[发明专利]一种超临界水氧化污泥处理的余热梯级利用系统及方法

权利要求书

1.一种超临界水氧化污泥处理的余热梯级利用系统，其特征在于，包括污泥预处理单元、超临界水氧化单元、反应后处理单元和余热利用单元；

所述污泥预处理单元包括污泥预热罐(1)、均质乳化泵(2)和热水解反应器(3)，污泥预热罐(1)物料侧出口与均质乳化泵(2)入口相连，均质乳化泵(2)出口与热水解反应器(3)物料侧入口相连，热水解反应器(3)物料侧出口与超临界水氧化单元入口相连；

所述超临界水氧化单元包括高压变频柱塞泵(4)、高温预热器(5)、加热器(6)和反应器(7)，高压变频柱塞泵(4)入口与热水解反应器(3)物料侧出口相连，高压变频柱塞泵(4)出口与高温预热器(5)物料侧入口相连，高温预热器(5)的物料侧出口与加热器(6)的入口相连，加热器(6)的出口与反应器(7)入口相连，反应器(7)还与供氧化剂的设备相连；

所述反应后处理单元包括降压分离单元(9)、再沸器(11)、脱氨单元(10)，余热利用单元包括余热制冷制热单元(8)和余热制热单元(12)；

反应器(7)出口与高温预热器(5)热流体侧入口相连，高温预热器(5)热流体侧出口与再沸器(11)热流体侧入口相连，再沸器(11)热流体侧出口与热水解反应器(3)的热流体侧入口相连，热水解反应器(3)的热流体侧出口与污泥预热罐(1)热流体侧入口相连，污泥预热罐(1)热流体侧出口与余热制冷制热单元(8)入口相连，余热制冷制热单元(8)出口与降压分离单元(9)入口相连，降压分离单元(9)出口与脱氨单元(10)物料侧入口相连；

所述脱氨单元(10)物料侧出口分为两路，一路与余热制热单元(12)入口相连，另一路与再沸器(11)物料侧入口相连；

所述再沸器(11)物料侧出口还与脱氨单元(10)蒸汽侧入口相连。

2.根据权利要求1所述的一种超临界水氧化污泥处理的余热梯级利用系统，其特征在于，所述污泥预热罐(1)中设有换热器和搅拌器。

3.根据权利要求1所述的一种超临界水氧化污泥处理的余热梯级利用系统，其特征在于，所述热水解反应器(3)中设有换热器和搅拌器。

4.根据权利要求2或3所述的一种超临界水氧化污泥处理的余热梯级利用系统，其特征在于，换热器采用螺旋盘管式换热器或水夹套式换热器，搅拌器采用浆式搅拌器、涡轮式搅拌器、锚式搅拌器或螺带式搅拌器。

5.根据权利要求1所述的一种超临界水氧化污泥处理的余热梯级利用系统，其特征在于，所述高温预热器(5)为套管式换热器。

6.根据权利要求1所述的一种超临界水氧化污泥处理的余热梯级利用系统，其特征在于，所述加热器(6)为电磁加热器、红外线加热器或电阻加热器。

7.根据权利要求1所述的一种超临界水氧化污泥处理的余热梯级利用系统，其特征在于，所述反应器(7)为管式反应器或釜式反应器。

8.根据权利要求1、2、3、5、6或7所述的一种超临界水氧化污泥处理的余热梯级利用系统，其特征在于，所述再沸器(11)为热虹吸式再沸器、强制循环式再沸器或釜式再沸器，其内部换热管形式为列管式或螺旋盘管。

9.一种超临界水氧化污泥处理的余热梯级利用方法，基于权利要求1、2、3、5、6、或7所述的余热梯级利用系统，其特征在于，包括以下步骤：

1)污泥进入污泥预热罐(1)中进行第一级预热升温，经均质乳化泵(2)研磨后直至粒径小于系统设定值，研磨后的污泥进入热水解反应器(3)进行预热升温，使污泥发生热水解反应，粘度减小至系统设定值；

2)将步骤1)处理后的污泥经高压变频柱塞泵(4)打入高温预热器(5)中，然后流经加热器(6)后进入反应器(7)中；

3)氧化剂在反应器(7)中与经步骤2)处理的污泥中的有机物在超临界条件下发生均相反应，有机物被氧化为CO₂、N₂及H₂O，反应后的高温流体进入高温预热器(5)，与后续进入高温预热器(5)的污泥发生热交换，对后续进入的污泥进行预热；

4)经步骤3)换热降温后的流体进入再沸器(11)中，后进入热水解反应器(3)内对污泥加热升温使其发生热水解反应，进入污泥预热罐(1)对污泥进行第一级预热，然后进入余热制冷制热单元(8)进行余热回收，使流体降温至降压分离单元(9)的设定温度；

5)经步骤4)的流体进入降压分离单元(9)进行降压分离，处理后的流体进入后续脱氨单元(10)；

6)经步骤5)脱氨的流体一部分进入余热制热单元(12)进行余热回收利用，另一部分进入再沸器(11)中，被后续来自高温预热器(5)的热流体加热蒸发产生蒸气，蒸气进入脱氨单元(10)对经降压分离单元(9)降压分离后的流体进行蒸发脱氨，同时来自高温预热器(5)的热流体被降温后进入水解反应器(3)内，之后按照步骤4)和步骤5)的路径再次进入脱氨单元(10)，开始循环，直至流体内的氨含量达标实现污泥的零排放。