有机物和气体可完全互溶，气液两相的相界面消失，形成均一相体系，反应速度大大加快。在小于1分钟甚至几秒钟的停留时间内，99.9％以上的有机物迅速燃烧氧化成CO₂、H₂O和其他无毒无害的终端产物。反应温度一般在400–650℃，避免了SO₂、NOx、二恶英等二次污染物的产生。整个燃烧氧化过程产生大量的热，具有较大的热量回收潜力。但是，要实现超临界水氧化的高温高压反应条件需要耗费巨大的热量。因此，如何有效回收反应流体的热量，降低系统能耗，甚至实现系统热量自给，是该技术应用推广的关键。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种超临界水氧化系统热能的回收方法。本发明通过逐级回收超临界水氧化反应热能，对所回收的热能进行梯级利用，大大降低系统的能耗。

本发明采用的技术方案为：

本发明的一种超临界水氧化系统热能的回收方法，包括一级回收系统，二级回收系统，三级回收系统；

所述一级回收系统回收的热量，首先用于预热从低温多效蒸馏器排出的浓缩液和上支路蒸发水，然后与二级回收系统进行热能交换，所述二级回收系统回收经所述一级回收系统回收后的剩余热量，用于加热热源水；所述三级回收系统与二级回收系统进行热量交换，所述三级回收系统用于回收经二级回收系统回收后剩余的热量，同时回收由低温多效蒸馏器底部产生的热量；

所述一级回收系统包括水膜反应器，第五换热器，第四换热器；所述第五换热器、第四换热器的进口通道均与水膜反应器的反应流体出口通道相连接，出口通道联通二级回收系统；

所述二级回收系统包括低温多效蒸馏器，第二换热器，第三换热器，循环泵；所述第三换热器的热源水出口依次连接循环泵、低温多效蒸馏器、第二换热器、最后与第三换热器的热源水入口连接；

所述三级回收系统包括第一换热器；低温多效蒸馏器的冷却水出口与第一换热器连接。

进一步的，所述一级回收系统回收热量的过程为：水膜反应器中的浓缩废液反应后变成反应流体排出反应器，所述反应流体排出水膜反应器时温度为300-350℃；随后反应流体分为三条支路：

第一支路经第三调节阀调节流量，进入第四换热器进行换热，对浓缩废液进行预热，将所述浓缩废液预热后温度控制在常温至250℃；

第二支路经第四调节阀调节流量，进入第五换热器进行换热，对上支路蒸发水进行预热，将所述蒸发水预热至200-340℃；

第三条路为反应流体多余热量，通过第五调节阀调节后通入直流通路；

随后三条支路的反应流体重新汇流后进入第三换热器，与热源水进行换热。

进一步的，所述二级回收系统回收热量的过程为：热源水与反应流体于第三换热器中进行热交换，回收超临界水氧化反应流体余热，所述热源水被加热至70-90℃，随后所述热源水流经循环泵升压后，进入低温多效蒸馏器，进而加热废水；然后热源水从低温多效蒸馏器流出进入第二换热器，利用剩余热量对废水进行预热；最后流回第三换热器完成循环。

进一步的，所述三级回收系统回收热量的过程为：冷却水首先注入低温多效蒸馏器，将低温多效蒸馏器底部产生的蒸汽冷凝为蒸馏水，同时，冷却水被初步加热；随后被初步加热冷却水通入第一换热器，与经第三换热器换热后流出的反应流体进行换热，所述冷却水在所述第一换热器换热后温度变为40-60℃热水，产生热水对外输出。

本发明的有益效果为：