CN105152248A - 一种超临界水氧化系统热能的回收方法 - Google Patents

一种超临界水氧化系统热能的回收方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105152248A
CN105152248A CN201510567845.3A CN201510567845A CN105152248A CN 105152248 A CN105152248 A CN 105152248A CN 201510567845 A CN201510567845 A CN 201510567845A CN 105152248 A CN105152248 A CN 105152248A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
water
interchanger
recovery system
low temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510567845.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105152248B (zh
Inventor
张凤鸣
岳鹏飞
冯东东
陈顺权
吴佩衡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Guangzhou Institute of Advanced Technology of CAS
Original Assignee
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Guangzhou Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS, Guangzhou Institute of Advanced Technology of CAS filed Critical Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority to CN201510567845.3A priority Critical patent/CN105152248B/zh
Publication of CN105152248A publication Critical patent/CN105152248A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105152248B publication Critical patent/CN105152248B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

本发明涉及能源与环境技术领域，具体公开了一种低温多效蒸馏联合超临界水氧化系统的热量回收方法。本发明通过超临界水氧化反应热分为三级热量回收系统进行热量回收：一级回收系统的热量回收后首先用于预热从低温多效蒸馏器排出的浓缩废液和上支路蒸发水，二级回收系统回收经一级回收系统回收后的剩余热量，用于加热热源水；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，用于加热冷却水。通过上述逐级热量回收，对所回收的热量梯级利用，大大降低系统的能耗。

Description

一种超临界水氧化系统热能的回收方法
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(SupercriticalWaterOxidation，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：
本发明通过对超临界水氧化系统所产生的反应热热量进行逐级回收利用，高温段热能用于超临界水氧化物料如蒸发水、废液的预热，实现反应系统的热能平衡；中温段热能作为低温多效蒸馏系统的驱动热源，实现废水浓缩；低温段热能用于产生热水，对外输出实现收益。整体热量回收系统符合温度对口，梯级利用原则，从而大大降低系统的能耗，甚至实现系统热量自给。
附图说明
图1为本发超临界水氧化系统热能的回收系统的结构示意图。
图1中标记：
第二换热器1；低温多效蒸馏器2；真空泵3；废液增压泵4；
第一调节阀5；第四换热器6；氧气罐7；氧气增压泵8；
第三调节阀9；水膜反应器10；电加热器11；第四调节阀12；
第五调节阀13；第二调节阀14；第五换热器15；蒸馏水增压泵16；
循环泵17；第三换热器18；第一换热器19；背压阀20；
气液分离器21。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
