CN114804321B - 一种超临界水氧化处理系统及其调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超临界水氧化处理系统及其调控方法，一体式反应器内部集成设置有加热装置、紧急取热器、掺混水预热器、物料预热器、壁面冷却器，实现了超临界水氧化反应放热的多途径、梯度综合利用以及反应器壁面的防超温保障；实施了有机废物的直接掺混升温，物料适应性强，可以采用在线连续或者定时间歇的多样脱排盐方式；针对流量、温度、压力等关键系统参数，设置有多级自动调控措施，可以广泛应有于各类有机废物的高安全性、高效无害化处理。

Description

一种超临界水氧化处理系统及其调控方法

技术领域

本发明属于有机废物处理技术领域，具体涉及一种超临界水氧化处理系统及其调控方法。

背景技术

当前工业生产各领域均会产生大量有机废物，如印染废水、医疗废弃物、化工废水等，其有机污染物含量不同，含盐量迥异，且通常难生化降解，大大提高了处理难度。传统处理方法不仅不能有效实现有机废物的减量化和无害化，还会产生渗滤液污染地下水，产生二噁英和SO₂等有害气体，进一步恶化了人类的生存环境。此外，当前多数常规处理方式仅能处理特定有机废物，适用范围较窄，导致其经济效益较低。

超临界水氧化技术利用超临界水(TT374.15℃且PT22.12 MPa)同时溶解有机废弃物和氧化剂，发生氧化反应。由于超临界水环境消除了传质传热阻力，有机废弃物可在几秒至几分钟内完全降解，因此超临界水氧化技术被视为一种清洁高效的有机废弃物处理技术。然而，待处理有机废物中无机盐引发的腐蚀失效问题以及盐结晶析出可能诱发的设备堵塞问题，严重影响了装置运行的安全性；此外，系统运行过程中流量、压力、温度的波动也会影响系统正常运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种超临界水氧化处理系统及其调控方法，能够处理各种化学需氧量含量、无机盐种类及浓度的有机废物，脱排盐方式多样，具有多级高可靠性流量、温度、压力等参数调控措施，实现各类有机物的高效处理，保证系统运行安全。

本发明采用以下技术方案：

一种超临界水氧化处理系统，包括一体式反应器A，一体式反应器A内部设置有反应器主体，反应器主体依次经紧急取热器、掺混水预热器、物料预热器与壁面冷却器的一端连接，壁面冷却器的另一端分别连接降温调压-后续模块和物料模块，降温调压-后续模块用于调节一体式反应器A内流体压力和温度；物料模块与反应器主体连接，用于将有机废物输入反应器主体，反应器主体还分别连接有氧化剂模块、升温控温模块和脱排盐模块，氧化剂模块用于向反应器主体内输入氧化剂，在反应器主体内部进行超临界水氧化反应；升温控温模块利用软化水对反应器主体进行温度调节；脱排盐模块用于排出反应器主体内的无机盐。

具体的，物料模块包括有机废物罐，有机废物罐经高压泵分三路，第一路与升温控温模块连接，第二路经加热装置与反应器主体连接，第三路经物料预热器与加热装置连接。

进一步的，高压泵与升温控温模块之间的连接管路上并联设置有高压水流量调节阀和物料流量计，物料流量计与高压水流量调节阀连锁设置。

进一步的，壁面冷却器分两路，一路经反应后流体旁路调节阀与降温调压-后续模块连接，另一路经有机废物罐与降温调压-后续模块连接，有机废物罐与高压泵之间的管路上设置有物料初预热温度计，反应后流体旁路调节阀与物料初预热温度计连锁设置。

