CN216236226U - 一种新型超临界氧化设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型超临界氧化设备，超临界氧化设备包括废水加压单元、氧化液出水单元、气体加压单元、透平单元、蒸汽单元、超临界氧化单元、气液分离单元，废水加压单元和气体加压单元均与超临界氧化单元连接，超临界氧化单元包括第一反应釜、第二反应釜、控制单元，第一反应釜与第二反应釜通过控制单元循环切换进料，第一反应釜、第二反应釜均与蒸汽单元连接从而形成热能循环；蒸汽单元与气液分离单元连接，气液分离单元的液体输出口与氧化液出水单元连接，气液分离单元的气体输出口与透平单元的输入端连接，透平单元输出端与气体加压单元连接，超临界氧化设备的处理能力为1m3/h。本实用新型解决了现有技术的问题，能够长期稳定运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及环保废水处理技术领域，尤其涉及一种新型超临界氧化设备。
背景技术
化工、电镀、染料、医药等行业的生产污水，普遍都有盐分高、COD高、有毒有害成分多的特点，对环境危害极大，处理难度很大。随着国家对环境保护要求的提高，此类污水的治理变得极为迫切。
超临界湿式氧化是一种新型、高效、适用性极广的新型氧化技术。相比于传统的湿式氧化技术，超临界湿式氧化的主要特点为将污水加热到374℃以上，压力在25-40Mpa，使水进入超临界状态。此时通入氧气，几乎所有的有机物都能被彻底氧化为CO2、H2O，S、P等杂元素氧化成相应的含氧酸，卤素元素氧化成相应的卤素离子，N氧元素被氧化成N2。
超临界氧化技术有效地解决了传统湿式氧化对于超高COD废水进行稀释的弊端，同时将降解率从45％-65％，提高到95％以上，而且超临界氧化反应时间很短，在几秒到十几秒之间就完全氧化，相对于湿式氧化15-60min的停留时间，极大的缩小了设备规模，节省了成本。相对于其它氧化技术，超临界氧化方法可以对高COD、高盐、含有毒有害成分多的污水直接处理。相比于焚烧以及其他方法，超临界氧化方法能耗要低得多，而且经过湿水氧化后，污水中的有毒有害物质被降解为低分子的有机盐，不会对环境造成二次污染，因此，超临界氧化技术已经被很多企业所接受。
目前国内超临界湿式氧化运用并不普遍，主要原因在于：(1)设备在长期的使用过程中易被污水腐蚀问题无法解决，因此，普遍只能处理没有盐分或者盐分很低的污水。(2)设备、管道的堵塞问题无法解决，系统很难稳定运行。
发明内容
本实用新型针对现有技术中存在的设备在长期的使用过程中易被污水腐蚀性无法解决、设备和管道的堵塞问题无法解决等缺陷，提供了新的一种新型超临界氧化设备。
为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种新型超临界氧化设备，超临界氧化设备包括废水加压单元、氧化液出水单元，还包括气体加压单元、透平单元、蒸汽单元、超临界氧化单元、气液分离单元，所述废水加压单元和气体加压单元均与所述超临界氧化单元连接，超临界氧化单元包括第一反应釜、第二反应釜、控制单元，所述第一反应釜与第二反应釜通过所述控制单元循环切换进料，所述第一反应釜、第二反应釜均与所述蒸汽单元连接从而形成热能循环；
所述蒸汽单元与气液分离单元连接，所述气液分离单元的液体输出口与所述氧化液出水单元连接，所述气液分离单元的气体输出口与所述透平单元的输入端连接，所述透平单元输出端与气体加压单元连接，所述超临界氧化设备的处理能力为1m3/h。
废水加压单元能对废水进行过滤，去除杂质，避免废水加压单元被杂质卡住。废水加压单元给废水施加压力，增加废水的动力。
透平单元能将势能转换为富氧气体的压力，气体加压单元进行二次加压，通过透平单元、气体加压单元的组合，能够显著节省能耗。
超临界氧化单元是废水进行超临界氧化的容器，第一反应釜、第二反应釜在每次进料时都有一个从亚临界温度到超临界温度的转换过程，将废水中的COD充分氧化降解。第一反应釜与第二反应釜通过控制单元循环切换进料，从而保证设备能够长期稳定运行。
蒸汽单元能够将超临界氧化单元产生的热量转换为蒸汽，实现热平衡，富余的蒸汽冷却后排放或者供其他设备使用。蒸汽单元以废水氧化后形成的氧化液作为热源，形成热能循环，进行能量再利用。