一级回收系统回收热量过程：超临界水氧化系统热能的回收系统中，低温多效蒸馏器2产生的浓缩废液经废液增压泵4增压，从进口通道6-1进入第四换热器6进行初步预热后，从水膜反应器10的顶部进口通道10-2注入；氧气罐7中的氧气经氧气增压泵8增压后，从水膜反应器10的顶部进口通道10-1注入，浓缩废液中的有机物和氧气在水膜反应器10中进行超临界水氧化反应。蒸馏水利用蒸馏水增压泵16增压后分为上下两条支路，上支路蒸发水经第一调节阀5调节流量，从进口通道15-1进入第五换热器15，进行初步预热，随后通过电加热器11进一步升温后，从进口通道10-3注入水膜反应器10，起到初始化超临界水氧化反应的作用，稳定运行时可降低功率或关闭；下支路蒸发水经第二调节阀14调节流量后，从进口通道10-4注入水膜反应器10；上下支路蒸发水经多孔壁进口通道10-6渗入到水膜反应器10内形成水膜。反应流体经出口通道10-5排出，从反应器排出的反应流体温度为300-350℃，随后反应流体分为三条支路，第一支路的反应流体经第三调节阀9调节流量，通过进口通道6-2进入第四换热器6，浓缩废液预热后温度控制在常温至250℃；第二支路的反应流体经第四调节阀12调节流量，通过进口通道15-2进入第五换热器15，将上支路蒸发水预热至200-340℃；反应流体多余热量通过第五调节阀13调节流量后从直流通路流出。随后反应流体重新汇流经进口通道18-2进入第三换热器18。
二级回收系统回收热量过程：含盐有机废水即废水，通过进口通道1-1进入第二换热器1进行预热，然后进入低温多效蒸馏器2进行负压多效蒸发。出口通道2-6是抽气口，在真空泵3的作用下抽除低温多效蒸馏器2内部的不凝性气体，实现其负压工作条件。所述废水通过低温多效蒸发后产生的浓缩废液从出口通道2-4排出；冷却水从进口通道2-3注入，用于冷却低温多效蒸馏器2中产生的蒸汽，所述蒸汽冷凝成蒸馏水从出口通道2-5排出。热源水经进口通道18-1进入第三换热器18，回收经一级回收系统回收后的超临界水氧化反应流体余热，热源水被升温至70-90℃，再通过循环泵17升压，经进口通道2-2注入低温多效蒸馏器2，进而加热废水，实现其蒸发，之后热源水从进口通道1-2进入第二换热器1，利用剩余热量对废水进行预热，之后从进口通道18-1返回第三换热器18完成循环。
三级回收系统回收热量过程：冷却水首先从进口通道2-3注入低温多效蒸馏器2，将低温多效蒸馏器2底部产生的蒸汽冷凝为蒸馏水，随后经进口通道19-1通入第一换热器19，与经第三换热器18后流出的反应流体进行换热，冷却水在第一换热器19换热后温度变为40-60℃热水，产生热水对外输出。反应流体由此被降至常温后经背压阀20降至常压进入气液分离器21，达标的气体和液体直接排放。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种超临界水氧化系统热能的回收方法，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的超临界水氧化系统热能的回收方法，其特征在于，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。
3.根据权利要求1所述的超临界水氧化系统热能的回收方法，其特征在于，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。
4.根据权利要求1所述的超临界水氧化系统热能的回收方法，其特征在于，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。
CN201510567845.3A 2015-09-08 2015-09-08 一种超临界水氧化系统热能的回收方法 Active CN105152248B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510567845.3A CN105152248B (zh) 2015-09-08 2015-09-08 一种超临界水氧化系统热能的回收方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510567845.3A CN105152248B (zh) 2015-09-08 2015-09-08 一种超临界水氧化系统热能的回收方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105152248A true CN105152248A (zh) 2015-12-16
CN105152248B CN105152248B (zh) 2017-05-10

