CN108996868B - 用于提高超临界水氧化系统运行可靠性的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超临界水氧化技术领域，具体涉及一种用于提高超临界水氧化系统运行可靠性的方法及系统。所述方法包括如下步骤：污泥预处理：对污泥中的大漂浮物进行拦截，然后使污泥进入预处理回路，在所述预处理回路中依次对污泥进行沉淀、PH调节、细化、压力调节、流量调节、温度调节，直到污泥的压力、温度和流量满足设计要求后才进入超临界处理单元；超临界处理：设置至少两个超临界处理单元，预留备用的处理单元，当运行中的处理单元需要维护或维修时可自动切换至备用的处理单元，切换过程不影响系统连续运行。本发明从反应器设备结构、系统配置、运行方式等方面提高了超临界水氧化系统运行的稳定性和可靠性。

Description

用于提高超临界水氧化系统运行可靠性的方法及系统

技术领域

本发明涉及超临界水氧化技术领域，尤其是涉及一种用于提高超临界水氧化系统运行可靠性的方法及系统。

背景技术

超临界水是指压力和温度都超过临界点的水，纯水的临界点为374.3℃，22.05MPa。在此条件下水的性质发生了很大的变化，使超临界水具有许多新的特征。比如水的极性发生了较大变化，使得在常温常压条件下易溶于水的无机盐类变得几乎不溶，难溶的非极性有机物、氧气、二氧化碳等气体等变得可以任意比例的互溶。常规的多相反应可以转变为单相反应，极大的提高了传质效率、降低了反应时间，是一种良好的溶剂介质。

以超临界水为介质，在其中进行有机物和氧气的氧化反应就是超临界水氧化技术。由于超临界水的存在创造了互溶的均一相反应，减少了相间传质的阻力，同时由于高温高压条件下，物质的热运动大大强化，反应效率可呈指数级增加，在极短的时间内完成。超临界水氧化技术创造了一个高温高压的反应条件，反应的化学势能极大提高，化学平衡向产物段平移，使得去除更加彻底，并可杜绝大部分中间小分子有机物的生成，反应产物为二氧化碳和无机固相，无二次污染。

目前，国内超临界水氧化技术主要还处于产业化初级阶段尚未进行大规模的工程应用。主要原因，一是在高温高压条件下设备的腐蚀和无机盐的结晶堵塞问题。二是进出水管道、换热管道及反应器本身由于污泥高温热解、焦化产生的堵塞及腐蚀并由此造成系统运行的可靠性问题，目前还没有提出切实可行的办法，限制了工程应用，而对于高温高压反应器，系统的安全性、可靠性至关重要。目前在工程实践中，超临界水氧化系统很难实现长期稳定连续的运行，必须不断的停机进行检修、维护、更换等操作，而每次开停机对于系统能量损失很大，必须研发出一套连续稳定运行的集成化系统，提高系统运行的可靠性。

因此，急待寻求一种能够稳定运行的超临界水氧化系统。

发明内容

本发明针对超临界水氧化处理污泥中的堵塞、腐蚀、积盐等问题，从反应器设备结构、系统配置、运行方式等方面提出了用于提高系统运行稳定性、可靠性的方法。

本发明提供的用于提高超临界水氧化系统运行可靠性的方法，包括如下步骤：

污泥预处理：对污泥中的大漂浮物进行拦截，然后使污泥进入预处理回路，在所述预处理回路中依次对污泥进行沉淀、PH调节、细化、压力调节、流量调节、温度调节，直到污泥的压力、温度和流量满足设计要求后才进入超临界处理单元；

超临界处理：设置至少两个超临界处理单元，预留备用的处理单元，当运行中的处理单元需要维护或维修时可自动切换至备用的处理单元，切换过程不影响系统连续运行。

优选地，在所述预处理回路中设置用于温度调节的电加热器单元和至少两个相互并联的污泥换热器单元，预留备用的污泥换热器单元，当运行中的污泥换热器单元需要维护或维修时可自动切换至备用的污泥换热器单元，切换过程不影响系统连续运行；每一个所述污泥换热器单元与每一个所述处理单元分别通过污泥进入管道连通，在所述污泥进入管道上设置污泥控制阀组，用于切换所述污泥换热器单元、控制每一个所述处理单元的污泥通断和污泥流量。

优选地，系统运行初期，只开启部分处理单元，使用电加热器预热污泥，当污泥的压力、温度和流量满足设计要求后进入所述部分处理单元进行氧化反应，反应产生的热废水经过沉淀后进入污泥换热器中对污泥进一步加热，逐渐减少电加热器功率直至电加热器处于关闭状态，利用所述部分处理单元产生的热量逐步开启除备用的处理单元以外的其它超临界处理单元。

优选地，每一个所述处理单元中，采用立管式超临界反应器，所述反应器的侧壁包括外部的承压外壳和内部的蒸发壁，所述承压外壳和蒸发壁之间具有一环状空间，在所述环状空间的中部设置分隔环，将所述环状空间分为相互之间流体隔离的上部区域和下部区域；向所述环状空间的上部区域通入高温蒸发水，形成高温亚临界蒸发水层，在所述蒸发壁内外形成一定的压力差，使高温蒸发水通过所述蒸发壁上的小孔注入内侧反应区并在所述蒸发壁的内壁上形成一层水膜；向所述环状空间的下部区域通入低温蒸发水，使低温蒸发水穿透所述蒸发壁后与所述反应器下部的水体进行换热。

优选地，还包括系统排泥：对每一个所述处理单元产生的热废水进行沉淀，检测沉淀后热废水的浊度，当浊度达到限定值时，所述处理单元之间采用切换的方式排放泥渣，将热废水沉淀产生的泥渣及超临界反应器底部沉积的泥渣通过压力控制阀组排出，排泥过程不影响系统连续运行。

本发明还提供一种污泥超临界水氧化系统，包括：

污泥预处理系统，其包括机械格栅1和污泥预处理回路，所述污泥预处理回路包括污泥储罐2、污泥分散破壁装置3、污泥增压稳压系统4、电加热器单元、至少两个相互并联的污泥换热器单元、进泥总管后端温度在线监测装置17和进泥总管后端压力调节阀组18，其依次通过污泥管道连接形成回路；所述污泥换热器单元包括进泥总管进口阀组15、污泥换热器5和进泥总管出口阀组16，其依次通过进泥总管连接；所述进泥总管的进口端和出口端分别设置有压力在线监测装置；所述电加热器单元与所述污泥换热器单元之间的污泥管道上设置有进泥总管流量调节阀组35；

超临界反应系统，其包括至少两个相互并联的超临界处理单元，每一个所述处理单元包括超临界反应器6，所述反应器6的顶部连接有污泥进入管道和氧气进入管道；每一个所述处理单元与每一个所述污泥换热器单元分别通过污泥进入管道连接，所述污泥进入管道的入口端连接在所述污泥换热器5和所述进泥总管出口阀组16之间的进泥总管上，所述污泥进入管道的出口端与所述氧气进入管道的出口端合并后伸入所述反应器6内；所述污泥进入管道上从入口端至出口端依次设置有用于控制污泥进入相应处理单元的污泥换热器单元切换阀组19、单元进泥切换阀组20、单元进泥流量调节阀组21；所述氧气进入管道上设置有单元氧气进气切换阀组22和单元氧气进气流量调节阀组23；所述反应器6内设置压力在线监测装置和温度在线监测装置。

