CN109647862A - 超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统，属于化工和环保技术领域，包括超临界水氧化反应器，还包括与所述超临界水氧化反应器的气相出口连通的降压装置；与所述降压装置的出口连通用于将气液分离的气液分离罐；以及与所述气液分离罐的气相出口连通的水浴加热箱，水浴加热箱中盛放有固体有机废物，水浴加热箱用于利用气液分离罐出口的高温热蒸汽对固体有机废物进行消融搅拌。本发明将超临界水氧化产生的高温热蒸汽引入水浴加热箱，利用带有压力的高温热蒸汽冲击搅拌，加速对固体有机废物的消融，保持有机废物的流动性，为配伍工作提供方便。
Description
技术领域
本发明属于化工和环保技术领域，更具体地说，是涉及一种超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统。
背景技术
超临界水，是指当气压和温度达到一定值时，因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水。此时，水的液体和气体便没有区别，完全交融在一起，成为一种新的、呈现高压高温状态的流体。安德里亚指出，超临界水具有两个显著的特性。一是具有强的反应活性(原版说极强的氧化能力)。将需要处理的物质放入超临界水中，充入氧和过氧化氢，这种物质就会被氧化和水解。有的还能够发生自燃，在水中冒出火焰。另一个特性是可以与油等物质混合，具有较广泛的融合能力。
超临界水氧化技术处置危险废物，是利用有机物燃烧热给反应系统的运行提供动能，因此，需要配伍一定浓度的有机物进入反应器燃烧，维持反应正常运营，为使危险废物充分反应，超临界水氧化装置内筒高温高压状态，为了维持超临界水氧化装置内筒的内外压力平衡，避免内筒因高压变形，在反应器外部持续供应高压水，反应产物带出大量的热蒸汽，其指标均低于大气污染物排放标准，可直接排放，但并没有实现热能综合利用。
在超临界技术处置的危险废物中会入厂大量在常温下溶解性很低的固体有机物废物，因体积大、坚硬，无法采用机械搅拌，而进入超临界水氧化反应器的物料需要较好的流动性，这就给配伍工作带来很高的人工破碎、用电成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统，旨在解决目前固体有机废物难溶，配伍工作人工破碎较难，增加成本技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统，包括：超临界水氧化反应器，还包括：
降压装置，与所述超临界水氧化反应器的气相出口连通；
气液分离罐，与所述降压装置的出口连通，用于将气液分离；
水浴加热箱，与所述气液分离罐的气相出口连通，所述水浴加热箱中盛放有固体有机废物，所述水浴加热箱用于利用所述气液分离罐出口的高温热蒸汽对固体有机废物进行消融搅拌。
进一步地，所述水浴加热箱包括箱体和至少一圈沿顺时针或逆时针方向设置的第二蒸汽管，所述第二蒸汽管设置在所述箱体内部，所述第二蒸汽管具有第二蒸汽管进口和至少一个第二蒸汽管出口，所述第二蒸汽管进口与所述气液分离罐的气相出口连通。
进一步地，所述第二蒸汽管出口具有至少一个，且各所述第二蒸汽管出口的出口设置方向能够使各所述第二蒸汽管出口的蒸汽在所述箱体内形成顺时针或者逆时针方向搅拌气流。
进一步地，所述第二蒸汽管为螺旋形盘管。
进一步地，所述第二蒸汽管出口具有四个，且相邻所述第二蒸汽管出口方向垂直设置。
进一步地，还包括空温式汽化器，所述空温式汽化器设有具有能够换热且互相独立的第一蒸汽管和液氧汽化管，所述第一蒸汽管与所述气液分离罐的气相出口连通。
进一步地，所述空温式汽化器进液口附近的每相邻两排所述液氧管道之间设有所述第一蒸汽管。
进一步地，所述气液分离罐的气相出口设有第一支路和第二支路，所述第一支路与所述空温式汽化器的所述第一蒸汽管连通，所述第二支路与所述水浴加热箱连通。
进一步地，所述第一蒸汽管设有第一蒸汽管进口和第一蒸汽管出口，所述第一蒸汽管出口与设于所述空温式汽化器底部的底部蒸汽盘管连通，用于收集冷凝水。
进一步地，所述超临界水氧化反应器与所述降压装置之间、所述降压装置与所述气液分离罐之间、所述气液分离罐与所述空温式汽化器及所述水浴加热箱之间均设有阀门。
本发明提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统将超临界水氧化产生的高温热蒸汽引入水浴加热箱，利用带有压力的高温热蒸汽对水浴加热箱中的固体有机废物进行冲击搅拌，加速对固体有机废物的消融，保持有机废物的流动性，为配伍工作提供方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统的结构示意图；
