[发明专利]一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统

说明书

本发明公开了一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统，包括第一换热器，包括热流入口I和热流出口I，热流入口I用于接收超临界水氧化反应产物，进而传递超临界水氧化反应产物所携带的部分热量；气液分离器，包括气液入口、液相出口和气相出口，气液入口与热流出口I连通，液相出口用于排放高压水，气相出口用于导出高压气体；涡流管，包括气相入口、热端出口和冷端出口，气相入口与气相出口连通，用于接收高压气体，并将其分离为高温气体和低温气体，并分别从热端出口和冷端出口导出。解决了现有技术不能很好的利用超临界水氧化反应产物余压能量的问题。

【技术领域】

本发明属于余热余压回收技术领域，具体涉及一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统。

【背景技术】

超临界水氧化是一种使用氧气或空气作为氧化剂，在高于水的临界点(374.15℃和22.12MPa)的温度和压力下将水中有机物氧化的过程，有机物被氧化成CO₂、H₂O、N₂等无毒无害产物，由于该技术的高效性、清洁性，受到国内外学者的广泛关注。

超临界水氧化技术通常用来处理高浓度难降解的有机物，有机物中COD一般在20000mg/L至400000mg/L，单位COD的热值约为14.8kJ/g，超临界水氧化反应释放大量热能，导致超临界水氧化反应产物处于高温高压状态，具有很高的热能与压力能。目前，较多采用高温反应产物预热原料或加热冷却水的方法回收余热，而对压力能的利用方法较少，通常利用背压阀将高压产物降至常压后直接排放，造成压力能的浪费。对于蒸发壁式超临界水氧化系统而言，通过背压阀降压造成的能量损失可占系统输入总能量的20％，因此，对反应产物压力能的回收具有重要意义。

随着超临界锅炉发电技术的日趋成熟，有学者提出将除盐后的高温高压反应产物直接透平发电的构想，但到目前为止还未见相关试验研究报道。主要原因是SCWO反应产物组成较为复杂，且处理的有机物种类不同，其反应产物组成及含量也不同，不适用于常规涡轮机中膨胀，需要重新设计专用的涡轮，设计工作量较大。此外，对于蒸发壁式超临界水氧化系统而言，由于引入低温保护性流体造成反应器出口温度较低处于亚临界状态(250～350℃)，材料腐蚀速率远高于超临界状态，将大大降低涡轮使用寿命。对于现有技术而言，超临界水氧化反应产物不宜在透平机中直接减压，因此，需要探讨其它压力能回收方法。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统，以解决现有技术不能很好的利用超临界水氧化反应产物余压能量的问题。

本发明采用以下技术方案：一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统，包括：

一第一换热器，包括热流入口I和热流出口I，热流入口I用于接收超临界水氧化反应产物，进而传递超临界水氧化反应产物所携带的部分热量；

一气液分离器，包括气液入口、液相出口和气相出口，气液入口与热流出口I连通，液相出口用于排放高压水，气相出口用于导出高压气体；

一涡流管，包括气相入口、热端出口和冷端出口，气相入口与气相出口连通，用于接收高压气体，并将其分离为高温气体和低温气体，并分别从热端出口和冷端出口导出。

进一步的，气液分离器的气相出口和涡流管的气相入口之间，还设置有高压干燥机和储气罐。

进一步的，热端出口连接一热量应用系统，热量应用系统包括并联设置的第二换热器和储热装置，其中，第二换热器包括热流入口II和热流出口II，储热装置包括热流入口和热流出口，热流入口II和热流入口均连通至热端出口。

进一步的，第二换热器还包括冷水入口II和热水出口II，储热装置还包括冷水入口和热水出口，热流出口与热流出口II连通，冷水入口II与冷水入口连通，热水出口II和热水出口连通。

进一步的，热流出口和/或热流出口II串联另一涡流管。