优选地，所述反应器6为立管式，其侧壁包括外部的承压外壳和内部的蒸发壁，所述承压外壳和所述蒸发壁之间具有一环状空间，所述环状空间的中部设置有分隔环，所述分隔环将所述环状空间分为相互之间流体隔离的上部区域和下部区域；所述上部区域用于容纳高温蒸发水，所述下部区域用于容纳低温蒸发水；所述蒸发壁内外分别设置压力在线监测装置；

所述反应器6的下部侧壁上连接反应器出水管道，所述反应器出水管道的出口端连接沉淀器7的下部侧壁，以将反应后的热废水排入所述沉淀器7中；所述沉淀器7的上部侧壁上连接沉淀器出水管道的入口端，所述沉淀器出水管道的出口端连接出水总管，所述沉淀器出水管道上从入口端至出口端依次设置有单元出水在线浊度监测装置36和单元出水切换阀组37；所述出水总管的出口端与每一个污泥换热器5的热流体入口分别通过污泥换热器热流体进入管道连接，所述污泥换热器热流体进入管道上设置有高温出水流量调节阀组38和高温出水切换阀组39；所述反应器6的底部和所述沉淀器7的底部分别连接排泥管道，所述排泥管道上设置排泥阀组40，所述排泥管道的出口端连接排泥总管，所述排泥总管的出口端依次连接系统排泥总管压力调节阀组28和系统总排泥储罐9。

优选地，还包括蒸发水储罐12，其出口端连接蒸发水增压稳压系统13，所述蒸发水增压稳压系统13的出口端连接高温蒸发水换热器41的冷流体入口，所述高温蒸发水换热器41的冷流体出口与所述环状空间的上部区域通过高温蒸发水管道连通；所述高温蒸发水管道上设置有高温蒸发水进水切换阀组42和高温蒸发水进水流量调节阀组43；所述蒸发水增压稳压系统13的出口端与所述环状空间的下部区域通过低温蒸发水管道连通，所述低温蒸发水管道上设置有低温蒸发水进水切换阀组44和低温蒸发水进水流量调节阀组45；所述高温蒸发水换热器41的热流体入口与所述出水总管的出口端通过高温蒸发水换热器热流体进入管道连通，所述高温蒸发水换热器热流体进入管道上设置有出水总管高温蒸发水换热流量调节阀组24。

优选地，还包括氧气/富氧制备装置10，其出口端连接氧气/富氧增压稳压系统11，所述氧气/富氧增压稳压系统11的出口端连接进气总管，所述氧气进入管道的入口端连接在所述进气总管上；和/或

冷却水系统，其出口端与冷却水换热器46的冷流体入口通过冷却水管道连通，所述冷却水管道上设置冷却水流量调节阀组27；所述污泥换热器5的热流体出口与所述冷却水换热器46的热流体入口通过污泥换热器热流体排出管道连通，所述污泥换热器热流体排出管道上设置污泥换热器热流体排出切换阀组47；所述冷却水换热器46的热流体出口与系统总出水汽液分离器8的入口通过系统总出水管道连通，所述系统总出水管道上设置有系统出水总管压力调节阀组30；所述系统总出水汽液分离器8的出口端连接系统出水PH在线监测装置31。

本发明还提供一种污泥超临界处理方法，使用任一所述的污泥超临界水氧化系统，包括如下步骤：

开启部分超临界处理单元的单元氧气进气切换阀组22和单元氧气进气流量调节阀组23，通入氧气，使超临界反应器6中的压力达到设计要求的开机压力；

开启一个污泥换热器单元的进泥总管进口阀组15和进泥总管出口阀组16，连通污泥预处理回路；污泥经过浓缩后，依次通过机械格栅1、污泥储罐2、污泥分散破壁装置3进行调理，使污泥具有良好的流动性能；调理后的污泥通过污泥增压稳压系统4逐渐升压至设计压力；开启电加热器14，使污泥升温至设计温度；调节进泥总管流量调节阀组35让污泥流量达到超临界反应器6的设计处理流量；

当污泥的压力、温度和流量满足设计要求时，开启所述部分超临界处理单元的污泥换热器单元切换阀组19、单元进泥切换阀组20、单元进泥流量调节阀组21，使污泥进入超临界反应器6中，与反应器6中的氧气混合后进行氧化反应；超临界反应器排出的热废水通过污泥换热器5对污泥进一步加热，逐渐减少电加热器14功率，控制经过污泥换热器5预热后的污泥温度恒定，直至电加热器14处于关闭状态，系统实现自热反应，逐步开启除备用的超临界处理单元以外的其它超临界处理单元；

当运行中的超临界处理单元或者污泥换热器单元需要进行维护或维修时，通过控制相关阀组的开关自动切换至备用单元。

本发明提供的方法和系统在提高系统运行可靠性上主要体现在以下几个方面：

第一方面，本发明通过对污泥进行预处理，解决进水带入的中渣堵塞和酸腐蚀问题。

在一些实施例中，待处理的污泥通过机械格栅1的拦截，污泥储罐2的调节、预沉淀，污泥分散破壁装置3的均匀、破壁后满足进泥要求，通过污泥增压稳压系统4进行加压后进入高压换热器5换热后，进入到超临界反应器6中。其中，

所述机械格栅1用于拦截污泥中的大漂浮物，防止对后续系统堵塞和机械破坏。

所述污泥储罐2主要用于对污泥水量、水质的均匀起到调节作用，避免后续系统出现过高的冲击负荷。其次可作为大颗粒、大比重物质的沉淀去除，避免对后续污泥分散破壁装置3和污泥增压稳压系统4的破坏。同时作为酸碱调节的反应罐，便于系统对酸碱的调节，防止后续系统出现酸碱腐蚀。

在一些实施例中，在系统总出水汽液分离器8后的出水管道安装PH在线监测装置，并将监测结果反馈回中控室，与酸碱调节药剂投加装置实现联动控制。所述药剂投加装置在得到PH调节信号后，将配置好的药剂投加至污泥储罐2中进行调节，通过后续的污泥分散破壁装置3、污泥增压稳压系统4实现混合均匀，控制出水酸碱度，有效控制系统酸碱腐蚀。

所述污泥分散破壁装置3用于对污泥进行连续化、分散化、细粒化、浆料均匀化和细胞破壁化，保护后续污泥增压稳压系统4的连续稳定运行，避免出现冲击负荷，同时通过分散破壁作用，有利于后续超临界反应器6中氧化反应的进行，可提高传质效率，缩短反应时间。通过分散、破碎后的污泥具有良好的流变性能，具有更小的流动比阻，流动性大为改善，降低了后续系统的堵塞发生概率。

第二方面，本发明采用立式超临界反应器结构，在反应器内设置蒸发壁，设置出水沉淀器，在反应器底部和沉淀器底部分别设置排泥阀组，构成一个完整而独立的反应单元，解决反应器本身的堵塞和腐蚀问题。