图2为图1中水浴加热箱的内部结构示意图；
图3为图1中空温式汽化器的结构示意图；
图4为图3的仰视图；
图5为本发明实施例提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统第一蒸汽管与液氧管道的位置关系示意图；
图6为本发明实施例提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统第一蒸汽管的结构示意图；
图中：1、超临界水氧化反应器；2、降压装置；3、气液分离罐；4、阀门；5、水浴加热箱；6、第二蒸汽管；7、空温式汽化器；8、进液口；9、出气口；10、第一蒸汽管；11、第一蒸汽管进口；12、冷凝水出口；15、底部蒸汽盘管；16、液氧管道；17、第二蒸汽管进口；18、第二蒸汽管出口；19、箱体。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1至图5，现对本发明提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统进行说明。所述超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统，包括超临界水氧化反应器1，还包括：
降压装置2，与所述超临界水氧化反应器1的气相出口相连；
气液分离罐3，与所述降压装置2的出口连通，用于将气液分离；
水浴加热箱5，与所述气液分离罐3的气相出口连通，所述水浴加热箱5中盛放有固体有机废物，所述水浴加热箱5用于利用所述气液分离罐3出口的高温热蒸汽对固体有机废物进行消融搅拌。
本发明适用于化工、环保相关领域，主要涉及超临界水氧化处置危险废物过程余热蒸汽的综合利用，高温高压是超临界水状态下的常态，利用超临界水氧化技术处置危险废物需要大量的水，反应后产生的热蒸汽富裕，其指标均低于大气污染物排放标准，可直接排放，但随之而丢失是大量的热能，因此，需结合自身工艺，综合利用蒸汽热能，替代直接用电发热装置，保障厂区运营安全，节约成本。
在超临界技术处置的危险废物中会入厂大量在常温下溶解性很低的固体有机物废物，而进入超临界反应器的物料需要较好的流动性，这就给配伍工作带来很高的人工破碎、用电成本，将超临界水氧化产生的高温热蒸汽引入特制的水浴加热箱5中，加速固体有机废物消融，入厂的固体有机废物一般存放在吨桶中，成块状，体积大、坚硬，进入水浴加热箱5无法采用机械搅拌，采用机械搅拌会造成搅拌机转轴、叶片变形，严重时会导致搅拌机卡死，烧毁电机，引发火灾，因此需减少不必要的设备使用；为节约成本，常温下，固体有机废物在水中难溶解，需要提高水温，若直接采用给水加热需要增设相应设备，增加用电成本，若直接从厂区液相接入热水，导入特制的水浴加热箱5，一浪费人工，二不能维持恒温，尤其在冬天，水温下降过快，有机废物会再次凝固。
为了加速固体废物快速消融，综合利用超临界水氧化反应产生的高温热蒸汽，设计了以热蒸汽为动力的搅拌式加热水箱，有效节约生产成本；具体技术方案为将超临界水氧化反应器1中的气相出口接出，经过降压装置2，进入气液分离罐3，在气液分离罐3的气相出口引出支路，与水浴加热箱5连接，消融时使用带有压力的热蒸汽，蒸汽的冲击使固体有机废物在水中搅拌，加速固体有机废物消融的同时，给水浴加热箱5持续加热，保持有机废物液体的流动性，持续为配伍提供原料。
本发明提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统将超临界水氧化产生的高温热蒸汽引入水浴加热箱，利用带有压力的高温热蒸汽对水浴加热箱中的固体有机废物进行冲击搅拌，加速对固体有机废物的消融，保持有机废物的流动性，为配伍工作提供方便。
作为本发明提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统的一种具体实施方式，请参阅图1至图6，所述水浴加热箱5包括箱体19和至少一圈沿顺时针或逆时针方向设置的第二蒸汽管6，所述第二蒸汽管6设置在所述箱体内部，所述第二蒸汽管6具有第二蒸汽管进口17和至少一个第二蒸汽管出口18，所述第二蒸汽管进口17与所述气液分离罐3的气相出口连通；将气液分离罐3的高温热蒸汽进入水浴加热箱5，将难以破碎的固体有机危险废物提前导入水浴加热箱5，利用带有压力的高温蒸汽的冲击搅拌作用，加速固体有机废物的消融，保持有机废物的流动性，为配伍工作提供方便。