具体的，升温控温模块包括软化水罐，软化水罐分两路，一路经软化水高压泵后分两路，一路与物料模块汇合后分两路，一路经加热装置与反应器主体连接，另一路经物料预热器与加热装置连接；经软化水高压泵的另一路经掺混水预热器与反应器主体连接；软化水罐的第二路经软化水低压泵和壁面冷却器后分两路，一路经紧急取热器与降温调压-后续模块连接，另一路经紧急取热调节阀与紧急取热器汇合后与降温调压-后续模块连接，经降温调压-后续模块换热后返回至软化水罐。

进一步的，反应器主体的壁面设置有反应器主体壁面温度计，反应器主体的内部设置有反应器主体内部温度计，反应器主体壁面温度计与软化水低压泵连锁设置，反应器主体内部温度计与加热装置和紧急取热调节阀联锁设置。

具体的，氧化剂模块包括氧化剂罐，氧化剂罐经氧化剂高压泵分两路，一路与反应器主体连接，另一路经一级氧化剂流量调节阀和一级氧化剂流量计与反应器主体连接，一级氧化剂流量调节阀与一级氧化剂流量计连锁设置。

具体的，脱排盐模块包括储盐罐，反应器主体经排盐管路截止阀与储盐罐连接，储盐罐还与降温调压-后续模块连接。

具体的，降温调压-后续模块包括冷却装置，冷却装置内部设置有第一冷却换热管、第二冷却换热管和第三冷却换热管，第一冷却换热管的入口端经紧急取热调节阀与壁面冷却器连接，出口端与升温控温模块的软化水罐连接；第二冷却换热管的输入端与脱排盐模块的储盐罐连接，输出端与出水收集及外排单元内设置的多孔出水器连接；第三冷却换热管的入口端经反应后流体旁路调节阀与壁面冷却器连接，出口端经产物压力计和产物压力调节阀与多孔出水器连接。

本发明的另一技术方案是，一种超临界水氧化处理系统调控方法，包括以下步骤：

S1、系统正常运行时，保持氧化剂模块与反应器主体之间的阀门全开，壁面冷却器与降温调压-后续模块之间的阀门全开；根据实际工况，设定反应器主体与脱排盐模块之间的阀门开启或在设定时间内开启，实现连续排盐或间歇排盐；当有机废物的化学需氧量含量为1000～3000mg·L^-1时，采用加热方式维持反应进行；当有机废物的化学需氧量含量为50000～10000mg·L^-1时，采用加热或不加热，实现系统正常运行；

S2、当反应器主体的壁面温度大于设定温度时，增大低压软化水供水量；当反应器主体的内部温度低于设定温度时，增加负荷；当反应器主体内部温度高于设定温度时，降低负荷直至停止工作，调小壁面冷却器与降温调压-后续模块之间的阀门开度；当物料的初预热温度高于目标值时，增大经过壁面冷却器的反应后流体流量，完成温度调控；

S3、当物料流量偏离设定流量时，调节阀门开度，使物料流量恢复设定流量；当氧化剂流量偏离设定流量时，调节阀门开度，使氧化剂流量恢复设定流量，完成流量调控；

S4、当产物压力偏离设定压力时，调节阀门开度，使产物压力值恢复设定压力，完成压力调控。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种超临界水氧化处理系统，包括一体式反应器A，一体式反应器A内部集成紧急取热器、掺混水预热器、物料预热器与壁面冷却器，减小反应器占地面积，对反应器A内热量进行综合利用，避免反应器壁面超温；物料模块和氧化剂模块可连续地将目标流量、压力、温度的有机废物和氧化剂输入反应器主体，在反应器主体内部进行超临界水氧化反应；升温控温模块利用软化水对反应器主体进行温度调节；脱排盐模块用于排出反应器主体内的无机盐，防止无机盐堵塞、腐蚀反应器；降温调压-后续模块用于调节一体式反应器A内流体压力和温度。

进一步的，有机废罐经高压泵分为三路，第一路与升温控温模块连接，软化水与有机废物调配为设定浓度的混合物料；第二路经加热装置与反应器主体连接，加热混合物料至设定温度，为反应发生提供初始温度条件；第三路连通物料预热器，使混合物料被反应器内高温流体加热，充分利用反应器内能量，减少系统外界输入能量，使反应可自主维持。