在一些实施例中，所述蒸发壁设置于立管式反应容器内，在蒸发壁与反应器承压外壳之间形成一环状空间，并在中部设置分隔环，将环状空间分为上下两个区域。

其中，上部区域为高温亚临界保护区域，通过设置于反应器承压外壳上的高温蒸发水管道，将高温蒸发水通入到所述环状空间的上部区域中，形成高温亚临界蒸发水层，保护反应器承压外壳免受超临界水的腐蚀及高温对壳体材料应力的影响，延长反应器6的使用寿命。高温蒸发水在蒸发壁内外形成一定压力差，通过压力作用，使高温蒸发水通过壁上的小孔注入内侧反应区，高温蒸发水处于亚临界状态，可在蒸发壁内壁上形成一层水膜，保护蒸发壁免受超临界水体的腐蚀，并且将中心超临界区域析出的盐分重新溶解于蒸发水中，避免大量盐分堆积在蒸发壁上而造成蒸发壁堵塞，提高蒸发壁的使用寿命。

在一些实施例中，在所述的超临界反应器6内设置有温度场监测仪器，通过调节单元进泥流量调节阀组21，单元氧气进气流量调节阀组23，高温蒸发水进水流量调节阀组43、低温蒸发水进水流量调节阀组45，使得进入反应器6的物质比例不同。通过调节这些比例，并对反应器6内部温度场进行监测，使超临界反应器6内形成壳体与蒸发壁间的亚临界保护水层、蒸发壁内侧的亚临界保护水膜、中心超临界区域和外部亚临界区域的稳定温度场分布，保证超临界反应器6的安全运行。

在一些实施例中，在所述蒸发壁内外侧设置压力监测装置，监测蒸发壁内外的压力差，当蒸发壁出现腐蚀破孔或出现孔隙大量堵塞时，必然导致压力差的剧烈变化。出现这种情况时，可将本处理单元切换至备用状态，对蒸发壁进行更换后再投入使用。

通过上述装置的设置，对反应器承压外壳来说，实现多层次的保护，提高反应器本身运行的安全性、可靠性和使用寿命。其中，保护主要分为以下几个层次：一是温度保护，在反应器中心出现高温，通过两侧蒸发水的冷却，使得设备承压外壳处于低温亚临界区域从而得到保护。二是腐蚀保护，通过蒸发水及蒸发壁的间隔作用，使得反应器承压外壳与超临界区域隔离，避免承压外壳遭受腐蚀。三是堵塞保护，蒸发壁内侧的水膜，对超临界盐沉积的溶解，可避免堵塞，同时采用牺牲蒸发壁的方式对承压外壳进行保护。

其中，下部区域为低温换热保护区域，通过设置于反应器承压外壳上的低温蒸发水管道，将低温蒸发水通入到所述环状空间的下部区域中，形成低温保护层。低温蒸发水穿透蒸发壁与反应器6下部水体进行换热，将下部水体冷却至亚临界状态，上部沉淀的盐分重新得到溶解，避免在反应器6下部出现大量积盐堵塞。同时亚临界状态的出水，降低了对后续管道及换热等装置的腐蚀和积盐堵塞。

超临界反应器6采用竖向立管式反应器形式，上部为超临界反应区，下部通过蒸发水的混合冷却进入到亚临界反应区，上部中心超临界区域形成的积盐，沉积到亚临界区，被重新溶解吸收。上部产生的不溶性悬浮物质沉积到反应底部的排泥斗，通过底部的排泥阀组40进行排除。

由于在超临界反应中有机物基本全部被氧化，沉淀物主要为无机物质，且污泥量大幅减少，保证了反应器底部的排泥阀组40具有较长的排泥间隔，提高系统连续运行的稳定性，排出的无机污泥可冷却后直接干化处理。

单个处理单元设置单元出水在线浊度监测装置36对沉淀后的出水进行监测，并与出水沉淀器7底部的排泥阀组40和反应器6底部的排泥阀组40联动控制，实现自动排除系统沉积污泥。污泥的排放采用切换排放的方式，不同时排放，从而保证至少有一个处理单元处于正常运行状态。

排泥时在排泥总管上设置了系统排泥总管压力调节阀组28，系统总排泥储罐(9)将污泥压力及温度降低至常温后通过底部的系统排泥总管压力调节阀组29排放至后续污泥干化设施。

整个排泥系统处于亚临界状态，减少对管路系统及相关设施的腐蚀，并杜绝了积盐的堵塞问题。将反应器6与沉淀器7结合，在亚临界反应区内水呈现慢速推流态，有利于污泥的沉积排除。

通过上述保护措施可大幅的提高单套超临界处理单元的运行稳定性、提高每个运行周期的时长，避免出现各处理单元的频繁切换。

第三方面，通过将超临界水氧化系统小型单元化、成组集成化、实现正常处理与备用自动切换的运行模式，解决单个反应单元周期性的自动切换操作，周期性的清洗、检修维护、更换等操作，并在更新周期内不影响整个系统的正常运行。通过换热器及进水总管路的备用化实现进水总管自动切换的运行模式，解决换热后进水总管路的堵塞及腐蚀作用。

在一些实施例中，在每个超临界反应器6中设置压力检测装置，并在超临界反应器6的蒸发壁外侧也设置压力检测装置，通过调节单元进泥流量调节阀组21，单元氧气进气切换阀组22，高温蒸发水进水流量调节阀组43、低温蒸发水进水流量调节阀组45，使得反应器中形成良好的温度场并维持稳定后，检测反应器内与蒸发水压力差,并让压力差维持在一个可接受的波动范围内。

对压力差进行监测，压力逐渐增大，并超出可接受程度时，说明蒸发壁严重堵塞、必须进行必要的维护。将本套处理单元关闭，开启备用处理单元，实现单套处理单元之间的切换。切换后等本套处理单元冷却排空后，通过清洗、更换蒸发壁等实现单套处理单元的更新，更新后作为备用单元，进行下一次的切换操作。

在一些实施例中，切换的具体过程如下：

关闭运行单元的单元进泥切换阀组20-1和单元氧气进气切换阀组22-1，关闭运行单元的超临界反应器6-1底部的排泥阀组40-1和沉淀器7-1底部的排泥阀组40-2，使处理单元反应不能继续维持。

开启备用单元6-3的单元出水切换阀组37-3，使得运行单元6-1的高温高压出水通过备用单元6-3的出水管进入到备用处理单元6-3，避免切换的能量损失。

关闭运行单元的单元出水切换阀组37-1，开启底部排泥阀组40-1，排除水并降温后进行相应的清洗，检修、更换等操作。

开启备用单元6-3的单元进泥切换阀组20-3和单元氧气进气切换阀组22-3，备用处理单元开始进入运行状态。

通过上述自动化操作，实现各处理单元之间的自动切换，切换可在短时间内完成，不会对整个处理系统造成大的影响，超临界水氧化处理系统整体处于连续运行的状态。

由于进入各处理单元的污泥进入管道，在经过污泥换热器5后被加热，在污泥换热器5中管道较长，以及存在污泥的部分热解，导致容易在污泥换热器5及进泥总管发生沉积堵塞。为此采用了一套备用回路，互相切换的运行方式保证进泥换热及进泥总管的安全可靠运行。