气液分离单元将氧化液中的尾气和液体进行分离。透平单元先将尾气进行冷却，防止被尾气腐蚀，再将尾气的势能转化为富氧气体的压力，达到能量再利用的目的，节省能量消耗。氧化液出水单元将氧化液中的液体冷却后外放，从而完成废水的超临界氧化处理。
本实用新型解决了现有技术中存在的设备在长期的使用过程中易被污水腐蚀性、设备和管道易堵塞的问题，且本实用新型进行能量再利用，能够长期稳定运行。
作为优选，上述所述的一种新型超临界氧化设备，所述透平单元包括透平机、气体冷却器，所述气体冷却器的输出端与所述透平机连接，所述气体冷却器的输入端与所述气液分离单元连接，气体加压单元包括依次连接的透平机储气罐、空气增压机、压缩机储气罐，所述透平机储气罐与所述透平机连接，所述压缩机储气罐与所述第一反应釜、第二反应釜连接。
透平机起到能量再利用的作用，空气增压机起到二次加压的作用，透平机储气罐、压缩机储气罐起到储存气体的作用。
气体冷却器用于冷却气液分离单元分离的尾气，由于尾气中含有未知的成分，冷却的目的为防止透平机被高温尾气腐蚀。
作为优选，上述所述的一种新型超临界氧化设备，所述蒸汽单元包括蒸汽发生器，所述第一反应釜与蒸汽发生器之间设有蒸汽阀A，所述第二反应釜与蒸汽发生器之间设有蒸汽阀B，所述蒸汽阀A、蒸汽阀B与所述控制单元电连接。
控制单元控制蒸汽阀A、蒸汽阀B的开关，从而能控制蒸汽给第一反应釜、第二反应釜加热，从而高效率的配合切换废水进料、氧化过程。
作为优选，上述所述的一种新型超临界氧化设备，所述第一反应釜、第二反应釜上均设有减压阀、出料阀，所述减压阀、出料阀与所述控制单元电连接。
第一反应釜、第二反应釜内处于高压环境，因此，在出料之前控制单元必须先通过减压阀将釜内泄压至常压状态，再通过出料阀将沉淀盐份A或沉淀盐份B排出。
作为优选，上述所述的一种新型超临界氧化设备，所述气液分离单元的材质为SS31603/Q345R复合板。
上述材质既能满足强度的要求，也具有较强的防腐蚀能力。
作为优选，上述所述的一种新型超临界氧化设备，所述第一反应釜、第二反应釜的材质均为C-276/Q345R爆炸复合板。
上述材质既能满足强度的要求，也具有较强的防腐蚀能力。
作为优选，上述所述的一种新型超临界氧化设备，所述超临界氧化设备的连接管道的材质均为SS31603钢材。
上述材质既能满足强度的要求，也具有较强的防腐蚀能力。
作为优选，上述所述的一种新型超临界氧化设备，所述蒸汽单元上还设有软化水入口端、蒸汽排出端、饱和蒸汽出口，所述第一反应釜、第二反应釜均与所述饱和蒸汽出口连接从而形成热能循环。
蒸汽发生器通过软化水入口端进软化水，用于产生蒸汽。由于超临界氧化产生的热值太高，因此必须通过产蒸汽来释放，且针对超高COD含量的废水，蒸汽需要通过蒸汽排出端进行热量外放。
作为优选，上述所述的一种新型超临界氧化设备，所述废水加压单元包括依次连接的原水泵、原水过滤器、高压泵，所述第一反应釜、第二反应釜均与所述高压泵连接。
高压泵的工作压力必须大于第一反应釜、第二反应釜内的压力，因此设定为高压泵的工作压力为35MPa。原水过滤器用于滤去工业废水中的杂质，防止杂质堵塞高压泵。
作为优选，上述所述的一种新型超临界氧化设备，所述氧化液出水单元包括氧化液冷却器，所述透平单元、蒸汽发生器、氧化液冷却器均采用固定管板式换热器。
固定管板式换热器具有结构简单、制作难度小、成本小的优势。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述，但它们不是对本实用新型的限制：
实施例1
一种新型超临界氧化设备，超临界氧化设备包括废水加压单元1、氧化液出水单元2，还包括气体加压单元3、透平单元4、蒸汽单元5、超临界氧化单元6、气液分离单元7，所述废水加压单元1和气体加压单元3均与所述超临界氧化单元6连接，超临界氧化单元6包括第一反应釜61、第二反应釜62、控制单元，所述第一反应釜61与第二反应釜62通过所述控制单元循环切换进料，所述第一反应釜61、第二反应釜62均与所述蒸汽单元5连接从而形成热能循环；
所述蒸汽单元5与气液分离单元7连接，所述气液分离单元7的液体输出口与所述氧化液出水单元2连接，所述气液分离单元7的气体输出口与所述透平单元4的输入端连接，所述透平单元4输出端与气体加压单元3连接，所述超临界氧化设备的处理能力为1m3/h。