作为本发明提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统的一种具体实施方式，请参阅图1至图6，所述第二蒸汽管出口18具有至少一个，且各所述第二蒸汽管出口18的出口设置方向能够使各所述第二蒸汽管出口18的蒸汽在所述箱体内形成顺时针或者逆时针方向搅拌气流，进一步增加带有压力的高温蒸汽的冲击搅拌作用，加速对水浴加热箱5中的固体有机废物的消融，保持有机废物的流动性，为配伍工作提供方便。
作为本发明提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统的一种具体实施方式，请参阅图1至图6；所述第二蒸汽管6上设有多个出口；进一步加强蒸汽的冲击搅拌作用，优选的，第二蒸汽管6的出口可设为利于蒸汽搅拌的方向，利用带压力蒸汽的冲击力进行搅拌，加速固体废物消融的同时，给水浴加热箱5持续加热，保持有机废物液体的流动性，持续为配伍提供原料。
作为本发明提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统的一种具体实施方式，请参阅图1至图6，所述第二蒸汽管6为螺旋形盘管，螺旋盘管设在水浴加热箱5的角部和边部，在水浴加热箱5的四个角部、边部设置第二蒸汽管6，增加高温热蒸汽的冲击搅拌作用，加速固体有机废物的消融。
作为本发明提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统的一种具体实施方式，请参阅图1至图6，所述第二蒸汽管出口18具有四个，且相邻所述第二蒸汽管出口18方向垂直设置，能保证第二蒸汽管出口18的出口高温热蒸汽较容易形成顺时针或逆时针方向的搅拌气流，加速对固体有机废物的消融。
作为本发明提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统的一种具体实施方式，请参阅图1至图6，还包括空温式汽化器7，所述空温式汽化器7设有具有能够换热且互相独立的第一蒸汽管10和液氧汽化管16，所述第一蒸汽管10与所述气液分离罐3的气相出口连通；超临界水氧化利用有机物燃烧提供能量，也需要氧气保持助燃，厂区存放的氧通常以液态的形式存在，正常运行期间，液氧汽化以气体形式给反应器供料，通常使用空温式汽化器来加速液氧汽化，但效果不明显，随着空温式汽化器周围空气温度降低，空温式汽化器液氧入口片区开始结霜、结冰，大大降低了液氧汽化效果，为此，对空温式汽化结构进行优化改造，提升了空温式汽化器的汽化效果；将气液分离罐3的高温热蒸汽从空温式汽化器7底部进入和冷凝收集，再回用于超临界水氧化系统，避免空温式汽化器7进液口8处结霜结冰，提升空温式汽化器7的汽化效果。
作为本发明提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统的一种具体实施方式，请参阅图1至图6，所述空温式汽化器进液口附近的每相邻两排所述液氧管道之间设有所述第一蒸汽管；第一蒸汽管10的形状与液氧管道16形状相同，设于相邻两排液氧管道16之间，第一蒸汽管10与相邻的液氧管道16辐射换热，蒸汽通过第一蒸汽管进口11进入，防止液氧管道16结霜结冰，最后经过底部蒸汽盘管15循环出去，通过第二蒸汽管出口12将冷凝水收集；所述第一蒸汽管10设有1-5个；优选的，第一蒸汽管10设有2个，在液氧进液口8，各增设两排空温式汽化片，用于蒸汽散热，用于液氧进口处降温，防止液氧进口结霜、结冰，减少人工除霜，利用热蒸汽的散热加速液氧等冷却液的汽化，汽化后的氧气从出气口9排出，提升空温式汽化器7的汽化效果。
在这里需要说明的是，本发明的空温式汽化器7并不仅仅用于液氧的汽化，还可以用于其他冷却液的汽化，原理均是利用高温热蒸汽散热加速汽化且防止入口区结霜结冰。
作为本发明提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统的一种具体实施方式，请参阅图1至图6，所述气液分离罐3的气相出口设有第一支路和第二支路，所述第一支路与所述空温式汽化器7的所述第一蒸汽管连通，所述第二支路与所述水浴加热箱5连通；将气液分离罐3的高温热蒸汽从空温式汽化器7底部进入和冷凝收集，再回用于超临界水氧化系统，避免空温式汽化器7进液口8处结霜结冰，提升空温式汽化器7的汽化效果；将气液分离罐3的高温热蒸汽进入水浴加热箱5，将难以破碎的固体有机危险废物提前导入水浴加热箱5，利用带有压力的高温蒸汽的冲击搅拌作用，加速固体有机废物的消融，保持有机废物的流动性，为配伍工作提供方便。
