[发明专利]一种超临界水氧化能量回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及超临界水氧化、余热余压回收领域，具体而言，本发明特别涉及一种超临界水氧化能量回收系统。

背景技术

超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，SCWO)是在超过水的临界点(P_c＝22.1MPa,T_c＝374.15℃)的高温高压条件下，通过氧化剂将有机物“燃烧”氧化的方法。该技术利用超临界水具有的独特物理化学性质(比如黏度小、扩散系数高、表面张力小等)，迅速的将有机物氧化成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，这些有机物中的COD很高(一般在20000mg/L至400000mg/L)，传统的方法对其无法处理，COD含有大量的化学能(单位COD的热值约为14.8kJ/g)，是一种“放错了地方的资源”，在与氧化剂反应时释放大量的热能。因此，超临界水氧化反应后的产物处于高温高压状态，具有很高的热能与压力能。

目前在超临界水氧化系统中，一般通过背压阀直接将高压流体降至常压，然后进行气液产物分离，流体具有的压力能直接损耗，在大规模废水处理过程中，这部分能量损耗是相当可观的。对于反应产物所携带的热能，一般多采用将其预热原料，但预热原料后的反应产物温度仍然较高，这种方法导致余热回收率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超临界水氧化能量回收系统，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超临界水氧化能量回收系统，包括超临界水氧化反应器，超临界水氧化反应器的出口端连接有高压水力旋流器，高压水力旋流器的下端设有排污口，高压水力旋流器上端的气相出口端连接有缓冲罐，缓冲罐的出口端连接有高压透平膨胀机，高压透平膨胀机的排汽口端连接有低压透平膨胀机，低压透平膨胀机排气口端连接有蒸发器，蒸发器的管侧出口端与气液分离器入口端连接，气液分离器的气体出口端连接有第一冷凝器，第一冷凝器的管侧出口端连接有精馏塔，精馏塔底部出口端连接有液体二氧化碳储罐，蒸发器连接有朗肯循环系统。

进一步的，超临界水氧化反应器的液体入口连接有喷射泵，喷射泵的工作流体入口端连接有废液高压泵，废液高压泵用于抽取废液，废液高压泵连接有废液储罐，喷射泵与废液高压泵之间设有第一电加热器；喷射泵的引射流体入口端连接于氧化剂源，喷射泵的引射流体入口端通过氧化剂高压泵连接于氧化剂储罐。

进一步的，高压透平膨胀机与低压透平膨胀机之间连接有第二电加热器。

进一步的，朗肯循环系统包括与蒸发器通过第三电加热器连接的透平膨胀机，透平膨胀机出口依次连接有第二冷凝器、储液罐和有机工质泵，有机工质泵的出口连接于蒸发器。

进一步的，气液分离器气体出口端通过第一背压阀输出氧气和二氧化碳进入第一冷凝器中。

进一步的，气液分离器的液体出口端设有储水箱。

进一步的，气液分离器底部液体出口端通过第二背压阀连接储水箱。

进一步的，氧化剂高压泵为高压柱塞泵或压缩机。

进一步的，高压水力旋流器的排污口底部设有储渣槽。

进一步的，超临界水氧化反应器上设有用于超临界水氧化反应器内加热的辅助加热装置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种超临界水氧化能量回收系统，通过在超临界水氧化反应器出口端连接高压水力旋流器，将在超临界水氧化反应器内反应产物中的无机盐从排污口排除，并将产生高压高温气体排放到缓冲罐中进行平压处理，然后将平压后的气体依次通过高压透平膨胀机、低压透平膨胀机进行余热利用发电，在低压透平膨胀机的出口连接蒸发器，在蒸发器上连接朗肯循环系统，利用朗肯循环系统对通过蒸发器上的流体余热进一步利用，减小了朗肯循环系统的能源输入，本发明将超临界水氧化系统与余热余压回收系统相结合，充分利用超临界水氧化产物的热能和压力能，提高超临界水氧化系统能量回收利用率，然后在蒸发器后端接入气液分离器和精馏塔，采用低温相变分离法和精馏法相结合将氧化产物中的二氧化碳进行分离回收，减少温室气体的排放。