申请日2012.04.23
公开(公告)日2012.08.22
IPC分类号C02F9/10
摘要
本发明公开了一种有机废水超临界水氧化处理装置及温度控制方法，其特征在于，本发明通过调节加热炉的加热功率和进入第一面式减温器冷却水的流量，可以实现反应器工作温度的精细调节，同时保证水力旋流器中流体的超临界水温度条件。通过调节第二面式减温器冷却水的流量及加热炉的加热功率可以实现反应器超温保护控制。本发明温度控制方法能够实现系统中反应器正常运行的温度控制要求以及反应器安全控制要求，有效保证水力旋流器进行脱盐的超临界水温度条件，从而实现高含盐有机废水超临界水氧化处理系统的安全可靠运行。
权利要求书
1.一种有机废水超临界水氧化处理装置，其特征在于：包括冷却水箱、 储料池，该储料池出口通过高压柱塞泵连接加热炉入口，加热炉中间出口与 水力旋流器入口连接，水力旋流器上设置有一个温度传感器，水力旋流器顶 部出口连接第一面式减温器管侧入口，第一面式减温器管侧出口连接加热炉 中间入口，加热炉出口连接第二面式减温器管侧入口，且中间连接管路上设 置一个温度传感器，第二面式减温器管侧出口端连接混合器入口，该混合器 入口还连接氧气输运管路，混合器出口连接管式反应器的入口，管式反应器 出口连接后续冷却分离降压装置;管式反应器上设置两至四个温度传感器， 管式反应器出口设置一个温度传感器;
所述冷却水箱出口通过低压变频泵分成三路，第一支路通过第一流量调 节阀连接第一面式减温器壳侧入口，第二支路通过第二流量调节阀连接第二 面式减温器壳侧入口，第三支路通过第三流量调节阀连接冷却水箱。
2.一种有机废水超临界水氧化处理的温度控制方法，通过权利要求1所 述的有机废水超临界水氧化处理装置实现，其特征在于，包括管式反应器工 作温度的控制和水力旋流器中流体温度的控制，以下予以分述：
1)管式反应器工作温度的控制：
a、当管式反应器的工作温度低于设定的反应温度时，先增大加热炉的加 热功率进行粗调节，然后再减少进入第一面式减温器壳侧的冷却水流量进行 细调节，将反应器的工作温度维持在设定的反应温度范围内;
b、当反应器的工作温度高于设定的反应温度时，先减少加热炉的加热功 率进行粗调节，然后再增大进入第一面式减温器壳侧的冷却水流量进行细调 节，将反应器的工作温度维持在设定的反应温度范围内;
c、当反应器的工作温度超过反应器的最高工作温度时，先通过第二面式 减温器将反应器的工作温度降低到设定的反应温度以下，然后降低加热炉的 加热功率，逐渐减少进入第二面式减温器壳侧冷却水的流量至零，通过调节 加热炉的加热功率和调节进入第一面式减温器冷却水的流量使反应器工作温 度稳定在设定的反应温度范围内。
2)水力旋流器中的流体温度控制：
a、水力旋流器中的流体温度低于设定温度，则增大加热炉的加热功率， 将水力旋流器中的流体温度维持在设定温度范围内。
3.如权利要求2所述的有机废水超临界水氧化处理的温度控制方法，其 特征在于，所述水力旋流器中的流体温度控制过程中，若反应器工作温度低 于设定的反应温度时，则减少进入第一面式减温器壳侧的冷却水流量，将反 应器的工作温度维持在设定的反应温度范围内;若反应器工作温度高于设定 温度时，则增大进入第一面式减温器壳侧的冷却水流量，将反应器的工作温 度维持在设定的反应温度范围内。
4.如权利要求2或3所述的有机废水超临界水氧化处理的温度控制方法， 其特征在于，所述反应器中设定的反应温度范围为550℃～600℃;所述反应器 的最高工作温度为600℃。
5.如权利要求2所述的有机废水超临界水氧化处理的温度控制方法，其 特征在于，所述水力旋流器中设定的温度范围为385℃～400℃。
6.如权利要求2所述的有机废水超临界水氧化处理的温度控制方法，其 特征在于，所述低压变频泵输出的冷却水流量首先满足进入第一面式减温器 壳侧的冷却水流量需求，多余的冷却水通过第一流量调节阀返回到冷却水箱 中。
说明书
有机废水超临界水氧化处理装置及温度控制方法
技术领域
本发明涉及有机废水处理装置及方法，特别涉及一种高含盐(盐质量含 量为5%～10%)有机废水超临界水氧化处理装置及温度控制方法。
背景技术
超临界水氧化技术(Supercritical Water Oxidation，简称SCWO)是利用 超临界水(T>374.15℃，P>22.12MPa)对有机物和氧化剂都是良好溶剂的特 殊性质，在提供充足氧化剂的前提下，有机物在富氧环境中进行均相反应， 迅速、彻底地将有机物深度破坏，转化成H2O、CO2等无害化小分子化合物和 无机盐。而无机盐在超临界水中的溶解度极低，很容易被分离出来。SCWO 主要应用于高浓度难生化降解有机废水的高效无害化处理，无二次污染，能 够实现自热，能量回收优化时运行成本低，具有经济优势，在取代传统焚烧 法方面具有光明的发展前景。因此，SCWO的发展在国内外受到广泛关注， 美国国家关键技术六大领域之一“能源与环境”指出，21世纪最有前途的有机 废物处理技术之一是超临界水氧化技术。
高浓度难生化降解有机废水通过含有大量的无机盐，而这些无机盐在有 机废水超临界水氧化过程中会析出、沉积在反应器内表面，当盐沉积失去控 制时反应器会被堵塞。当堵塞发生时，整套装置必须停机、冲洗和再启动， 这降低了SCWO装置运行的可靠性。为解决反应器中盐沉积引起的堵塞问题， 可以利用无机盐在超临界水中溶解度极低的特性，利用水力旋流器在超临界 水条件下将无机盐分离出来，而高温高压的反应器操作条件及水力旋流器的 超临界水温度要求对超临界水氧化处理系统的控制提出了严格要求，虽然目 前已经出现了少量高含盐有机废水超临界水氧化处理系统，但尚未见对采用 水力旋流器的复杂超临界水氧化处理系统温度控制方法的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种高含盐有机废水超临界水氧化处理装置及温度 控制方法，保证在满足超临界水条件下脱盐，使高含盐有机废水超临界水氧 化处理系统能够安全可靠的运行。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种有机废水超临界水氧化处理装置，其特征在于：包括冷却水箱、储 料池，该储料池出口通过高压柱塞泵连接加热炉入口，加热炉中间出口与水 力旋流器入口连接，水力旋流器上设置有一个温度传感器，水力旋流器顶部 出口连接第一面式减温器管侧入口，第一面式减温器管侧出口连接加热炉中 间入口，加热炉出口连接第二面式减温器管侧入口，且中间连接管路上设置 一个温度传感器，第二面式减温器管侧出口端连接混合器入口，该混合器入 口还连接氧气输运管路，混合器出口连接管式反应器的入口，管式反应器出 口连接后续冷却分离降压装置;管式反应器上设置两至四个温度传感器，管 式反应器出口设置一个温度传感器;
所述冷却水箱出口通过低压变频泵分成三路，第一支路通过第一流量调 节阀连接第一面式减温器壳侧入口，第二支路通过第二流量调节阀连接第二 面式减温器壳侧入口，第三支路通过第三流量调节阀连接冷却水箱。
一种有机废水超临界水氧化处理的温度控制方法，其特征在于，包括管 式反应器工作温度的控制和水力旋流器中流体温度的控制，以下予以分述：
1)管式反应器工作温度的控制：
a、当管式反应器的工作温度低于设定的反应温度时，先增大加热炉的加 热功率进行粗调节，然后再减少进入第一面式减温器壳侧的冷却水流量进行 细调节，将反应器的工作温度维持在设定的反应温度范围内;
b、当反应器的工作温度高于设定的反应温度时，先减少加热炉的加热功 率进行粗调节，然后再增大进入第一面式减温器壳侧的冷却水流量进行细调 节，将反应器的工作温度维持在设定的反应温度范围内;
c、当反应器的工作温度超过反应器的最高工作温度时，先通过第二面式 减温器将反应器的工作温度降低到设定的反应温度以下，然后降低加热炉的 加热功率，逐渐减少进入第二面式减温器壳侧冷却水的流量至零，通过调节 加热炉的加热功率和调节进入第一面式减温器冷却水的流量使反应器工作温 度稳定在设定的反应温度范围内。
2)水力旋流器中的流体温度控制：
a、水力旋流器中的流体温度低于设定温度，则增大加热炉的加热功率， 将水力旋流器中的流体温度维持在设定温度范围内。
上述方法中，所述水力旋流器中的流体温度控制过程中，若反应器工作 温度低于设定的反应温度时，则减少进入第一面式减温器壳侧的冷却水流量， 将反应器的工作温度维持在设定的反应温度范围内;若反应器工作温度高于 设定温度时，则增大进入第一面式减温器壳侧的冷却水流量，将反应器的工 作温度维持在设定温度范围内。
所述反应器中设定的反应温度范围为550℃～600℃;所述反应器的最高工 作温度为600℃。
所述水力旋流器中设定的温度范围为385℃～400℃。
所述低压变频泵输出的冷却水流量首先满足进入第一面式减温器壳侧的 冷却水流量需求，多余的冷却水通过第一流量调节阀返回到冷却水箱中。
本发明通过调节加燃炉的加热功率和进入第一面式减温器冷却水的流 量，可以实现反应器工作温度的精细调节，同时保证水力旋流器中流体的超 临界水温度条件。通过调节第二面式减温器冷却水的流量及加热炉的加热功 率可以实现反应器超温保护。本发明温度控制方法能够实现反应器正常运行 的温度控制要求以及反应器安全控制要求，有效保证水力旋流器进行脱盐的 超临界水温度条件，从而实现高含盐有机废水超临界水氧化处理系统的安全 可靠运行，提高整个系统的自动化水平。