在一些实施例中，其包括：

运行换热器5-2与其前后进泥总管及切换阀组15-2，19-4，19-5，19-6组成运行回路，各阀组处于开启状态，管路后端的切换阀组16-2处于关闭状态，本回路为各处理单元分配进入泥量。

运行换热器5-2对应的高温出水切换阀组39-2处于开启状态，出水口高温水与进泥在换热器5-2中进行换热，对低温进泥进行加热至设计温度。

备用回路换热器5-1与其前后的进泥总管及切换阀组15-1,19-1，19-2，19-3，16-1处于关闭状态，但管路系统中保留有低温压力水。

在进泥总管设置进出口压力检测装置，检测进出口压力值，并得到管道压力差，当管道压力差逐渐增大到某一设定值(根据调试或运行试验选取)时，对两路系统进行切换操作，备用回路进入运行状态，运行回路冷却泄压后进入检修、更换、再备用状态，至下一次切换后再进入运行状态。实现回路切换，不影响系统正常运行。

具体切换顺序为关闭运行回路进泥切换阀组15-2，19-4，19-5，19-6，关闭高温出水切换阀组39-2，开启备用回路进泥切换阀组15-1,16-1，开启高温出水切换阀组39-1，出水口高温水与进泥在污泥换热器5-1中进行换热，对低温进泥进行加热至设计温度。

回路后端设置温度在线监测装置17和压力调节阀组18，控制将管道内的低温水减压后排放至前端的污泥储罐2中，直至温度达到设计进入反应器温度时，关闭切换阀组16-1，开启切换阀组19-1，19-2，19-3，实现进泥总管的回路切换，回路切换时，不影响整个系统的正常运行。

综上，与现有技术相比，本发明的创新之处主要在于：

(1)将一个大处理量系统，分成多个小处理单元，开机时依次启动，利用前几个处理单元的热量，启动后续处理单元，可极大地降低启动电加热器的功率需求，实现启动节能。同时降低对现场供配电的需求，无须增加大型变电设备等，降低工程造价。比如，常规系统启动电加热器功率需达到2000kw，本系统功率20kw即可。

(2)提供一套控制阀门、温度监测、压力监测、水质监测仪器仪表配置，及相应的控制方法，实现单个处理单元及进水总管路的自动切换，切换不影响整个系统的连续运行，整个系统可常年连续运行。相比于传统的处理系统，容易腐蚀、堵塞，必须停机检修，造成设备无法连续运行，系统的安全可靠性无法保障。

(3)将系统分为许多处理单元，因为污泥中悬浮高的特性，设置了沉淀器和排泥阀组，压力控制阀组、排泥储罐等一整套排泥设置，目前的工艺流程中没有这方面的考虑。通过定时的排泥，极大地降低了设备堵塞发生的概率，提高了单个处理单元的运行可靠性。

(4)在单个处理单元运行可靠性的基础上，提供了备用处理单元，提供一套控制阀门、温度监测、压力监测、水质监测仪器仪表配置，及相应的控制方法，当单个处理单元出现通过排泥无法解决的问题(主要是蒸发壁破损、管道腐蚀到极限)时，可切换至备用状态，进行检修、更换等，这种检修更换不影响系统的正常运行。

(5)针对总进泥管路及换热器中出现污泥热解、污泥沉积堵塞问题，以及出现高温高压腐蚀问题，提供了一套备用系统。提供一套控制阀门、温度监测、压力监测、水质监测仪器仪表配置，及相应的控制方法，当一路进泥总管路出现上述问题时，可切换至备用状态，进行检修、更换等，这种检修更换不影响系统的正常运行。

(6)对进入系统的污泥进行了调理，降低后续出现堵塞的可能性，并对污泥的细胞进行了破壁处理，有利于后续超临界反应的进行。

(7)控制整个系统内的温度，使得超临界状态只处于超临界反应器中，并处于亚临界蒸发水的保护之中，使得超临界水不能与蒸发壁、反应器承压壳体接触。相比于超临界的腐蚀和堵塞，亚临界状态下大幅降低，提高了整个系统的使用寿命并降低了堵塞发生的概率，整个系统的可靠性得到了提高。

附图说明

图1为本发明一些实施例中超临界水氧化系统的示意图；

图2为本发明另一些实施例中超临界水氧化系统的示意图；

图3为本发明典型实施例中超临界水氧化系统的示意图；

附图标记说明：1为机械格栅，2为污泥储罐，3为污泥分散破壁装置，4为污泥增压稳压系统，5为污泥换热器(5-1,5-2两套系统互为备用)，6为超临界反应器(其中6-1，6-2，6-3为单个反应器，采用两用一备用的形式，可根据需要进行扩展)，7为沉淀器(其中7-1，7-2，7-3分别与对应的反应器匹配，两用一备用)，8为系统总出水汽液分离器，9为系统总排泥储罐，10为氧气/富氧制备装置，11为氧气/富氧增压稳压系统，12为蒸发水储罐，13为蒸发水增压稳压系统，14为电加热器，15为进泥总管进口阀组(15-1，15-2分别对应两个换热器)，16为进泥总管出口阀组(16-1，16-2分别对应两个换热器)，17为进泥总管后端温度在线监测装置，18为进泥总管后端压力调节阀组，19为污泥换热器单元切换阀组(19-1，19-2，19-3分别为三个超临界处理单元对应一个污泥换热器的污泥换热器单元切换阀组，19-4，19-5，19-6分别为三个超临界处理单元对应另一个污泥换热器的污泥换热器单元切换阀组)，20为单元进泥切换阀组(20-1，20-2，20-3分别为三个超临界处理单元的单元进泥切换阀组)，21为单元进泥流量调节阀组(21-1，21-2，21-3分别为三个超临界处理单元的单元进泥流量调节阀组)，22为单元氧气进气切换阀组(22-1，22-2，22-3分别为三个超临界处理单元的单元氧气进气切换阀组)，23为单元氧气进气流量调节阀组(23-1，23-2，23-3分别为三个超临界处理单元的单元氧气进气流量调节阀组)，24为出水总管高温蒸发水换热流量调节阀组，25为高温蒸发水流量调节阀组，26为低温蒸发水流量调节阀组，27为冷却水流量调节阀组，28为系统排泥总管压力调节阀组，29为系统总排泥储罐放空阀组，30为系统出水总管压力调节阀组，31为系统出水PH在线监测装置，32为电加热器进泥切换阀组，33为电加热器出泥切换阀组，34为进泥总管切换阀组，35为进泥总管流量调节阀组，36为单元出水在线浊度监测装置(36-1，36-2，36-3分别为三个超临界处理单元的单元出水在线浊度监测装置)，37为单元出水切换阀组(37-1，37-2，37-3分别为三个超临界处理单元的单元出水切换阀组)，38为高温出水流量调节阀组(38-1，38-2分别为两个污泥换热器的高温出水流量调节阀组)，39为高温出水切换阀组(39-1，39-2分别为两个污泥换热器的高温出水切换阀组)，40为排泥阀组(40-1，40-3，40-5分别为三个超临界反应器底部的排泥阀组，40-2，40-4，40-6分别为三个沉淀器底部的排泥阀组)，41为高温蒸发水换热器，42为高温蒸发水进水切换阀组(42-1，42-2，42-3分别为三个超临界处理单元的高温蒸发水进水切换阀组)，43为高温蒸发水进水流量调节阀组(43-1，43-2，43-3分别为三个超临界处理单元的高温蒸发水进水流量调节阀组)，44为低温蒸发水进水切换阀组(44-1，44-2，44-3分别为三个超临界处理单元的低温蒸发水进水切换阀组)，45为低温蒸发水进水流量调节阀组(45-1，45-2，45-3分别为三个超临界处理单元的低温蒸发水进水流量调节阀组)，46为冷却水换热器，47为污泥换热器热流体排出切换阀组(47-1，47-2分别为两个污泥换热器的污泥换热器热流体排出切换阀组)。