进一步的，物料流量计实时显示混合物料流量，当混合物料流量波动时，可通过与高压水流量调节阀的连锁调节与有机废物掺混的高压水流量，维持混合物料流量为设定值。

进一步的，壁面冷却器高压热流体侧出口分为两路，一路流经有机废物罐内受热面，对罐内有机废物进行加热，提高粘度与温度呈反比的高粘度燃料的流动性。物料初预热温度计与反应后流体旁路调节阀联锁，当物料初预热温度波动变化时，反应后流体旁路调节阀自动调节流经有机废物罐内受热面热流体流量，维持物料初预热温度为设定值，保证有机废物的流动性。

进一步的，软化水罐分两路，一路经软化水高压泵后分两路，一路与物料模块汇合与有机废物掺混，形成设定浓度的混合物料；经软化水高压泵的另一路经掺混水预热器与反应器主体连接，使反应器喷嘴处形成高温区域，有利于超临界水氧化反应发生；软化水罐的第二路经软化水低压泵和壁面冷却器后分两路，一路经紧急取热器与降温调压-后续模块连接，另一路经紧急取热调节阀与紧急取热器汇合后与降温调压-后续模块连接，根据紧急取热调节阀的开度调节流经紧急取热器的流体流量，维持反应器内温度处于正常的范围。降温调压-后续模块换热后返回至软化水罐。

进一步的，反应器主体的壁面设置有反应器主体壁面温度计，其与软化水低压泵连锁设置，实时显示反应器主体壁面温度，当反应器主体壁面温度波动时，自动调节软化水低压泵频率，维持温度处于设定值。反应器主体的内部设置有反应器主体内部温度计，与加热装置和紧急取热调节阀联锁，当反应器主体内部温度发生波动，自动调节加热装置功率和紧急取热调节阀开度，维持反应器主体内部温度处于设定值。

进一步的，氧化剂罐经氧化剂高压泵分两路，一路为一级氧化剂，经一级氧化剂流量调节阀和一级氧化剂流量计与反应器主体连接，与反应器内绝大部分物料发生超临界水氧化反应；另一路为二级氧化剂，与反应器主体内未反应的少量物料发生反应，使反应进行更彻底。一级氧化剂流量调节阀与一级氧化剂流量计连锁设置，当一级氧化剂流量发生波动时，自动调节一级氧化剂流量调节阀，维持一级燃料流量

进一步的，反应器主体经排盐管路截止阀与储盐罐连接，反应过程中析出的无机盐排入储盐罐，防止无机盐堵塞、腐蚀反应器；储盐罐还与降温调压-后续模块连接，对产生的水蒸气进行降温调压。

进一步的，冷却装置内部设置有第一冷却换热管、第二冷却换热管和第三冷却换热管，第一冷却换热管对壁面冷却器低压侧出口冷却水进行冷却，出口端与升温控温模块的软化水罐连接，减少系统中冷却水损耗；第二冷却换热管对储盐罐内产生的水蒸气进行冷却，输出端与出水收集及外排单元内设置的多孔出水器连接，排出低温低压流体；第三冷却换热管对反应后热流体进行冷却，出口端经产物压力计和产物压力调节阀与多孔出水器连接，排出低温低压的反应后流体。产物压力计实时显示冷却后的反应后流体压力，与产物压力调节阀，当反应后流体压力发生波动时，自动调节产物压力调节阀开度，维持反应后流体压力处于设定值。