作为优选，所述透平单元4包括透平机41、气体冷却器42，所述气体冷却器42的输出端与所述透平机41连接，所述气体冷却器42的输入端与所述气液分离单元7连接，气体加压单元3包括依次连接的透平机储气罐32、空气增压机33、压缩机储气罐31，所述透平机储气罐32与所述透平机41连接，所述压缩机储气罐31与所述第一反应釜61、第二反应釜62连接。
作为优选，所述蒸汽单元5包括蒸汽发生器51，所述第一反应釜61与蒸汽发生器51之间设有蒸汽阀A，所述第二反应釜62与蒸汽发生器51之间设有蒸汽阀B，所述蒸汽阀A、蒸汽阀B与所述控制单元电连接。
作为优选，所述第一反应釜61、第二反应釜62上均设有减压阀、出料阀，所述减压阀、出料阀与所述控制单元电连接。
作为优选，所述气液分离单元7的材质为SS31603/Q345R复合板。
作为优选，所述第一反应釜61、第二反应釜62的材质均为C-276/Q345R爆炸复合板。
作为优选，所述超临界氧化设备的连接管道的材质均为SS31603钢材。
作为优选，所述蒸汽单元5上还设有软化水入口端52、蒸汽排出端54、饱和蒸汽出口53，所述第一反应釜61、第二反应釜62均与所述饱和蒸汽出口53连接从而形成热能循环。
作为优选，所述废水加压单元1包括依次连接的原水泵11、原水过滤器12、高压泵13，所述第一反应釜61、第二反应釜62均与所述高压泵13连接。
作为优选，所述氧化液出水单元2包括氧化液冷却器21，所述透平单元4、蒸汽发生器51、氧化液冷却器21均采用固定管板式换热器。
超临界氧化设备的操作步骤如下：
S1：废水加压工序：取经预处理的废水，废水中COD含量为150000ppm、总盐含量不高于15％，将废水输入废水加压单元1，进行过滤并加压至35MPa，形成高压废水；
S2：透平加压工序：透平单元4吸入富氧气体，透平处理后富氧气体的压力上升至20MPa，气体再输入气体加压单元3，进行加压得到高压气体，随后高压气体与废水两相汇合形成两相流体并流入超临界氧化单元6；
S3：超临界氧化工序：两相流体首先进入第一反应釜61，第一反应釜61快速加热至280℃后并停止加热，两相流体开始氧化，伴随着氧化的进行，第一反应釜61内逐渐到达超临界温度，两相流体经超临界氧化后形成氧化液并结晶出沉淀盐份A；
S4：循环切换进料：第一反应釜61内持续进料并持续氧化，氧化液进入蒸汽单元5，蒸汽单元5吸收氧化液的热量并传递回第一反应釜61；
当沉淀盐份A的体积达到第一反应釜61体积的1/3时，两相流体切换进入到第二反应釜62中，第一反应釜61停止进料、减压后排出沉淀盐份A，此时蒸汽单元5切换至为第二反应釜62供热；
当第二反应釜62的温度达到280℃时，蒸汽单元5切断供热，两相流体开始氧化，并逐渐形成氧化液，结晶出沉淀盐份B，氧化液进入蒸汽单元5中；
当沉淀盐份B的体积达到第二反应釜62体积的1/3，两相流体切换进入到第一反应釜61中，第二反应釜62停止进料、减压后排出沉淀盐份B，此时蒸汽单元5切换至为第一反应釜61供热，按照上述步骤，所述第一反应釜61与第二反应釜62之间循环切换进料；
S5：热能循环传递：取软化水并从软化水入口端52进入蒸汽发生器51内，软化水经过氧化液的加热形成蒸汽，富余蒸汽通过蒸汽排出端54冷却后排出或供其它设备使用，饱和蒸汽通过饱和蒸汽出口53输入第一反应釜61或第二反应釜62，蒸汽发生器51与第一反应釜61、第二反应釜62之间形成热能循环传递，随后氧化液继续流向气液分离单元7；
S6：气液分离：气液分离单元7将氧化液中的尾气、液体进行分离，尾气进入透平单元4中，先降温至50℃，再卸去尾气的压力并传递给富氧气体，液体流入氧化液出水单元2；
S7：液体经过氧化液冷却器21后降温至50℃，随后自然冷却或风冷后排放。
总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利的范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种新型超临界氧化设备，超临界氧化设备包括废水加压单元(1)、氧化液出水单元(2)，其特征在于：还包括气体加压单元(3)、透平单元(4)、蒸汽单元(5)、超临界氧化单元(6)、气液分离单元(7)，所述废水加压单元(1)和气体加压单元(3)均与所述超临界氧化单元(6)连接，超临界氧化单元(6)包括第一反应釜(61)、第二反应釜(62)、控制单元，所述第一反应釜(61)与第二反应釜(62)通过所述控制单元循环切换进料，所述第一反应釜(61)、第二反应釜(62)均与所述蒸汽单元(5)连接从而形成热能循环；
所述蒸汽单元(5)与气液分离单元(7)连接，所述气液分离单元(7)的液体输出口与所述氧化液出水单元(2)连接，所述气液分离单元(7)的气体输出口与所述透平单元(4)的输入端连接，所述透平单元(4)输出端与气体加压单元(3)连接，所述超临界氧化设备的处理能力为1m3/h。
2.根据权利要求1所述的一种新型超临界氧化设备，其特征在于：所述透平单元(4)包括透平机(41)、气体冷却器(42)，所述气体冷却器(42)的输出端与所述透平机(41)连接，所述气体冷却器(42)的输入端与所述气液分离单元(7)连接，气体加压单元(3)包括依次连接的透平机储气罐(32)、空气增压机(33)、压缩机储气罐(31)，所述透平机储气罐(32)与所述透平机(41)连接，所述压缩机储气罐(31)与所述第一反应釜(61)、第二反应釜(62)连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型超临界氧化设备，其特征在于：所述蒸汽单元(5)包括蒸汽发生器(51)，所述第一反应釜(61)与蒸汽发生器(51)之间设有蒸汽阀A，所述第二反应釜(62)与蒸汽发生器(51)之间设有蒸汽阀B，所述蒸汽阀A、蒸汽阀B与所述控制单元电连接。
4.根据权利要求3所述的一种新型超临界氧化设备，其特征在于：所述第一反应釜(61)、第二反应釜(62)上均设有减压阀、出料阀，所述减压阀、出料阀与所述控制单元电连接。
5.根据权利要求1所述的一种新型超临界氧化设备，其特征在于：所述气液分离单元(7)的材质为SS31603/Q345R复合板。
6.根据权利要求1所述的一种新型超临界氧化设备，其特征在于：所述第一反应釜(61)、第二反应釜(62)的材质均为C-276/Q345R爆炸复合板。
7.根据权利要求1所述的一种新型超临界氧化设备，其特征在于：所述超临界氧化设备的连接管道的材质均为SS31603钢材。
8.根据权利要求1所述的一种新型超临界氧化设备，其特征在于：所述蒸汽单元(5)上还设有软化水入口端(52)、蒸汽排出端(54)、饱和蒸汽出口(53)，所述第一反应釜(61)、第二反应釜(62)均与所述饱和蒸汽出口(53)连接从而形成热能循环。
9.根据权利要求1所述的一种新型超临界氧化设备，其特征在于：所述废水加压单元(1)包括依次连接的原水泵(11)、原水过滤器(12)、高压泵(13)，所述第一反应釜(61)、第二反应釜(62)均与所述高压泵(13)连接。
10.根据权利要求3所述的一种新型超临界氧化设备，其特征在于：所述氧化液出水单元(2)包括氧化液冷却器(21)，所述透平单元(4)、蒸汽发生器(51)、氧化液冷却器(21)均采用固定管板式换热器。
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Cited By (1)
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2021
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Cited By (2)
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| CN113880224A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-01-04 | 杭州深瑞水务有限公司 | 一种新型超临界氧化工艺 |
| CN113880224B (zh) * | 2021-11-16 | 2024-07-02 | 杭州深瑞环境有限公司 | 一种新型超临界氧化工艺 |
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