具体实施方式

以下结合实施例和附图进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明的系统和方法所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，实施例中，加入各原料除特别说明外，均为常规原料。本发明系统中的设备分为标准设备和非标设备，其中非标设备主要为超临界反应器和各种换热器，非标设备需要根据实际情况单独设计制造，其余设备均为标准设备，均可以买到现成的设备。

本发明提供一种用于提高超临界水氧化系统运行可靠性的方法，包括如下步骤：

污泥预处理：对污泥中的大漂浮物进行拦截，然后使污泥进入预处理回路，在所述预处理回路中依次对污泥进行沉淀、PH调节、细化、压力调节、流量调节、温度调节，直到污泥的压力、温度和流量满足设计要求后才进入超临界处理单元；

超临界处理：设置至少两个超临界处理单元，预留备用的处理单元，当运行中的处理单元需要维护或维修时可自动切换至备用的处理单元，切换过程不影响系统连续运行。

在优选实施例中，在所述预处理回路中设置用于温度调节的电加热器单元和至少两个相互并联的污泥换热器单元，预留备用的污泥换热器单元，当运行中的污泥换热器单元需要维护或维修时可自动切换至备用的污泥换热器单元，切换过程不影响系统连续运行；每一个所述污泥换热器单元与每一个所述处理单元分别通过污泥进入管道连通，在所述污泥进入管道上设置污泥控制阀组，用于切换所述污泥换热器单元、控制每一个所述处理单元的污泥通断和污泥流量。

在优选实施例中，系统运行初期，只开启部分处理单元，使用电加热器预热污泥，当污泥的压力、温度和流量满足设计要求后进入所述部分处理单元进行氧化反应，反应产生的热废水经过沉淀后进入污泥换热器中对污泥进一步加热，逐渐减少电加热器功率直至电加热器处于关闭状态，利用所述部分处理单元产生的热量逐步开启除备用的处理单元以外的其它超临界处理单元。

在优选实施例中，每一个所述处理单元中，采用立管式超临界反应器，所述反应器的侧壁包括外部的承压外壳和内部的蒸发壁，所述承压外壳和蒸发壁之间具有一环状空间，在所述环状空间的中部设置分隔环，将所述环状空间分为相互之间流体隔离的上部区域和下部区域；向所述环状空间的上部区域通入高温蒸发水，形成高温亚临界蒸发水层，在所述蒸发壁内外形成一定的压力差，使高温蒸发水通过所述蒸发壁上的小孔注入内侧反应区并在所述蒸发壁的内壁上形成一层水膜；向所述环状空间的下部区域通入低温蒸发水，使低温蒸发水穿透所述蒸发壁后与所述反应器下部的水体进行换热。

在优选实施例中，本发明的方法还包括系统排泥：对每一个所述处理单元产生的热废水进行沉淀，检测沉淀后热废水的浊度，当浊度达到限定值时，所述处理单元之间采用切换的方式排放泥渣，将热废水沉淀产生的泥渣及超临界反应器底部沉积的泥渣通过压力控制阀组排出，排泥过程不影响系统连续运行。

在优选实施例中，本发明的方法使用机械格栅拦截污泥中的大漂浮物，使用污泥储罐对污泥中的大颗粒物质进行沉淀，根据系统排出废水的pH值来调节所述污泥储罐中酸碱调节剂的添加量，然后使用污泥分散破壁装置对污泥进行连续化、分散化、细粒化、浆料均匀化和细胞破壁化处理，通过污泥增压稳压系统调节污泥的压力。

本发明还提供一种污泥超临界水氧化系统，如图1所示，包括：

污泥预处理系统，其包括机械格栅1和污泥预处理回路，所述污泥预处理回路包括污泥储罐2、污泥分散破壁装置3、污泥增压稳压系统4、电加热器单元、污泥换热器单元、进泥总管后端温度在线监测装置17和进泥总管后端压力调节阀组18，其依次通过污泥管道连接形成回路；所述污泥换热器单元包括进泥总管进口阀组15、污泥换热器5和进泥总管出口阀组16，其依次通过进泥总管连接；所述进泥总管的进口端和出口端分别设置有压力在线监测装置；所述电加热器单元与所述污泥换热器单元之间的污泥管道上设置有进泥总管流量调节阀组35；

超临界反应系统，其包括至少两个相互并联的超临界处理单元，每一个所述处理单元包括超临界反应器6，所述反应器6的顶部连接有污泥进入管道和氧气进入管道；每一个所述处理单元与所述污泥换热器单元分别通过污泥进入管道连接，所述污泥进入管道的入口端连接在所述污泥换热器5和所述进泥总管出口阀组16之间的进泥总管上，所述污泥进入管道的出口端与所述氧气进入管道的出口端合并后伸入所述反应器6内；所述污泥进入管道上从入口端至出口端依次设置有用于控制污泥进入相应处理单元的单元进泥切换阀组20、单元进泥流量调节阀组21；所述氧气进入管道上设置有单元氧气进气切换阀组22和单元氧气进气流量调节阀组23；所述反应器6内设置压力在线监测装置和温度在线监测装置。

如图2所示，在优选实施例中，包括至少两个相互并联的所述污泥换热器单元，每一个所述处理单元与每一个所述污泥换热器单元分别通过所述污泥进入管道连接，所述污泥进入管道的入口端和所述单元进泥切换阀组20之间设置有用于切换污泥换热器单元的污泥换热器单元切换阀组19。

如图3所示，在优选实施例中，所述反应器6的下部侧壁上连接反应器出水管道，所述反应器出水管道的出口端连接沉淀器7的下部侧壁，以将反应后的热废水排入所述沉淀器7中；所述沉淀器7的上部侧壁上连接沉淀器出水管道的入口端，所述沉淀器出水管道的出口端连接出水总管，所述沉淀器出水管道上从入口端至出口端依次设置有单元出水在线浊度监测装置36和单元出水切换阀组37；所述出水总管的出口端与每一个污泥换热器5的热流体入口分别通过污泥换热器热流体进入管道连接，所述污泥换热器热流体进入管道上设置有高温出水流量调节阀组38和高温出水切换阀组39；所述反应器6的底部和所述沉淀器7的底部分别连接排泥管道，所述排泥管道上设置排泥阀组40。

