[发明专利]一种超临界水热火焰强化型超临界水氧化处理有机废弃物的系统及调控方法

说明书

本发明公开了构建了耦合超临界水热火焰的超临界水氧化处理有机物系统，以及启动着火与稳定运行两工况下控制策略。其实现了更快速，且安全稳定地降解有机污染物。同时利用超临界水热火焰区的高热量，使得相对低温(小于300℃)待处理废液在燃烧/升温‑除盐一体化装置中快速升温以及盐析出并在线脱出。该发明不仅克服了最大风险温度区的腐蚀与盐沉积问题，还降低了对待处理物料的高温预热需求，节省整个系统的能源利用，实现了传统超临界水氧化装置的“降本增效”。

技术领域

本发明属于有机污染物无害化处理及能源化利用领域，具体涉及一种超临界水热火焰强化型超临界水氧化处理有机废弃物的系统及调控方法。

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(Tc＝374.15℃，Pc＝22.12MPa)的特殊状态的水。超临界水氧化技术是利用超临界水的低粘度、低介电常数、高扩散性等特殊性质，使完全溶解在其中的有机物与氧化剂发生快速、彻底的均相反应，有机物中的碳元素转化成二氧化碳，氯、硫、磷等元素转化成相应的无机盐，氮元素绝大多数转化成氮气，实现有机废物的高效无害化处理。其是一种绿色、高效、彻底的有机废物无害化处理处置技术，被誉为21世纪最有潜力的有机废物处理技术。

当前，盐沉积、腐蚀等问题一定程度上制约了超临界水氧化技术低成本可靠的工业化实施。对于传统超临界水氧化过程，物料往往需要被预热至超临界温度。预热过程中，随着物料逐渐由亚临界温度升高至超临界温度，水介电常数降低和氢键减少，物料中无机盐将沉积到预热设备或输送管道内表面；此外，超临界水氧化反应过程中生成的无机盐同样将可能析出、形成盐垢，从而引发管路及设备堵塞，影响系统的正常运行。由亚临界水向超临界水转变的临界点附近为高密度水区(通常认为300℃-420℃)，该区域水介电常数和无机盐溶解度都很大，为腐蚀敏感区，极易引发服役于该温度区域管道与设备的腐蚀损坏。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超临界水热火焰强化型超临界水氧化处理有机废弃物的系统及调控方法，本发明克服了最大风险温度区的腐蚀与盐沉积问题，并降低了对待处理物料的高温预热需求，降低整个系统的能源利用。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种超临界水热火焰强化型超临界水氧化处理有机废弃物的系统，包括前置单元、超临界水热火焰发生单元和超临界水氧化单元，前置单元经超临界水热火焰发生单元连接至超临界水氧化单元；

所述超临界水热火焰发生单元，包括燃料供给模块、氧化剂供给模块、超临界水热火焰发生模块和燃烧/升温-除盐一体化装置；燃料供给模块与氧化剂供给模块的出口均分别接至超临界水热火焰发生模块，燃烧/升温-除盐一体化装置出口与超临界水氧化单元的入口A1相连接；超临界水热火焰发生模块位于燃烧/升温-除盐一体化装置顶部，燃烧/升温-除盐一体化装置底部设有排盐装置；

所述前置单元的出口通过管路连接有流量分配装置，流量分配装置的第一出口与燃烧/升温-除盐一体化装置的主入口接通，第二出口接至超临界水氧化单元的入口A2；

在燃烧/升温-除盐一体化装置上还设有用于实时监测装置内的盐沉积层厚度的激光料位仪，以及用于降温的超高压水喷雾降温装置；在超临界水氧化单元上设有测温装置以及冷却模块。

优选地，所述超临界水热火焰发生模块包括一个或多个超临界水热火焰发生器；所述超临界水热火焰发生器的入口喷头由两个同轴套设的管道构成，超临界水热火焰发生器的燃料入口与位于中心的管道相连接，位于中心的管道的出口端部设有水热火焰喷嘴，水热火焰喷嘴上均布若干个外射孔。

进一步优选地，所述水热火焰喷嘴为拉伐尔喷管，且该水热火焰喷嘴上均布有若干外射孔，外射孔与喷嘴轴线之间的夹角为45°-60°。