作为本发明提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统的一种具体实施方式，请参阅图1至图6，所述第一蒸汽管设有第一蒸汽管进口和第一蒸汽管出口，所述第一蒸汽管出口11与设于所述空温式汽化器7底部的底部蒸汽盘管15连通，用于收集冷凝水，将收集后的冷凝水回用于超临界水氧化系统，节约水资源。
作为本发明提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统的一种具体实施方式，请参阅图1至图6，所述超临界水氧化反应器与所述降压装置2之间、所述降压装置2与所述气液分离罐3之间、所述气液分离罐3与所述空温式汽化器7及所述水浴加热箱5之间均设有阀门4。
作为本发明提供的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统的一种具体实施方式，请参阅图1至图6，所述超临界水氧化反应器1与所述降压装置2之间、所述降压装置2与所述气液分离罐之间、所述气液分离罐3与所述第一蒸汽管10及第二蒸汽管6之间均设有阀门4，设置阀门4能控制蒸汽及流量；优选的，阀门4为蝶阀。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统，包括超临界水氧化反应器，其特征在于，还包括：
降压装置，与所述超临界水氧化反应器的气相出口连通；
气液分离罐，与所述降压装置的出口连通，用于将气液分离；以及
水浴加热箱，与所述气液分离罐的气相出口连通，所述水浴加热箱中盛放有固体有机废物；
其中，所述水浴加热箱用于利用所述气液分离罐出口的高温热蒸汽对固体有机废物进行消融搅拌。
2.如权利要求1所述的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统，其特征在于，所述水浴加热箱包括箱体和至少一圈沿顺时针或逆时针方向设置的第二蒸汽管，所述第二蒸汽管设置在所述箱体内部，所述第二蒸汽管具有第二蒸汽管进口和至少一个第二蒸汽管出口，所述第二蒸汽管进口与所述气液分离罐的气相出口连通。
3.如权利要求2所述的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统，其特征在于，所述第二蒸汽管出口具有至少一个，且各所述第二蒸汽管出口的出口设置方向能够使各所述第二蒸汽管出口的蒸汽在所述箱体内形成顺时针或者逆时针方向搅拌气流。
4.如权利要求3所述的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统，其特征在于，所述第二蒸汽管为螺旋形盘管。
5.如权利要求4所述的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统，其特征在于，所述第二蒸汽管出口具有四个，且相邻所述第二蒸汽管出口方向垂直设置。
6.如权利要求1-5任一项所述的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统，其特征在于，还包括空温式汽化器，所述空温式汽化器设有具有能够换热且互相独立的第一蒸汽管和液氧汽化管，所述第一蒸汽管与所述气液分离罐的气相出口连通。
7.如权利要求6所述的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统，其特征在于，所述空温式汽化器进液口附近的每相邻两排所述液氧管道之间设有所述第一蒸汽管。
8.如权利要求7所述的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统，其特征在于，所述气液分离罐的气相出口设有第一支路和第二支路，所述第一支路与所述空温式汽化器的所述第一蒸汽管连通，所述第二支路与所述水浴加热箱连通。
9.如权利要求8所述的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统，其特征在于，所述第一蒸汽管设有第一蒸汽管进口和第一蒸汽管出口，所述第一蒸汽管出口与设于所述空温式汽化器底部的底部蒸汽盘管连通，用于收集冷凝水。
10.如权利要求9所述的超临界水氧化高温蒸汽余热综合回用系统，其特征在于，所述超临界水氧化反应器与所述降压装置之间、所述降压装置与所述气液分离罐之间、所述气液分离罐与所述空温式汽化器及所述水浴加热箱之间均设有阀门。
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