[发明专利]一种基于超临界水氧化的热-电-清洁水联产系统

说明书

一种基于超临界水氧化的热‑电‑清洁水联产系统，将超临界水氧化系统与ORC系统耦合，通过合理设计管路和系统部件的连接方式，将各个支路和子系统合理的耦合起来，结构紧凑，并且根据梯级能量利用原理，将超临界水氧化系统中进口反应物以及出口生产物的低品位能量通过换热器合理的利用起来，在为ORC系统提供能量的同时，输出电能和热能，而且将ORC中的低品位能量也加以利用，使整个系统能量的利用最大化。同时，超临界水氧化系统中压缩机级数的多样性和ORC形式的多样性使得系统不是单一的，具有可变性。本发明的超临界水氧化系统以及ORC系统的能量利用率都很高，治理污水的同时为用户提供用电、用热和用水需求，功能多且运行灵活，节能环保。

技术领域

本发明属于能源技术领域，涉及超临界水氧化(SCWO)、有机朗肯循环 (ORC)领域的能量梯级利用，特别涉及一种基于超临界水氧化的热-电-清洁水联产系统。

背景技术

超临界水氧化技术由于反应在高温高压下进行，具有反应快的特点，并且对于污水中的各种有毒物质，超临界水氧化技术都能将其氧化，去毒率可以达到99.99％以上，处理完后的污水不再需要二次处理，可直接回收，并且不会造成二次污染，具有高效清洁的特点，并且在反应过程中放出巨大的热量，当有机物含量较多时，就可以依靠反应过程中氧化放出的热量来维持反应所需的温度，不需要额外供给热量。由于这些优点超临界水氧化技术现实中的应用越来越广泛。

目前在应用超临界水氧化技术时，由于其治理污水方面的优势，而往往忽略了整个系统中所释放的能量，以及在反应准备阶段上的一些能量损失，系统单纯靠外界输入能量将造成了大量的能源浪费，如果将这些低品位的能量回收并且合理的再利用，可以节约能源，达到系统的自给自足并且同时生产电能和热能，提供给用户。

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基于超临界水氧化的热-电-清洁水联产系统，通过合理的设计管路连接，将超临界水氧化系统和ORC系统耦合起来，将超临界水氧化系统和ORC系统中的低品位能量回收再利用，同时设计的合理性使得系统结构非常紧凑，不会占用额外太大的空间。系统在部件上以及形式上选择的多样性使得真个系统适应性更强，流量的合理分配使得系统运行更加的灵活。与通常的超临界水氧化技术相比，本发明具有很高的能量利用率的同时，还可以同时解决用户的用电、用热和用水问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于超临界水氧化的热-电-清洁水联产系统，包括超临界水反应器11，超临界水反应器11的入口端连接有两条支路，一条支路连接换热器组合一的出水口，换热器组合一的进水口连接增压泵5的出水口，增压泵5的入口即为系统的污水入口，另一条支路连接压缩机组合的出气口，压缩机组合的进气口为系统的氧化气体入口，压缩机组合中配置有对氧化气体降温的换热器组合二，换热器组合二以冷水为换热介质，其冷源侧出口接8#换热器19的热源侧进口，超临界水反应器11的出口端接换热器组合一的热源侧入口，换热器组合一的热源侧出口接气液分离装置13的入口，气液分离装置13的气体出口接6#换热器17的热源侧进口，气液分离装置13的液体出口和6#换热器17的热源侧出口接 7#换热器18的热源侧进口，7#换热器18的热源侧出口排出洁净水，8#换热器 19的冷源侧出口接6#换热器17的冷源侧入口，6#换热器17的冷源侧出口接9# 换热器21的热源侧进口，9#换热器21的热源侧出口接8#换热器19的冷源侧入口，9#换热器21的冷源侧入口接冷水，冷源侧出口的一路接7#换热器18的冷源侧入口，7#换热器18的冷源侧出口和8#换热器19的热源侧出口接热用户为用户提供热能。

所述反应物污水经过增压泵5和换热器组合一增压增温到超临界状态，所述氧化气体经过压缩机组合增压增温达到超临界反应所需的高温高压状态，进入超临界水反应器11进行超临界反应。

所述压缩机组合和换热器组合二采用多级压缩、中间冷却的方式，所述换热器组合一采用多级加热的方式。