在优选实施例中，所述排泥管道的出口端连接排泥总管，所述排泥总管的出口端依次连接系统排泥总管压力调节阀组28和系统总排泥储罐9，所述系统总排泥储罐9的出口端连接系统总排泥储罐放空阀组29。

在优选实施例中，所述反应器6为立管式，其侧壁包括外部的承压外壳和内部的蒸发壁，所述承压外壳和所述蒸发壁之间具有一环状空间，所述环状空间的中部设置有分隔环，所述分隔环将所述环状空间分为相互之间流体隔离的上部区域和下部区域；所述上部区域用于容纳高温蒸发水，所述下部区域用于容纳低温蒸发水；所述蒸发壁内外分别设置压力在线监测装置。

在优选实施例中，还包括蒸发水储罐12，其出口端连接蒸发水增压稳压系统13，所述蒸发水增压稳压系统13的出口端连接高温蒸发水换热器41的冷流体入口，所述高温蒸发水换热器41的冷流体出口与所述环状空间的上部区域通过高温蒸发水管道连通；所述高温蒸发水管道上设置有高温蒸发水进水切换阀组42和高温蒸发水进水流量调节阀组43；所述蒸发水增压稳压系统13的出口端与所述环状空间的下部区域通过低温蒸发水管道连通，所述低温蒸发水管道上设置有低温蒸发水进水切换阀组44和低温蒸发水进水流量调节阀组45；所述高温蒸发水换热器41的热流体入口与所述出水总管的出口端通过高温蒸发水换热器热流体进入管道连通，所述高温蒸发水换热器热流体进入管道上设置有出水总管高温蒸发水换热流量调节阀组24。

在优选实施例中，还包括氧气/富氧制备装置10，其出口端连接氧气/富氧增压稳压系统11，所述氧气/富氧增压稳压系统11的出口端连接进气总管，所述氧气进入管道的入口端连接在所述进气总管上。

在优选实施例中，还包括冷却水系统，其出口端与冷却水换热器46的冷流体入口通过冷却水管道连通，所述冷却水管道上设置冷却水流量调节阀组27；所述污泥换热器5的热流体出口与所述冷却水换热器46的热流体入口通过污泥换热器热流体排出管道连通，所述污泥换热器热流体排出管道上设置污泥换热器热流体排出切换阀组47；所述冷却水换热器46的热流体出口与系统总出水汽液分离器8的入口通过系统总出水管道连通，所述系统总出水管道上设置有系统出水总管压力调节阀组30；所述系统总出水汽液分离器8的出口端连接系统出水PH在线监测装置31。

在优选实施例中，所述电加热器单元由电加热器进泥切换阀组32、电加热器14、电加热器出泥切换阀组33依次通过污泥管道连接而成；所述电加热器单元与进泥总管切换阀组34并联。

本发明还提供一种污泥超临界处理方法，使用任一所述的污泥超临界水氧化系统，包括如下步骤：

开启部分超临界处理单元的单元氧气进气切换阀组22和单元氧气进气流量调节阀组23，通入氧气，使超临界反应器6中的压力达到设计要求的开机压力；

开启一个污泥换热器单元的进泥总管进口阀组15和进泥总管出口阀组16，连通污泥预处理回路；污泥经过浓缩后，依次通过机械格栅1、污泥储罐2、污泥分散破壁装置3进行调理，使污泥具有良好的流动性能；调理后的污泥通过污泥增压稳压系统4逐渐升压至设计压力；开启电加热器14，使污泥升温至设计温度；调节进泥总管流量调节阀组35让污泥流量达到超临界反应器6的设计处理流量；

当污泥的压力、温度和流量满足设计要求时，开启所述部分超临界处理单元的污泥换热器单元切换阀组19、单元进泥切换阀组20、单元进泥流量调节阀组21，使污泥进入超临界反应器6中，与反应器6中的氧气混合后进行氧化反应；超临界反应器排出的热废水通过污泥换热器5对污泥进一步加热，逐渐减少电加热器14功率，控制经过污泥换热器5预热后的污泥温度恒定，直至电加热器14处于关闭状态，系统实现自热反应，逐步开启除备用的超临界处理单元以外的其它超临界处理单元。

在优选实施例中，通过所述单元出水在线浊度监测装置36对运行中的超临界反应器6排出的热废水进行监测，当热废水中泥渣含量增大到设定的排泥浓度时，开启超临界反应器6底部和沉淀器7底部的排泥阀组40进行排泥，排出的泥渣通过系统排泥总管压力调节阀组28进入系统总排泥储罐9中，等温度降低后再泄压排出；运行中的超临界处理单元之间采用切换的方式进行排泥，以确保系统的连续运行。

在优选实施例中，当运行中的超临界处理单元需要进行维护或维修时，系统自动切换至备用的处理单元，具体步骤如下：

(1)关闭运行单元的单元进泥切换阀组20、单元氧气进气切换阀组22、超临界反应器6底部和沉淀器7底部的排泥阀组40；

(2)开启备用单元的单元出水切换阀组37，使得运行单元的热废水通过备用单元的出水管道进入备用单元；

(3)关闭运行单元的单元出水切换阀组37，开启运行单元的超临界反应器6底部和沉淀器7底部的排泥阀组40，排出水和泥渣，降温后进行相应的维护或维修工作；

(4)开启备用单元的单元进泥切换阀组20和单元氧气进气切换阀组22，备用单元开始进入运行状态。

在优选实施例中，当运行中的污泥换热器单元需要进行维护或维修时，系统自动切换至备用的污泥换热器单元，具体步骤如下：

关闭连接在运行单元上的污泥换热器单元切换阀组19和高温出水切换阀组39，开启备用单元的进泥总管进口阀组15、进泥总管出口阀组16和连接在备用单元上的高温出水切换阀组39；反应后的热废水通过备用单元的污泥换热器5预热污泥，通过备用单元的进泥总管后端温度在线监测装置17检测污泥温度，通过备用单元的进泥总管后端压力调节阀组18将管道内的低温污泥减压后排放至污泥储罐2中，直至温度达到设计进入反应器6的温度时，关闭备用单元的进泥总管出口阀组16，开启连接在备用单元上的污泥换热器单元切换阀组19，实现污泥换热器单元的切换，不影响系统的正常运行。

在本发明的典型实施例中，所述污泥超临界水氧化系统包括：机械格栅1、污泥储罐2、污泥分散破壁装置3、污泥增压稳压系统4、污泥换热器单元(污泥换热器5-1、5-2互为备用)、高温蒸发水换热器41、冷却水换热器46、超临界反应器(6-1，6-2，6-3，其中6-3为备用装置)、出水沉淀器(7-1，7-2，7-3，其中7-3为备用装置)、出水气液分离器8、系统总排泥储罐9、氧气/富氧制备装置10、氧气/富氧增压稳压系统11、蒸发水储罐12、蒸发水增压稳压系统13、启动电加热器14，配套相应的切换、流量调节、排泥阀组，以及相应的温度、压力、浊度等在线检测装置等。