一种超临界水氧化处理系统调控方法，分为正常运行、温度调控、流量调控、压力调控四种调控方法。正常运行时，保持一级氧化剂流量调节阀全开，紧急取热调节阀全开，此时反应器内氧化反应可正常进行，反应器内温度处于设定值；排盐管路截止阀分为常开或在设定时间内开启两种状态，对应连续排盐和间歇排盐两种排盐模式，适应不同无机盐含量的工况，防止无机盐堵塞、腐蚀反应器；针对有机废物化学需氧量含量低的情况，如化学需氧量含量为1000～3000mg·L^-1，无法自主维持反应进行，加热装置持续工作，维持反应进行；针对有机废物化学需氧量含量高的情况，如化学需氧量为50000～10000mg·L^-1，可以自主维持反应进行，则加热装置间歇运行，或者不投入工作；温度调控分为反应器主体壁面温度调控、反应器主体内部温度调控、物料初预热温度。壁面温度升高或降低时，通过反应器主体壁面温度计自动提高或降低与其联锁的软化水低压泵频率，增大或降低低压软化水供水量，从而维持壁面温度处于设定值，防止壁面温度超温或过度冷却；反应器主体内部温度降低时，加热装置自动增加热负荷，防止反应终止；若反应器主体内部温度计显示反应器内部温度高于设定温度时，加热装置负荷自动降低直至停止工作，接着不断调小紧急取热调节阀的开度，增大紧急取热水流量，防止反应器被烧毁；当物料初预热温度高于目标值时，增大反应后流体旁路阀开度，反之，减小反应后流体旁路阀开度，从而保证有机废物处于适合的温度，具有较好的流动性，避免有机废物在管道内堵塞、结焦；流量调控分为物料流量调控和一级氧化剂流量调控。当物料流量计显示物料流量偏离设定流量时，与其联锁的高压水流量调节阀自动调节开度，使物料流量恢复为设定流量；当一级氧化剂流量计显示一级氧化剂流量偏离设定流量时，与一级氧化剂流量计联锁的一级氧化剂流量调节阀自动调整开度，使一、二级氧化剂流量恢复设定流量。物料和氧化剂两方面调控保证反应进行彻底；压力调控为产物压力调控。当产物压力计显示产物压力偏离设定压力时，与其联锁的产物压力调节阀自动调节开度，调整产物压力损失，使产物压力值恢复设定压力，满足后续使用中对产物的压力要求。

综上所述，本发明具有有机废物适应性强，排盐方式多样，反应器结构紧凑，多途径利用氧化反应放热，调控手段多样，系统安全性高的优点。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的示意图。

其中：1.有机废物罐；2.氧化剂罐；3.软化水罐；A.一体化反应器；4.反应器主体；5.加热装置；6.紧急取热器；7.掺混水预热器；8.物料预热器；9.壁面冷却器；10.储盐罐；11.冷却装置；12.出水收集及外排单元；13.多孔出水器；14.软化水低压泵；15.软化水高压泵；16.物料高压泵；17.氧化剂高压泵；18.氧化剂高压泵；FIC1.物料流量计；FIC2.一级氧化剂流量计；PIC1.产物压力计；TIC1.反应器主体壁面温度计；TIC2.反应器主体内部温度计；TIC3.物料初预热温度计；V1.高压水流量调节阀；V2.一级氧化剂流量调节阀；V3.反应后流体旁路调节阀；V4.排盐管路截止阀；V5.产物压力调节阀；V6.紧急取热调节阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明提供了一种超临界水氧化处理系统及其调控方法，包括物料模块、一体式反应器、排盐模块、升温控温模块等，其中的反应器内部设置加热装置及多种换热面，可维持不同化学需氧量含量有机废物的高安全性、高效处理；系统可采用连续排盐和间歇排盐两种方法，适应不同无机盐种类及含量的有机废物处理；通过设置各装备之间的联锁关系，可以自动调控系统温度、压力、流量等关键参数，保证了装置安全高效运行。