Family

ID=54793376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510567845.3A Active CN105152248B (zh) 2015-09-08 2015-09-08 一种超临界水氧化系统热能的回收方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105152248B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105627814A (zh) * 2016-03-10 2016-06-01 西安交通大学 一种用于超临界水氧化系统的中间介质换热装置
CN107055470A (zh) * 2017-03-10 2017-08-18 同济大学 一种液体有机储氢载体反应釜热综合利用系统
CN108826744A (zh) * 2018-06-12 2018-11-16 西安交通大学 用超临界水氧化系统余能进行冷热电多联供的系统
CN109264914A (zh) * 2018-08-07 2019-01-25 广州中国科学院先进技术研究所 一种超临界水氧化能量综合利用系统及能量回收方法
CN110790467A (zh) * 2019-10-12 2020-02-14 西安交通大学 一种用于超临界水氧化处理系统的加热系统及控制方法
CN110822749A (zh) * 2019-10-12 2020-02-21 西安交通大学 一种超临界水氧化装置的余热利用系统及其工作方法
CN111252974A (zh) * 2018-12-03 2020-06-09 广州中国科学院先进技术研究所 基于超临界水氧化处理高盐有机废水的工艺与系统
CN111894689A (zh) * 2020-08-06 2020-11-06 西安交通大学 一种基于超临界水氧化的热-电-清洁水联产系统
CN114812251A (zh) * 2022-04-29 2022-07-29 西安交通大学 一种用于超临界水处理技术的余热梯级利用系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1132347A2 (en) * 2000-01-27 2001-09-12 Noram Engineering & Constructors Ltd. Integrated effluent treatment process for nitroaromatic manufacture
CN101570375A (zh) * 2009-05-05 2009-11-04 西安交通大学 废有机物的超临界水处理系统的余热回收与梯级利用方法
CN102249461A (zh) * 2011-06-16 2011-11-23 西安交通大学 高含盐高含氯有机废水的超临界水氧化处理系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1132347A2 (en) * 2000-01-27 2001-09-12 Noram Engineering & Constructors Ltd. Integrated effluent treatment process for nitroaromatic manufacture
CN101570375A (zh) * 2009-05-05 2009-11-04 西安交通大学 废有机物的超临界水处理系统的余热回收与梯级利用方法
CN102249461A (zh) * 2011-06-16 2011-11-23 西安交通大学 高含盐高含氯有机废水的超临界水氧化处理系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
沈晓芳等: "利用超临界水氧化反应系统处理有机废液的经济性分析", 《环境工程》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105627814A (zh) * 2016-03-10 2016-06-01 西安交通大学 一种用于超临界水氧化系统的中间介质换热装置
CN107055470A (zh) * 2017-03-10 2017-08-18 同济大学 一种液体有机储氢载体反应釜热综合利用系统
CN108826744A (zh) * 2018-06-12 2018-11-16 西安交通大学 用超临界水氧化系统余能进行冷热电多联供的系统
CN109264914A (zh) * 2018-08-07 2019-01-25 广州中国科学院先进技术研究所 一种超临界水氧化能量综合利用系统及能量回收方法
CN109264914B (zh) * 2018-08-07 2020-07-14 广州中国科学院先进技术研究所 一种超临界水氧化能量综合利用系统及能量回收方法
CN111252974A (zh) * 2018-12-03 2020-06-09 广州中国科学院先进技术研究所 基于超临界水氧化处理高盐有机废水的工艺与系统
CN110790467A (zh) * 2019-10-12 2020-02-14 西安交通大学 一种用于超临界水氧化处理系统的加热系统及控制方法
CN110822749A (zh) * 2019-10-12 2020-02-21 西安交通大学 一种超临界水氧化装置的余热利用系统及其工作方法
CN110822749B (zh) * 2019-10-12 2020-10-27 西安交通大学 一种超临界水氧化装置的余热利用系统及其工作方法
CN111894689A (zh) * 2020-08-06 2020-11-06 西安交通大学 一种基于超临界水氧化的热-电-清洁水联产系统
CN114812251A (zh) * 2022-04-29 2022-07-29 西安交通大学 一种用于超临界水处理技术的余热梯级利用系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN105152248B (zh) 2017-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105152248A (zh) 一种超临界水氧化系统热能的回收方法
CN105130081A (zh) 一种超临界水氧化处理低挥发性有机废水的系统与方法
CN109264914B (zh) 一种超临界水氧化能量综合利用系统及能量回收方法
CN105130080B (zh) 一种超临界水氧化处理高挥发性有机废水的系统与方法
CN104828887B (zh) 采用太阳能组合加热使废水蒸发净化处理的方法及系统
CN104211130B (zh) 一种利用废热的低温蒸发浓缩结晶系统及方法
CN103910399B (zh) 垃圾沥滤液处理系统
CN103880232A (zh) 一种有机含盐废水处理系统及方法
CN108117214A (zh) 页岩气开采压裂返排废液循环列管蒸发减量化处理方法及设备
CN109095535A (zh) 污水蒸发浓缩装置及其操作方法
CN113735209A (zh) 一种全量化垃圾渗滤液处理装置及工艺
CN210457558U (zh) 一种污酸中酸热浓缩装置
CN112960717A (zh) 一种利用油田油井产出液余热完成油田水蒸馏净化的系统
CN106241924B (zh) 一种电厂海水淡化处理装置和方法
CN209143740U (zh) 污水蒸发浓缩装置
CN102583861B (zh) 一种膜法海水软化装置进水的预热方法
CN106966462A (zh) 一种多级海水淡化耦合系统
CN204125195U (zh) 一种利用废热的低温蒸发浓缩结晶系统
CN215905885U (zh) 一种全量化垃圾渗滤液处理装置
CN207451832U (zh) 一种高盐高有机物废水热膜耦合零排放处理系统
CN106186201A (zh) 一种水电联产的装置及方法
CN204737747U (zh) 采用太阳能组合加热使废水蒸发净化处理的系统
CN206108988U (zh) 一种利用电厂余热的水处理装置
CN211310912U (zh) 垃圾渗滤液膜浓缩液蒸发浓缩系统
CN215288060U (zh) 一种海水淡化装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant