超臨界水氧化系統的制作方法

本實用新型涉及超臨界水氧化技術領域，具體而言，涉及一種超臨界水氧化系統。

背景技術：

超臨界水氧化技術(Supercritical Water Oxidation，簡稱SCWO)是一種近年來受到廣泛關注的對有機廢物和有機廢水處理的新型技術。超臨界水氧化技術的原理是以超臨界水為反應介質，經過均相的氧化反應，將有機物快速轉化為CO₂、H₂O、N₂和其他無害小分子。

超臨界水氧化反應是在高溫高壓下進行的氧化反應，則超臨界水氧化反應的初始階段為升溫升壓階段，在該階段，去離子水經過加壓、升溫后輸入至超臨界水氧化裝置中，使得超臨界水氧化裝置內的溫度和壓力逐漸升高，直至達到預設反應溫度和壓力。超臨界水氧化裝置的出口通過輸出管道與封壓系統相連通，封壓系統用于對超臨界水氧化裝置內的壓力進行封堵，起到封壓的作用。水泵通過管道與輸出管道相連通，水泵不斷將封壓水輸入至輸出管道內，一方面對輸出管道內的反應產物進行降溫冷卻，另一方面封壓水通過輸出管道輸入至封壓系統，封壓系統對反應裝置進行封壓。并且，超臨界水氧化裝置的激冷水入口接收激冷水，激冷水與超臨界水氧化裝置的外壁換熱以降低外壁的溫度，換熱后的激冷水隨反應產物一起輸出至輸出管道，換熱后的激冷水再輸入至封壓系統中，則換熱后的激冷水也起到了封壓作用。

一般而言，封壓系統的封壓能力與由輸出管道輸入至封壓系統中的水量成正比，超臨界水氧化裝置的溫度與輸入超臨界水氧化裝置的激冷水的水量成反比。在升溫升壓階段，激冷水的水量受到限制，這是因為如果激冷水的水量太大，則超臨界水氧化裝置內的溫度無法滿足要求。由于激冷水的水量受到限制，所以即使水泵向輸出管道輸入的封壓水量調到最大流量，仍然會使超臨界水氧化裝置出現泄壓的情況，封壓系統的封壓效果差。通常情況下，將水泵改為大流量的水泵，這樣在升溫升壓階段才能夠確保超臨界水氧化裝置的壓力滿足要求。然而，在正常反應階段，超臨界水氧化反應為放熱反應，需要調節激冷水的流量對超臨界水氧化裝置進行降溫，又由于封壓系統的封壓能力與輸出管道的總流量成正比，所以水泵輸入輸出管道內的封壓水量根據超臨界水氧化裝置的實際壓力進行調節，這時，大流量的水泵則處于低頻狀態，長期運行，影響大流量的水泵的穩定性和使用壽命。

技術實現要素：

鑒于此，本實用新型提出了一種超臨界水氧化系統，旨在解決現有技術中在超臨界水氧化裝置的升溫升壓階段和正常反應階段中封壓系統的封壓能力與水泵的流量無法匹配的問題。

一個方面，本實用新型提出了一種超臨界水氧化系統，該系統包括：反應裝置、輸出管道、水泵、封壓介質輸入裝置和封壓系統；其中，反應裝置的出口與輸出管道相連通；水泵通過第一管道與輸出管道相連通，水泵用于向輸出管道內輸入封壓水；封壓介質輸入裝置通過第二管道與第一管道相連通，封壓介質輸入裝置用于向第一管道內輸入封壓介質；封壓系統與輸出管道相連通，封壓系統用于通過封壓水和封壓介質對反應裝置進行封壓。

進一步地，上述超臨界水氧化系統中，封壓介質輸入裝置為加壓泵，加壓泵用于向第一管道輸入封壓水。

進一步地，上述超臨界水氧化系統中，第二管道設置有第一截止閥。

進一步地，上述超臨界水氧化系統中，第二管道設置有安全閥。

進一步地，上述超臨界水氧化系統中，反應裝置的激冷水入口與激冷水管道相連通；加壓泵還通過第三管道與激冷水管道相連通，第三管道設置有第二截止閥，加壓泵還用于向激冷水管道輸入激冷水。