请参阅图1，本发明一种超临界水氧化处理系统，包括一体式反应器A、物料模块、氧化剂模块、升温控温模块、脱排盐模块和降温调压-后续模块，物料模块、氧化剂模块和升温控温模块分别与一体式反应器A连接，经一体式反应器A分别连接脱排盐模块和降温调压-后续模块，物料模块用于将有机废物输入反应器内，氧化剂模块用于向反应器内输入氧化剂，在反应器内部进行超临界水氧化反应，升温控温模块利用软化水对反应器进行温度调节；脱排盐模块用于排出反应器内的无机盐；降温调压-后续模块用于调节反应后流体压力和温度。

其中，一体式反应器A包括反应器主体4、加热装置5、紧急取热器6、掺混水预热器7、物料预热器8和壁面冷却器9；降温调压-后续模块包括冷却装置11，紧急取热器6、壁面冷却器9和储盐罐10分别与冷却装置11连接，通过冷却装置11分别连接出水收集及外排单元12和软化水罐3。

反应器主体4依次经紧急取热器6、掺混水预热器7、物料预热器8和壁面冷却器9后分两路，一路经物料模块与冷却装置11连接，另一路经反应后流体旁路调节阀V3与冷却装置11连接；升温控温模块分三路，一路经掺混水预热器7与反应器主体4；第二路经高压水流量调节阀V1，物料流量计FIC1，物料预热器8和加热装置5后与反应器主体4连接；第三路经壁面冷却器9后分两路，一路经紧急取热器6与冷却装置11连接，另一路经紧急取热调节阀V6和冷却装置11后与升温控温模块连接。

物料模块包括有机废物罐1，有机废物由有机废物罐1的出口进入物料高压泵16，经升压后的有机废物与升压后的软化水混合，形成设定浓度的物料，物料经物料流量计FIC1后分为两路，物料第一支路接通物料预热器8的冷流体侧，预热升温后的物料由物料预热器8冷流体侧出口与物料第二支路接通，然后进入加热装置5被加热至设定温度，最终流入一体式反应器A的反应器主体4内。

升温控温模块包括软化水罐3，软化水罐3内的软化水分两路，第一路经软化水高压泵15进行升压处理，升压后的高压软化水分两路，高压软化水第一支路经高压水流量调节阀V1与物料高压泵16的出口接通，物料流量计FIC1与高压水流量调节阀V1连锁，控制物料浓度；高压软化水第二支路与掺混水预热器7冷流体侧接通，软化水被升温超过临界温度，产生超临界状态的掺混水，掺混水由掺混水预热器7冷流体侧出口接至反应器主体4内部。

软化水罐3的第二路接通软化水低压泵14，通过软化水低压泵14将软化水增压至低压，软化水低压泵14的出口与壁面冷却器9的冷流体侧接通，壁面冷却器9的冷流体侧出口分为两路，一路接通紧急取热器6的冷流体侧，另一路经紧急取热调节阀V6与紧急取热器6冷流体侧出口汇合接通，然后经冷却装置11与软化水罐3连接。

氧化剂模块包括氧化剂罐2，氧化剂通过氧化剂罐2与氧化剂高压泵17连接进行增压处理，增压处理后的分两路，氧化剂第一路经一级氧化剂流量调节阀V2、一级氧化剂流量计FIC2接通反应器主体4上的第一氧化剂注入口；氧化剂第二路直接与反应器主体4上的第二氧化剂注入口接通；一级氧化剂流量调节阀V2与一级氧化剂流量计FIC2连锁，调节一级氧化剂流量调节阀V2开度，用于调控一级氧化剂和二级氧化剂的流量分配。

物料与氧化剂在反应器主体4内部发生超临界水氧化反应，反应后流体依次流经紧急取热器6、掺混水预热器7、物料预热器8和壁面冷却器9，依次与各紧急取热器6、掺混水预热器7、物料预热器8和壁面冷却器9中的流体进行换热反应，最终流出一体式反应器A；流出的反应后流体分为两条支路，反应后流体第一支路接通有机废物罐1内置换热面的，对有机废物进行加热；反应后流体第二支路经反应后流体旁路调节阀V3与有机废物罐1内置换热面出口汇合接通，并进入冷却装置11，然后经产物压力计PIC1，产物压力调节阀V5后进入出水收集及外排单元12内的多孔出水器13。

反应后流体旁路调节阀V3与物料初预热温度计TIC3连锁，通过调节反应后流体旁路调节阀V3开度，以获得所需的物料初预热温度。

反应器主体4的壁面上设置有反应器主体壁面温度计TIC1，反应器主体4的内部设置有反应器主体内部温度计TIC2，反应器主体壁面温度计TIC1与软化水低压泵14的频率连锁，反应器主体内部温度计TIC2与加热装置5和紧急取热调节阀V6联锁设置，用于调节反应温度。

脱排盐模块包括排盐管路截止阀V4和储盐罐10，储盐罐10位于反应器主体4的下部，反应器主体4内部析出的无机盐通过排盐管路截止阀V4接通储盐罐10，排盐管路截止阀V4的启闭方式及时间由系统排盐方式与反应器主体4内部盐量决定。

其中，储盐罐10中发生闪蒸产生闪蒸汽，闪蒸汽接入冷却装置11，经出水收集及外排单元12进入多孔出水器13，储盐罐10内的无机盐由底部向外界排放。

冷却装置11上设有冷却水进口与出口，用于引入和引出冷却水，冷却水分别与冷却装置11内部设置的冷却换热管11a、11b与11c中吸热后的低压软化水、闪蒸汽和反应后流体进行换热，换热后的反应后流体通过冷却换热管11c出口经产物压力计PIC1、产物压力调节阀V5与多孔出水器13接通，产物压力计PIC1与产物压力调节阀V5联锁，用于调节反应后流体压力。

闪蒸汽冷却管11b也接入多孔出水器13，多孔出水器13设置在出水收集及外排单元12的内部；低压软化水冷却管11a出口接至软化水罐3。

本发明一种超临界水氧化处理系统调控方法，包括以下调控步骤：

S1、正常运行；

S101、系统正常运行时，保持一级氧化剂流量调节阀V2全开，紧急取热调节阀V6全开；

S102、根据实际工况，系统排盐方式分为连续排盐和间歇排盐两种方式，连续排盐时排盐管路截止阀V4保持开启状态，无机盐不断被排出系统；间歇排盐时，排盐管路截止阀V4在设定时间内开启，将无机盐排出系统，设定时间以外排盐管路截止阀V4保持关闭；

S103、针对有机废物化学需氧量含量低的情况，如化学需氧量含量为1000-3000mg·L^-1，无法自主维持反应进行，加热装置5持续工作，维持反应进行；针对有机废物化学需氧量含量高的情况，如化学需氧量为50000-10000mg·L^-1，可以自主维持反应进行，则加热装置5间歇运行，或者不投入工作；

S2、温度调控；

S201、当反应器主体壁面温度计TIC1大于设定温度T1时，考虑承压壁许用应力大小与温度相关，设定温度一般为373～400℃，与其联锁的软化水低压泵14的频率自动提高，增大低压软化水供水量；反之，降低软化水低压泵14的频率；

S202、当反应器主体内部温度计TIC2显示反应器内部温度偏低于设定温度T2时，加热装置5自动增加负荷；若反应器主体内部温度计TIC2显示反应器内部温度高于设定温度T2时，加热装置5负荷自动降低直至停止工作，接着不断调小紧急取热调节阀V6的开度；

S203、当物料初预热温度TIC3高于目标值T3时，增大反应后流体旁路阀V3开度，反之，减小反应后流体旁路阀V3开度；

S3、流量调控；

S301、当物料流量计FIC1显示物料流量偏离设定流量F1时，与其联锁的高压水流量调节阀V1自动调节开度，使物料流量恢复为设定流量F1；

S302、当一级氧化剂流量计FIC2显示一级氧化剂流量偏离设定流量F2时，与一级氧化剂流量计FIC2联锁的一级氧化剂流量调节阀V2自动调整开度，使一、二级氧化剂流量恢复设定流量F2、F3；

S4、压力调控。

当产物压力计PIC1显示产物压力偏离设定压力P1时，与其联锁的产物压力调节阀V5自动调节开度，时产物压力值恢复设定压力P1。

综上所述，本发明一种超临界水氧化处理系统及其调控方法，具有以下效果：

1、有机废物适应性强，排盐方式多样：反应器内部设置有加热装置，针对不同化学需氧量含量的有机废物可以采取持续加热、间歇加热或不加热的运行模式，皆可以保证超临界水氧化反应的可持续进行；系统设置脱排盐模块，针对不同含盐量的有机废物，可以采取连续排盐或间歇排盐的多种方法，将有机废物中的无机盐排除超临界水氧化处理系统，防止盐沉积诱发的系统堵塞问题。

2、反应器结构紧凑，多途径利用氧化反应放热：一体式反应器内部集成有加热装置、紧急取热器、掺混水预热器、物料预热器、壁面冷却器，物料罐内设置换热面，实现了超临界水氧化反应放热的多途径梯度综合利用；利用超临界水氧化放热预热掺混水，使其达到超临界温度，进而与物料混合，实现少预热甚至零预热物料的高可靠性，反应快速升温；此外，根据不同工况，还可以将开启紧急取热器做为掺混水的拓展换热面，进一步提高氧化放热的利用度。

3、调控手段多样，系统安全性高：系统内设置流量、温度、压力等参数的调控策略，可以对物料流量、反应器壁面温度、反应器内部温度、产物压力进行自动调控，使其维持在设计值。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种超临界水氧化处理系统的调控方法，其特征在于，超临界水氧化处理系统包括一体式反应器A，一体式反应器A内部设置有反应器主体（4），反应器主体（4）依次经紧急取热器（6）、掺混水预热器（7）、物料预热器（8）与壁面冷却器（9）的一端连接，壁面冷却器（9）的另一端分别连接降温调压-后续模块和物料模块，降温调压-后续模块用于调节一体式反应器A内流体压力和温度；物料模块与反应器主体（4）连接，用于将有机废物输入反应器主体（4），反应器主体（4）还分别连接有氧化剂模块、升温控温模块和脱排盐模块，氧化剂模块用于向反应器主体（4）内输入氧化剂，在反应器主体（4）内部进行超临界水氧化反应；升温控温模块利用软化水对反应器主体（4）进行温度调节；脱排盐模块用于排出反应器主体（4）内的无机盐；

升温控温模块包括软化水罐（3），软化水罐（3）分两路，一路经软化水高压泵（15）后分两路，一路与物料模块汇合后分两路，一路经加热装置（5）与反应器主体（4）连接，另一路经物料预热器（8）与加热装置（5）连接；经软化水高压泵（15）的另一路经掺混水预热器（7）与反应器主体（4）连接；软化水罐（3）的第二路经软化水低压泵（14）和壁面冷却器（9）后分两路，一路经紧急取热器（6）与降温调压-后续模块连接，另一路经紧急取热调节阀（V6）与紧急取热器（6）汇合后与降温调压-后续模块连接，经降温调压-后续模块换热后返回至软化水罐（3）；

调控方法包括以下步骤：

S1、系统正常运行时，保持氧化剂模块与反应器主体之间的阀门全开，壁面冷却器与降温调压-后续模块之间的阀门全开；根据实际工况，设定反应器主体与脱排盐模块之间的阀门开启或在设定时间内开启，实现连续排盐或间歇排盐；当有机废物的化学需氧量含量为1000~3000mg ·L^-1时，采用加热方式维持反应进行；当有机废物的化学需氧量含量为10000~50000mg·L^-1时，采用加热或不加热，实现系统正常运行；

