[发明专利]一种用于超临界水氧化系统的中间介质换热装置

说明书

技术领域

本发明属于环保及化工技术领域，具体涉及一种用于超临界水氧化系统的中间介质换热装置。

背景技术

超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，SCWO)技术是利用超临界水(T>374.15℃，P>22.1MPa)介于液态和气态间的特殊性质，即介电常数近似于非极性有机溶剂，具有高的扩散系数和低的粘度，可与大部分有机物、氧气、二氧化碳等非极性分子完全互溶，使难降解有机物可在超临界水中发生快速、彻底的均相氧化反应，在美国国家关键技术所列的六大领域之一“能源与环境”中被定义为最有前途的废水处理技术。

超临界水氧化反应需要将物料加压加温到超临界状态，需要消耗大量的能量，而超临界水氧化反应本身又是放热反应，反应后的流体温度高于预热温度，因此，利用反应后的流体来加热物料能有效降低系统的运行费用。然而，由于反应前后的物料一般都具有较强的腐蚀性，直接换热的换热器需要采用昂贵的耐腐蚀材料并设计较厚的腐蚀裕量，导致换热器的投资极高，另外，反应放热波动及换热器效率波动等问题，会导致物料预热不足或过热的情况，因此，需要构建一种可以同时降低运行成本及投资成本，且运行可靠的用于超临界水氧化系统的中间介质换热装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于超临界水氧化系统的中间介质换热装置，该装置结构设计合理，运行可靠，能够实现最大限度的利用反应后流体的热量，降低运行费用。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种用于超临界水氧化系统的中间介质换热装置，包括物料主回路及中间介质回路；

由依次连接的物料泵、预热器、喷水减温器、反应器及回热器构成物料主回路；由依次连接的缓冲罐、循环泵、回热器、预热器、水冷器构成中间介质回路；预热器与回热器均为套管式换热器；

物料泵与预热器的外管入口相连，预热器的外管出口与喷水减温器相连，反应器与回热器的外管入口相连；缓冲泵通过循环泵与回热器的内管入口相连，回热器的内管出口与预热器的内管入口相连，预热器的内管出口通过水冷器与缓冲罐相连；在缓冲罐顶部设有背压阀；

还包括补水支路，补水支路上设有减温水泵，减温水泵的出口分为两条支路，一条与喷水减温器相相连，另一条与缓冲罐相连。

中间介质回路中还包括加热器，加热器设置在回热器与预热器相连的管路上。

加热器的出口经高温分流支路与水冷器的入口相连；且在该高温分流支路上设有第一调节阀。

加热器为电磁加热器或电导加热器。

减温水泵与缓冲罐相连的管路上还设有第二调节阀。

预热器与回热器的内管流体为待处理物料，外管流体为中间介质。

中间介质为水、导热油或熔盐；且当中间介质为水时，回热器的中间内管出口压力高于外管进口压力。

预热器与回热器的外管由低合金不锈钢制成，内管由高温镍基合金制成,且能够根据温度区间细分选材。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的用于超临界水氧化系统的中间介质换热装置，由依次连接的物料泵、预热器、喷水减温器、反应器、回热器构成物料主回路，由缓冲罐、循环泵、回热器、预热器、水冷器构成中间介质回路。中间介质将超临界水氧化反应后流体的热量传递给反应前的物料，利用超临界水氧化反应后流体的热量来对物料进行预热，中间介质的压力由缓冲罐上设置的背压阀及补水支路设置的减温水泵来维持，能够最大限度的利用反应后流体的热量。本发明的换热装置结构设计合理，能够最大化地降低系统的投资成本，保证系统的稳定运行。

进一步地，在中间介质回路上设置加热器，用于启动时的加热和正常运行时的补热，相对于直接加热物料的方式，加热效率高，安全可靠性好，调节灵敏性好。

进一步地，采用电磁式或电导式加热器，用于启动时的升温以及正常运行时的补热，相对于燃气炉加热方式，负荷调节灵敏，系统波动小，稳定性高。

进一步地，套管式换热器外管流体为中间介质，可以选用高压水，外管材料采用相对廉价的低合金不锈钢，相对于直接换热方式，可将换热器投资费用降低40％左右。

附图说明

图1为本发明用于超临界水氧化系统的中间介质换热装置的结构示意图。

图中：1、物料泵；2、缓冲罐；3、预热器；4、反应器；5、喷水减温器；6、减温水泵；7、加热器；8、回热器；9、第一调节阀；10、水冷器；11、背压阀；12、循环泵；13、第二调节阀。

具体实施方式