進一步地，上述超臨界水氧化系統中，第二管道靠近加壓泵的輸出端處設置有壓力表。

進一步地，上述超臨界水氧化系統中，第一管道在置于水泵與第二管道之間的管段設置有第三截止閥。

進一步地，上述超臨界水氧化系統中，第一管道在置于第二管道與輸出管道之間的管段設置有止回閥。

進一步地，上述超臨界水氧化系統中，止回閥至少為兩個，并且，各止回閥的結構形式不同。

進一步地，上述超臨界水氧化系統中，第一管道出口處的管段與輸出管道呈夾角連接。

本實用新型中，在反應裝置的升溫升壓階段，水泵通過第一管道向輸出管道內輸入封壓水，并且，封壓介質輸入裝置通過第二管道向第一管道內輸入封壓介質，這樣，大大增加了輸出管道內介質的流量，封壓水和封壓介質共同輸入至后續的封壓系統中，提高了封壓系統的封壓能力，起到了對反應裝置進行封壓的作用，并且，水泵可以選用小流量的水泵，這樣，在反應裝置的正常反應階段適當流量的水泵能夠穩定工作，延長了水泵的使用壽命，解決了現有技術中在超臨界水氧化裝置的升溫升壓階段和正常反應階段中封壓系統的封壓能力與水泵的流量無法匹配的問題。

附圖說明

通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本實用新型的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本實用新型實施例提供的超臨界水氧化系統的結構示意圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠將本公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。

參見圖1，圖1為本實用新型實施例提供的超臨界水氧化系統的結構示意圖。如圖所示，該超臨界水氧化系統包括：反應裝置1、輸出管道2、水泵3、封壓介質輸入裝置和封壓系統17。其中，反應裝置1的出口120與輸出管道2相連通。第一水泵3通過第一管道4與輸出管道2相連通，水泵3用于向輸出管道2內輸入封壓水。封壓介質輸入裝置通過第二管道5與第一管道4相連通，封壓介質輸入裝置用于向第一管道4內輸入封壓介質。封壓系統17與輸出管道2相連通，封壓系統17用于通過封壓水和封壓介質對反應裝置1進行封壓。具體地，反應裝置1的出口120通過輸出管道2與封壓系統17相連通，輸出管道2用于將超臨界水氧化反應的反應產物輸出。水泵3的輸入端接收水，水泵3的輸出端與第一管道4相連通。水泵3對水進行加壓，加壓后的水作為封壓水通過第一管道4輸入至輸出管道2內。

本領域技術人員應該理解，反應裝置進行氧化反應時需要高溫高壓，因此，應先將反應裝置內的溫度和壓力進行升高，以滿足超臨界水氧化反應的條件，因此，超臨界水氧化反應的初始階段為升溫升壓階段，當反應裝置內的溫度和壓力滿足反應所需的溫度和壓力的要求時，反應裝置進入正常反應階段，進行超臨界水氧化反應。

本領域技術人員還應該理解，反應裝置1通過輸出管道2與封壓系統17相連通，封壓系統17的封壓能力與由輸出管道2輸入至封壓系統17的封壓介質的流量成正比，這是因為，相同管徑的管道內，封壓介質的流量越大，封壓介質的流速越快，封壓介質的阻力就越大，封壓系統17利用該原理對反應裝置1進行封壓，則輸出管道2內封壓介質的流量越大，則封壓系統17的封壓能力就越好。

可以看出，本實施例中，在反應裝置的升溫升壓階段，水泵3通過第一管道4向輸出管道2內輸入封壓水，并且，封壓介質輸入裝置通過第二管道5向第一管道4內輸入封壓介質，這樣，大大增加了輸出管道2內介質的流量，封壓水和封壓介質共同輸入至后續的封壓系統17中，提高了封壓系統17的封壓能力，起到了對反應裝置1進行封壓的作用，并且，水泵3可以選用小流量的水泵3，這樣，在反應裝置的正常反應階段適當流量的水泵3能夠穩定工作，延長了水泵3的使用壽命，解決了現有技術中在超臨界水氧化裝置的升溫升壓階段和正常反應階段中封壓系統的封壓能力與水泵的流量無法匹配的問題。

參見圖1，上述實施例中，封壓介質輸入裝置可以為加壓泵6，加壓泵6向第一管道4內輸入封壓水。具體地，加壓泵6的輸入端接收水，加壓泵6的輸出端與第一管道4相連通，加壓泵6對接收到的水進行加壓，并將加壓后的封壓水通過第二管道5輸入至第一管道4內。

具體實施時，水泵3的輸入端與加壓泵6的輸入端可以均與同一水源相連通，接收同一水源的水。

可以看出，本實施例中，通過加壓泵6將封壓水輸入至第一管道4內，該封壓水能夠增大第一管道4內的封壓水流量，并且，第一管道4將加壓泵6輸入的封壓水和水泵3輸入的封壓水一同輸入至輸出管道2內，有效地提升封壓系統17的封壓能力，進而使得封壓系統17對反應裝置1起到了很好地封壓作用。并且，封壓介質輸入裝置為加壓泵6，采用封壓水進一步提升第一管道4的壓力，簡單方便，便于實施；此外，輸出管道2內的封壓水對反應產物起到了降溫的作用，提高了能源的利用率。

繼續參見圖1，上述各實施例中，第二管道5可以設置有第一截止閥7，該第一截止閥7控制第二管道5內封壓水的流量，進而控制輸入至輸出管道2內的封壓水的總流量，從而實現了反應裝置1內壓力的控制。具體實施時，根據水泵3輸入的封壓水的流量和反應裝置1內的壓力，調節第一截止閥7，即調節第二管道5內封壓水的流量，以調節輸出管道2內的封壓水的總流量，確保封壓系統17的封壓能力，從而更好地對反應裝置1進行封壓。

繼續參見圖1，上述各實施例中，第二管道5還可以設置有安全閥8，具體地，安全閥8的起跳壓力小于加壓泵6的設計壓力。當第二管道5內的壓力達到預設壓力值時，安全閥8打開，第二管道5進行泄壓，從而確保加壓水泵6的安全運行。具體實施時，該預設壓力值可以根據實際需要進行確定，本實施例對此不做任何限制。具體實施時，安全閥8可以設置于第二管道5的置于加壓泵6與第一截止閥7之間的管段。

繼續參見圖1，上述各實施例中，反應裝置1的激冷水入口110與激冷水管道9相連通，加壓泵6還通過第三管道10與激冷水管道9相連通，第三管道10設置有第二截止閥11，加壓泵6還用于向激冷水管道9輸入激冷水。

本領域技術人員應該理解，該超臨界水氧化系統還包括冷卻水泵16，冷卻水泵16的輸入端接收冷卻水，冷卻水泵16的輸出端與激冷水管道9相連通，冷卻水泵16通過激冷水管道9向反應裝置1內輸入激冷水，該激冷水對反應裝置1的器壁進行降溫，防止反應裝置1內溫度過高使得反應裝置1損壞。

具體實施時，激冷水管道9可以設置有第四截止閥15，第三管道10與激冷水管道9的置于第四截止閥15與反應裝置1的激冷水入口110之間的管段相連通。激冷水管道9還可以設置有止回閥，該止回閥能夠防止反應裝置1內的反應物逆流至第三管道10。優選的，止回閥至少為兩個，更優選的，各止回閥的結構類型不同。

具體實施時，冷卻水泵16的輸入端、水泵3的輸入端與加壓泵6的輸入端可以均與同一水源相連通，接收同一水源的冷卻水。

冷卻水泵16的輸出端處的激冷水管道9的流速、水泵3輸出端處的第一管道4的流速和加壓泵6的輸出端處的第二管道5的流速均小于等于1m/s。

可以看出，本實施例中，加壓泵6通過第三管道10向激冷水管道9內輸入激冷水，這樣，在反應裝置1的正常反應階段，增大了激冷水管道9內激冷水的水量，能夠增加對反應裝置1的降溫能力；此外，第四截止閥15設置于第三管道10，能夠更好地控制第三管道10內激冷水的水量，使用簡單。

