[发明专利]废有机物超临界水处理反应系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及废有机物超临界水处理领域，特别涉及利用超临界水作为反应介质对高浓度难生化降解的有机废水/城市污泥等废有机物进行无害化处理和资源化利用，具体为一种废有机物超临界水处理反应系统的控制方法。

背景技术

超临界水(Supercritical Water，简称SCW)是指温度和压力均高于其临界点(T＝374.15℃，P＝22.12MPa)的特殊状态的水。超临界水兼具液态和气态水的性质，该状态下只有少量的氢键存在，介电常数近似于有机溶剂，具有高的扩散系数和低的粘度。在足够高的压力下，有机物、氧气能按任意比例与SCW互溶，从而使非均相反应变为均相反应，大大减小了传质、传热的阻力。无机物特别是盐类在SCW中的溶解度极低，容易将其分离出来。超临界水处理技术是利用超临界水对有机物和氧化剂都是良好溶剂的特殊性质，在提供不同数量氧化剂的前提下有机物在超临界水环境中进行均相反应，迅速、完全、彻底地将有机物结构深度破坏，转化成无害的CO₂、H₂(不加或加入少量氧化剂的情况下)和H₂O等无害的小分子化合物。

高温高压的操作条件对超临界水处理反应系统的控制提出了严格的要求，虽然已经出现了不少废有机物超临界水处理反应系统，但是这些反应系统结构比较简单，且尚未见到对复杂的超临界水处理反应系统控制方法的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种废有机物超临界水处理反应系统的控制方法，能够保证废有机物超临界水处理系统安全可靠地稳定运行。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种废有机物超临界水处理反应系统的控制方法，所述废有机物超临界水处理反应系统包括：

反应单元，包含依次垂直布置的混合器、内置蒸发壁的逆流罐式的反应器、脱盐除渣装置、贮盐池，所述混合器的物料出口端连通反应器的物料入口端，反应器底部的排盐出口端与脱盐除渣装置的入口端连通，脱盐除渣装置的底部出口端与贮盐池的入口端连通；所述反应器内设置有冷却盘管；所述脱盐除渣装置内设置有加热盘管；

供氧单元，包含供氧通路，向混合器氧气入口端提供氧气；供氧通路上设置有氧气控制阀；

供料单元，包含物料通路，向混合器的物料入口端提供物料；所述物料通路上设置有物料控制阀和用于物料加热的第一电加热器；

蒸发壁水供应单元，包含蒸发壁水主通路，第二电加热器，主通路蒸发壁水经第二电加热器后分为两条支路；一条支路向反应器顶部提供蒸发壁水，并设置有顶部蒸发壁水控制阀，另一条支路向反应器中部提供蒸发壁水，并设置有中部蒸发壁水控制阀；

冷却水供应单元，包含冷却水通道，向所述冷却盘管提供冷却水，冷却水通道上设置有冷却水控制阀；

液体收集单元，收集来自反应器顶部出口的溢流液体；

所述反应器的顶部出口设置有溢流控制阀，通过溢流控制阀后液体分为两条支路，一条支路依次通过收集液控制阀和背压阀后流入液体收集单元，另一条支路通入所述加热盘管，加热盘管出口设置有加热流体控制阀；

其特征在于，该控制方法包括以下步骤：首先，检测反应器的顶部流体压力和温度，然后根据顶部流体压力和温度进行以下控制：

(1)反应器顶部流体温度在设定温度时的压力控制

当顶部流体压力高于设定压力时，增大背压阀的开度；当低于设定压力时，减小背压阀的开度；当超过反应器的最大工作压力时，先通过增大背压阀的开度来降低反应器的顶部流体压力；若不能将其降低到正常工作压力范围内，则停止物料通路上的第一电加热器，以及停止氧气和物料的供应；

(2)反应器顶部流体压力在设定压力时的温度控制

当反应器顶部流体温度高于设定温度时，降低第一电加热器的加热功率，如果其功率降低到零仍不能满足温度控制要求，则开启冷却水控制阀进行调节；当反应器顶部流体温度低于设定温度时，先通过减小冷却水控制阀的开度来提高顶部流体温度，如果冷却水的流量降低到零仍不能满足温度控制要求时，则启动第一电加热器进行调节；当超过反应器的最高工作温度时，停止第一电加热器，调节冷却水控制阀进行降温；

(3)反应器顶部流体的温度和压力耦合控制

当反应器顶部流体的压力超过设定压力，且顶部流体的温度超过设定温度时，增大背压阀的开度，同时降低第一电加热器的加热功率，如果仍不能满足控制要求，则开启冷却水控制阀，其开度由小到大进行调节；