S2、当反应器主体的壁面温度大于设定温度时，增大低压软化水供水量；当反应器主体的内部温度低于设定温度时，增加负荷；当反应器主体内部温度高于设定温度时，降低负荷直至停止工作，调小壁面冷却器与降温调压-后续模块之间的阀门开度；当物料的初预热温度高于目标值时，增大经过壁面冷却器的反应后流体流量，完成温度调控；

S3、当物料流量偏离设定流量时，调节阀门开度，使物料流量恢复设定流量；当氧化剂流量偏离设定流量时，调节阀门开度，使氧化剂流量恢复设定流量，完成流量调控；

S4、当产物压力偏离设定压力时，调节阀门开度，使产物压力值恢复设定压力，完成压力调控。

2.根据权利要求1所述的超临界水氧化处理系统的调控方法，其特征在于，物料模块包括有机废物罐（1），有机废物罐（1）经高压泵（16）分三路，第一路与升温控温模块连接，第二路经加热装置（5）与反应器主体（4）连接，第三路经物料预热器（8）与加热装置（5）连接。

3.根据权利要求2所述的超临界水氧化处理系统的调控方法，其特征在于，高压泵（16）与升温控温模块之间的连接管路上并联设置有高压水流量调节阀（V1）和物料流量计（FIC1），物料流量计（FIC1）与高压水流量调节阀（V1）连锁设置。

4.根据权利要求2所述的超临界水氧化处理系统的调控方法，其特征在于，壁面冷却器（9）分两路，一路经反应后流体旁路调节阀（V3）与降温调压-后续模块连接，另一路经有机废物罐（1）与降温调压-后续模块连接，有机废物罐（1）与高压泵（16）之间的管路上设置有物料初预热温度计（TIC3），反应后流体旁路调节阀（V3）与物料初预热温度计（TIC3）连锁设置。

5.根据权利要求1所述的超临界水氧化处理系统的调控方法，其特征在于，反应器主体（4）的壁面设置有反应器主体壁面温度计（TIC1），反应器主体（4）的内部设置有反应器主体内部温度计（TIC2），反应器主体壁面温度计（TIC1）与软化水低压泵（14）连锁设置，反应器主体内部温度计（TIC2）与加热装置（5）和紧急取热调节阀（V6）连锁设置。

6.根据权利要求1所述的超临界水氧化处理系统的调控方法，其特征在于，氧化剂模块包括氧化剂罐（2），氧化剂罐（2）经氧化剂高压泵（17）分两路，一路与反应器主体（4）连接，另一路经一级氧化剂流量调节阀（V2）和一级氧化剂流量计（FIC2）与反应器主体（4）连接，一级氧化剂流量调节阀（V2）与一级氧化剂流量计（FIC2）连锁设置。

7.根据权利要求1所述的超临界水氧化处理系统的调控方法，其特征在于，脱排盐模块包括储盐罐（10），反应器主体（4）经排盐管路截止阀（V4）与储盐罐（10）连接，储盐罐（10）还与降温调压-后续模块连接。

8.根据权利要求1所述的超临界水氧化处理系统的调控方法，其特征在于，降温调压-后续模块包括冷却装置（11），冷却装置（11）内部设置有第一冷却换热管（11 a）、第二冷却换热管（11b）和第三冷却换热管（11c），第一冷却换热管（11a）的入口端经紧急取热调节阀（V6）与壁面冷却器（9）连接，出口端与升温控温模块的软化水罐（3）连接；第二冷却换热管（11b）的输入端与脱排盐模块的储盐罐（10）连接，输出端与出水收集及外排单元（12）内设置的多孔出水器（13）连接；第三冷却换热管（11c）的入口端经反应后流体旁路调节阀（V3）与壁面冷却器（9）连接，出口端经产物压力计（PIC1）和产物压力调节阀（V5）与多孔出水器（13）连接。

Images