繼續參見圖1，上述各實施例中，第二管道5靠近加壓泵6的輸出端處設置有壓力表12。具體地，第二管道5的置于加壓泵6與第三管道10之間的管段可以設置有壓力表12，安全閥8也可以設置于第二管道5的置于加壓泵6與第三管道10之間的管段。也就是說，在第二管道5的置于加壓泵6與第三管道10之間的管段設置有壓力表12和安全閥8，壓力表12可以設置于加壓泵6與安全閥8之間，也可以設置于安全閥8與第三管道10之間。第一截止閥7則設置于第二管道5的置于第三管道10與第一管道4之間的管段。

具體實施時，壓力表12還與監控裝置相連接，將第二管道5內的壓力值發送給監控裝置，監控裝置監控第二管道5內的壓力。監控裝置還與加壓泵6相連接，控制加壓泵6的啟停。當壓力超過預設壓力安全值時，監控裝置控制加壓泵6停止工作，防止加壓泵6損壞。

可以看出，本實施例中，壓力表12和安全閥8均設置于第二管道5的置于加壓泵6與第三管道10之間的管段，這樣壓力表12能夠更好地監控第二管道5內的壓力，安全閥8也能夠更好地根據第二管道5內的壓力進行泄壓，同時也能夠對輸入至第三管道10內的激冷水的壓力進行監測，從而確保超臨界水氧化系統的安全運行。

繼續參見圖1，上述各實施例中，第一管道4在置于水泵3與第二管道5之間的管段設置有第三截止閥13，該第三截止閥13僅僅控制第一管道4內水泵3輸出的封壓水的流量，第二管道5內的封壓水的流量則通過第一截止閥7來控制。具體實施時，根據反應裝置1內的壓力，分別調節第一截止閥7和第三截止閥13，使得第一管道4輸入至輸出管道2內的封壓水的流量滿足封壓的要求，起到封壓的效果。

繼續參見圖1，上述各實施例中，第一管道4可以設置有止回閥14，該止回閥14設置于第一管道4的置于所述第二管道5與所述輸出管道2之間的管段。該止回閥14能夠有效地阻止輸出管道2內的反應產物逆流至第一管道4，同時也阻止了反應產物逆流至第二管道5，確保超臨界水氧化系統的正常運行。

參見圖1，上述各實施例中，止回閥14至少為兩個，并且，各止回閥14的結構類型不同，這樣當其中一種結構類型的止回閥14無法阻止輸出管道2內的反應產物逆流時，其他結構類型的止回閥14還可以阻止反應產物逆流，有效地確保了超臨界水氧化系統的正常運行。

繼續參見圖1，上述各實施例中，第一管道4出口處的管段與輸出管道2呈夾角α連接，這樣有效地減少了第一管道4內的封壓水輸入輸出管道2時的沖擊力，便于第一管道4內的封壓水更好地輸入至輸出管道2。優選的，該夾角α為銳角，更優選的，該夾角α為45°。

具體實施時，第一管道4和激冷水管道9均可以設置有壓力表和安全閥，能夠對第一管道4和激冷水管道9內的壓力進行檢測，以防止第一管道4內的壓力和激冷水管道9內的壓力超壓，進而確保超臨界水氧化系統的安全運行。

綜上所述，在反應裝置的升溫升壓階段，水泵3通過第一管道4向輸出管道2內輸入封壓水，并且，封壓介質輸入裝置通過第二管道5向第一管道4內輸入封壓介質，這樣，大大增加了輸出管道2內介質的流量，封壓水和封壓介質共同輸入至后續的封壓系統17中，提高了封壓系統17的封壓能力，起到了對反應裝置1進行封壓的作用，并且，水泵3可以選用適當流量的水泵3，這樣，在反應裝置的正常反應階段小流量的水泵3能夠正常工作，延長了水泵3的使用壽命。

顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。