在本发明的典型实施例中，一种污泥超临界水氧化系统可靠性的解决方法，系统启动流程如下：

启动氧气/富氧制备装置10、氧气/富氧增压稳压系统11，让超临界反应器6-1中压力达到设计要求的开机压力。

启动蒸发水增压稳压系统13，逐渐升压后达到设计要求的开机压力后，进入反应器6-1中，在反应器蒸发壁内侧形成水膜。

生化污泥经过浓缩后，依次通过机械格栅1、污泥储罐2、污泥分散破壁装置3进行污泥调理，让污泥具有良好的流动性能。

开启电加热器进泥切换阀组32和电加热器出泥切换阀组33，关闭进泥总管切换阀组34，让污泥通过电加热器14后再回到污泥管道中。调节进泥总管流量调节阀组35让污泥流量达到超临界反应器6-1的设计处理流量。

调理后的污泥用污泥增压稳压系统4将污泥逐渐升压，直至整个反应系统压力达到设计压力。

开启电加热器14对污泥进行加热，使得加热后温度达到设计温度后，进入到超临界反应器6-1中进行反应，与反应器6-1中的氧气混合后进行放热反应。

超临界反应器6-1出水通过污泥换热器5-1对污泥进一步加热，逐渐减少电加热器14的功率，控制污泥换热器5-1后的污泥温度恒定，直至电加热器14处于关闭状态，系统实现自热反应。

调节超临界反应器6-1的单元氧气进气流量调节阀组23-1，使得氧气流量满足氧化反应的需要。

调节高温蒸发水进水流量调节阀组43，控制蒸发水流量。

调节低温蒸发水进水流量调节阀组45，控制蒸发水流量。

监测反应器6-1内的温度场分布，并对进入系统的物质流量进行调节，直到反应器6-1内形成一个良好、稳定的温度场。即：上部中心超临界氧化高温区域，上部四周蒸发壁内区域处于亚临界低温区域，下部整个区域处于亚临界状态，并使超临界反应器6-1出水温度恒定为设计出水温度。

启动冷却水系统，通过冷却水将多余温度换出，保证系统出水水温的恒定。

至此，超临界反应器6-1达到处理平衡状态，可连续稳定的自热运行。

重复上述步骤，开启超临界反应器6-2，让其也逐渐进入超临界氧化平衡状态。

不同的是，通过逐渐放大进泥流量，采用污泥换热器5-1对污泥进行加热，而不再使用电加热器进行加热，当上述两个超临界反应器处于稳定运行状态后，表明整个系统开机完成，可实现连续运行。超临界反应器6-3处于备用状态。

为了保证系统运行的安全性、稳定性和可靠性，系统采用的运行流程如下：

采用单元出水在线浊度监测装置36-1，36-2分别对运行的2套超临界反应器6-1，6-2的出水进行监测，发现出水中泥渣含量增大到设定的排泥浓度时，开启超临界反应器底部排泥阀组40-1，40-3和出水沉淀器底部排泥阀组40-2，40-4进行排泥，排泥通过压力调节阀后，进入系统总排泥储罐中，等温度降低后，再泄压排放至后续干化处理设施。

2套超临界反应器6-1，6-2分别排泥，通过联动控制，实现间隔排泥的功能。

排泥根据时间控制，或根据出水浊度控制，排完泥后，系统继续进入到正常运行状态，排泥过程不影响系统的正常运行。

通过设置于蒸发壁内外的压力在线监测装置，获得蒸发壁的堵塞或腐蚀破损情况，当出现堵塞或破损时，应及时将当前反应器由运行状态切换为备用状态，通过冷却、降压排空后，进行蒸发壁的清洗、维护、更换操作，设备更新后作为备用装置，直到下一次切换时使用。

通过上述单个超临界反应器的切换，实现了系统的连续稳定运行，维护更换等，不影响整个系统的正常运行，避免整套系统的停机检修，极大的提高系统的安全性和可靠性。

通过设置于换热器进口及进泥总管后端的压力在线监测装置，可得到进泥总管及换热器的堵塞、结垢情况，当两侧压力差超过某一范围时，启动备用换热及进泥总管回路，原进泥总管回路处于备用状态，至冷却、降压后、进行系统的清洗、维护、更换操作，设备更新后作为备用装置，直到下一次切换使用。

通过上述进泥总管的备用与切换检修，可对进水总管及换热器进行更新，并且更新不会对整个系统运行造成破坏，切换时可实现连续切换运行，避免整套系统的停机检修，极大地提高了系统的安全性和可靠性。

本发明涉及的污泥超临界水氧化系统还可以用于其它流体类污染物的处理，例如污水，反排水，含油废水等等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.用于提高超临界水氧化系统运行可靠性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

污泥预处理：对污泥中的大漂浮物进行拦截，然后使污泥进入预处理回路，在所述预处理回路中依次对污泥进行沉淀、PH调节、细化、压力调节、流量调节、温度调节，直到污泥的压力、温度和流量满足设计要求后才进入超临界处理单元；

超临界处理：设置至少两个超临界处理单元，预留备用的处理单元，当运行中的处理单元需要维护或维修时可自动切换至备用的处理单元，切换过程不影响系统连续运行；

在所述预处理回路中设置用于温度调节的电加热器单元和至少两个相互并联的污泥换热器单元，预留备用的污泥换热器单元，当运行中的污泥换热器单元需要维护或维修时可自动切换至备用的污泥换热器单元，切换过程不影响系统连续运行；每一个所述污泥换热器单元与每一个所述处理单元分别通过污泥进入管道连通，在所述污泥进入管道上设置污泥控制阀组，用于切换所述污泥换热器单元、控制每一个所述处理单元的污泥通断和污泥流量；

每一个所述处理单元中，采用立管式超临界反应器，所述反应器的侧壁包括外部的承压外壳和内部的蒸发壁，所述承压外壳和蒸发壁之间具有一环状空间，在所述环状空间的中部设置分隔环，将所述环状空间分为相互之间流体隔离的上部区域和下部区域；向所述环状空间的上部区域通入高温蒸发水，形成高温亚临界蒸发水层，在所述蒸发壁内外形成一定的压力差，使高温蒸发水通过所述蒸发壁上的小孔注入内侧反应区并在所述蒸发壁的内壁上形成一层水膜；向所述环状空间的下部区域通入低温蒸发水，使低温蒸发水穿透所述蒸发壁后与所述反应器下部的水体进行换热；

还包括系统排泥：对每一个所述处理单元产生的热废水进行沉淀，检测沉淀后热废水的浊度，当浊度达到限定值时，所述处理单元之间采用切换的方式排放泥渣，将热废水沉淀产生的泥渣及超临界反应器底部沉积的泥渣通过压力控制阀组排出，排泥过程不影响系统连续运行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，系统运行初期，只开启部分处理单元，使用电加热器预热污泥，当污泥的压力、温度和流量满足设计要求后进入所述部分处理单元进行氧化反应，反应产生的热废水经过沉淀后进入污泥换热器中对污泥进一步加热，逐渐减少电加热器功率直至电加热器处于关闭状态，利用所述部分处理单元产生的热量逐步开启除备用的处理单元以外的其它超临界处理单元。

3.一种污泥超临界水氧化系统，其特征在于，包括：

污泥预处理系统，其包括机械格栅(1)和污泥预处理回路，所述污泥预处理回路包括污泥储罐(2)、污泥分散破壁装置(3)、污泥增压稳压系统(4)、电加热器单元、至少两个相互并联的污泥换热器单元、进泥总管后端温度在线监测装置(17)和进泥总管后端压力调节阀组(18)，其依次通过污泥管道连接形成回路；所述污泥换热器单元包括进泥总管进口阀组(15)、污泥换热器(5)和进泥总管出口阀组(16)，其依次通过进泥总管连接；所述进泥总管的进口端和出口端分别设置有压力在线监测装置；所述电加热器单元与所述污泥换热器单元之间的污泥管道上设置有进泥总管流量调节阀组(35)；

超临界反应系统，其包括至少两个相互并联的超临界处理单元，每一个所述处理单元包括超临界反应器(6)，所述反应器(6)的顶部连接有污泥进入管道和氧气进入管道；每一个所述处理单元与每一个所述污泥换热器单元分别通过污泥进入管道连接，所述污泥进入管道的入口端连接在所述污泥换热器(5)和所述进泥总管出口阀组(16)之间的进泥总管上，所述污泥进入管道的出口端与所述氧气进入管道的出口端合并后伸入所述反应器(6)内；所述污泥进入管道上从入口端至出口端依次设置有用于控制污泥进入相应处理单元的污泥换热器单元切换阀组(19)、单元进泥切换阀组(20)、单元进泥流量调节阀组(21)；所述氧气进入管道上设置有单元氧气进气切换阀组(22)和单元氧气进气流量调节阀组(23)；所述反应器(6)内设置压力在线监测装置和温度在线监测装置；

所述反应器(6)为立管式，其侧壁包括外部的承压外壳和内部的蒸发壁，所述承压外壳和所述蒸发壁之间具有一环状空间，所述环状空间的中部设置有分隔环，所述分隔环将所述环状空间分为相互之间流体隔离的上部区域和下部区域；所述上部区域用于容纳高温蒸发水，所述下部区域用于容纳低温蒸发水；所述蒸发壁内外分别设置压力在线监测装置；

所述反应器(6)的下部侧壁上连接反应器出水管道，所述反应器出水管道的出口端连接沉淀器(7)的下部侧壁，以将反应后的热废水排入所述沉淀器(7)中；所述沉淀器(7)的上部侧壁上连接沉淀器出水管道的入口端，所述沉淀器出水管道的出口端连接出水总管，所述沉淀器出水管道上从入口端至出口端依次设置有单元出水在线浊度监测装置(36)和单元出水切换阀组(37)；所述出水总管的出口端与每一个污泥换热器(5)的热流体入口分别通过污泥换热器热流体进入管道连接，所述污泥换热器热流体进入管道上设置有高温出水流量调节阀组(38)和高温出水切换阀组(39)；所述反应器(6)的底部和所述沉淀器(7)的底部分别连接排泥管道，所述排泥管道上设置排泥阀组(40)，所述排泥管道的出口端连接排泥总管，所述排泥总管的出口端依次连接系统排泥总管压力调节阀组(28)和系统总排泥储罐(9)。

4.根据权利要求3所述的污泥超临界水氧化系统，其特征在于，还包括蒸发水储罐(12)，其出口端连接蒸发水增压稳压系统(13)，所述蒸发水增压稳压系统(13)的出口端连接高温蒸发水换热器(41)的冷流体入口，所述高温蒸发水换热器(41)的冷流体出口与所述环状空间的上部区域通过高温蒸发水管道连通；所述高温蒸发水管道上设置有高温蒸发水进水切换阀组(42)和高温蒸发水进水流量调节阀组(43)；所述蒸发水增压稳压系统(13)的出口端与所述环状空间的下部区域通过低温蒸发水管道连通，所述低温蒸发水管道上设置有低温蒸发水进水切换阀组(44)和低温蒸发水进水流量调节阀组(45)；所述高温蒸发水换热器(41)的热流体入口与所述出水总管的出口端通过高温蒸发水换热器热流体进入管道连通，所述高温蒸发水换热器热流体进入管道上设置有出水总管高温蒸发水换热流量调节阀组(24)。

5.根据权利要求4所述的污泥超临界水氧化系统，其特征在于，还包括：

氧气/富氧制备装置(10)，其出口端连接氧气/富氧增压稳压系统(11)，所述氧气/富氧增压稳压系统(11)的出口端连接进气总管，所述氧气进入管道的入口端连接在所述进气总管上；和/或

冷却水系统，其出口端与冷却水换热器(46)的冷流体入口通过冷却水管道连通，所述冷却水管道上设置冷却水流量调节阀组(27)；所述污泥换热器(5)的热流体出口与所述冷却水换热器(46)的热流体入口通过污泥换热器热流体排出管道连通，所述污泥换热器热流体排出管道上设置污泥换热器热流体排出切换阀组(47)；所述冷却水换热器(46)的热流体出口与系统总出水汽液分离器(8)的入口通过系统总出水管道连通，所述系统总出水管道上设置有系统出水总管压力调节阀组(30)；所述系统总出水汽液分离器(8)的出口端连接系统出水PH在线监测装置(31)。

6.一种污泥超临界处理方法，其特征在于，使用权利要求3-5任一所述的污泥超临界水氧化系统，包括如下步骤：

开启部分超临界处理单元的单元氧气进气切换阀组(22)和单元氧气进气流量调节阀组(23)，通入氧气，使超临界反应器(6)中的压力达到设计要求的开机压力；

开启一个污泥换热器单元的进泥总管进口阀组(15)和进泥总管出口阀组(16)，连通污泥预处理回路；污泥经过浓缩后，依次通过机械格栅(1)、污泥储罐(2)、污泥分散破壁装置(3)进行调理，使污泥具有良好的流动性能；调理后的污泥通过污泥增压稳压系统(4)逐渐升压至设计压力；开启电加热器(14)，使污泥升温至设计温度；调节进泥总管流量调节阀组(35)让污泥流量达到超临界反应器(6)的设计处理流量；

当污泥的压力、温度和流量满足设计要求时，开启所述部分超临界处理单元的污泥换热器单元切换阀组(19)、单元进泥切换阀组(20)、单元进泥流量调节阀组(21)，使污泥进入超临界反应器(6)中，与反应器(6)中的氧气混合后进行氧化反应；超临界反应器排出的热废水通过污泥换热器(5)对污泥进一步加热，逐渐减少电加热器(14)功率，控制经过污泥换热器(5)预热后的污泥温度恒定，直至电加热器(14)处于关闭状态，系统实现自热反应，逐步开启除备用的超临界处理单元以外的其它超临界处理单元；

当运行中的超临界处理单元或者污泥换热器单元需要进行维护或维修时，通过控制相关阀组的开关自动切换至备用单元。